李超

国家管网集团甘肃公司酒泉维抢修中心

摘要：针对某原油管道输油泵驱动端机械密封在启动后发生的急性泄漏故障，通过现场系统性检测与根本原因分析，逐项排查轴窜量、振动、动平衡等常规因素，最终将故障根本原因定位为泵壳机械密封安装面与轴线的垂直度严重超差，导致动环组件承受异常应力，引发驱动槽磨损与弹簧卡滞，致使密封失效。研究提出通过精密调整泵壳位置以优化安装面角度的现场修复方案并成功启机验证，消除了泄漏，并为同类设备的预防性维护与检修规程优化提出参考建议。

关键词：输油泵；机械密封；泄漏故障；垂直度；现场修复

输油主泵是长输管线的核心动力设备，其运行可靠性直接关系到管线的安全生产与经济效益。某原油管道输油泵（苏尔寿SM203―640）在2024年5月9日启机后，驱动端约翰克兰机械密封在2分钟内发生严重介质泄漏，迫使机组紧急停机。此次故障属于非典型异常，本文通过全面记录此次故障的调查、分析、处理及验证全过程，以期为同类设备的故障诊断与预防性维护提供技术参考和实践案例。

1  故障现象

原油管道输油泵自2013年投运，累计运行约51383小时。2023年8月因机械密封甩油现象更换了两端密封。2024年4月20日进行了计划性大修，内容包括轴承更换、转子动平衡校验、转子圆跳动检查以及两端机械密封更换等，大修后经72小时测试运行正常，并正常运行了7天。2024年5月9日，该泵启动运行2分钟内，作业人员即观察到驱动端机械密封出现大量介质泄漏后，立即执行紧急停机程序。次日，作业人员介入故障排查与处理。本次故障发生前该泵处于完好备用状态。

2  原因分析

为确定泄漏根本原因，检修团队依据机械密封失效机理，结合大修检查数据，逐项进行了系统性排查。首先检查转子轴向窜动，实测泵轴窜量为0.05 mm，未超出0.05 mm～0.10 mm标准值。检查振动与转子状态，启机振动值为1.6 mm/s，远低于高报值7.1 mm/s；转子动平衡剩余不平衡量2.84 g，优于合格标准（≤4.48 g）；转子各部位圆跳动量均在标准范围内（≤0.03 mm）。经厂家现场拆解检查密封本体状态，密封圈完好无损，动静环密封面洁净，无变形、无破损。

通过以上检查，排除了密封件自身质量问题及污物侵入因素后，排查聚焦于以下两个关键问题。一是弹簧卡滞与驱动槽磨损。拆解机械密封后发现动环倾斜，其支撑弹簧一侧未正常弹起，进一步检查发现动环驱动槽存在严重磨损（图 1）。二是密封安装面垂直度超差。使用百分表对泵壳密封安装面进行打表测量，发现其与轴线垂直度存在严重偏差。驱动端垂直角度偏差最大达0.35 mm，非驱动端为0.19 mm，均远超≤0.15 mm的标准值，且均为“下张口”（图 2）。

图 1 检查弹簧卡滞与驱动槽磨损情况

图 2 密封安装面垂直度检查

据此表明故障的根本原因是，密封安装面垂直度超差，导致机封动环套在运行中承受不均匀的轴向与径向力，引发动环套驱动槽被持续磨损，间隙增大，动环套与静环发生相对角位移，卡滞静环使弹簧无法正常弹起，致使动静环由正常的面接触变为不稳定的线（角）接触，密封功能失效，发生急性泄漏。

3  解决方案

针对垂直度超差的根本原因，作业人员在不引入新部件的前提下，通过精密调整解决。具体方案为调整上泵壳的安装位置，通过微量平移改变两端密封面的角度偏差分布。

使用铜锤精密敲击松动泵壳螺栓与定位销，使上泵壳向驱动端方向偏移0.08 mm～0.10 mm，确保将驱动端过大的偏差量部分转移至非驱动端，两端偏差趋于均衡。调整后复测，驱动端垂直偏差由0.35 mm降至0.24 mm，非驱动端由0.19 mm升至0.23 mm。虽仍未完全达标，但最大偏差得到有效控制。调整完毕后于2024年5月15日进行两次启机测试，分别运行20分钟和连续运行，两次测试中机械密封均无任何泄漏迹象，机组各项运行参数（振动、温度、压力）均正常。维修后正式投入运行，后续跟踪检查发现运行状态稳定良好。

4  建议

本次输油泵机械密封急性泄漏故障的根本原因，并非常见的密封件损坏或转子动态问题，而是源于泵壳机械密封安装面的制造或装配累积误差导致的垂直度超差。这一隐性缺陷在大修后被激发，通过复杂的受力传递最终表现为密封的快速失效。所采用的现场精密调整泵壳方案，被证明是行之有效且经济的修复手段。为防范类似故障，提升设备可靠性，提出以下建议。

完善检修规程。建议在《输油泵大修作业指导书》中，将“泵壳密封安装面与轴线垂直度”增设为强制性检查项，并明确其测量方法与验收标准。

加强状态监测。鉴于该泵当前垂直度仍处于超标状态，且蜗壳存在单侧汽蚀损伤，建议将其列为重点监控设备，加强振动、轴承温度等参数的趋势分析，评估其长期运行可靠性。

推动根本治理。建议联系泵组原厂家（苏尔寿），对存在几何公差超差的泵壳进行技术评估，寻求根本性的修复方案（如现场镗孔修复或部件更换），以彻底消除隐患。

作者简介：李超，1985年生，大学本科学历，中级工程师，钳工技师，长期从事长输油气管道用输油泵、压缩机、阀门等关键设备检修、故障诊断及处理工作。联系方式：18695193162，774257365@qq.com。