高溫高壓泵機械密封泄漏的分析與改造

? ? ? 高溫高壓泵在化工生產中起到很重要的作用,然而在運行的過程中卻經常會出現問題,最主要問題就是其驅動端與非驅動端機械密封經常泄漏,并且泄漏量很大嚴重時,一天的泄漏量能裝一桶潤滑油,這種泄漏狀態給裝置的平穩運行和環境保護造成了很大的壓力,因此,長沙中聯泵業在分析了泄漏原因以后提出了相應的改造方案。

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? ? ? 案例：某一高溫高壓多級離心泵是某廠核心設備,故障后全廠化工系統都無法正常運轉,而且維修周期較長,會給廠區的的安全穩定生產帶來極大的隱患。2014年因液位指示有誤,甲醇洗中壓閃蒸塔上段液位指示瞬間歸零,進而造成泵入口斷液,泵出口流量由降為零。該多級離心泵在缺液運行過程中,發生了強烈的氣蝕、振動和發熱,造成該泵損壞非常嚴重,轉子與口環抱死、主軸彎曲變形、泵殼變形、機械密封損壞。后經拆解發現一、二、三、四級泵體口環與葉輪口環磨損嚴重中間節流套及襯套磨損嚴重,局部有咬合現象,表面因受高溫而發藍變色凹。

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? ? ? 高溫高壓泵機封泄漏原因：

? ? ? 1.機泵長周期的運行

? ? ? 運行時間長是造成高溫高壓泵機封泄漏的要原因之一,具體現象為:高溫高壓多級泵機械密封在長時間的運行之后,整個轉子的軸向竄量會越來越大,軸與輔助密封的過盈量越來越大,動環與軸的摩擦力也會越來越大,在高溫高壓多級泵的運行過程中動靜環磨損卻得不到位移補償,解決這種現象的辦法是:定期將高溫高壓多級泵切換運行對機封進行檢查和維護,回裝時一定注意軸向竄量要小于0.1mm,軸與輔助密封在安裝時也不能過緊,要保證動環可以在軸上靈活轉動。高溫高壓多級離心泵在運行的過程中,很有可能會出現泵軸的周期性振動。這種現象會極大的影響高溫高壓多級泵機械密封的使用壽命,解決的辦法是:參照國家標準進行檢維修,避免這種現象造成的機械密封失效。介質不干凈,如果介質中顆粒較大,會造成摩擦副的泄漏,要及時清理泵入口的過濾器。介質腐蝕性較大,如果密封圈被介質腐蝕造成泄漏,就要考慮提高材質的等級了

? ? ? 2.運行環境惡劣

? ? ? 對于一些運行環境惡劣的離心泵來說,機械密封難以滿足工作介質要求在運行了一段時間以后就會發生機械密封泄漏的情況。

? ? ? 第一,彈性元件損壞引起泄漏。對于一些工作介質易結晶或者含雜質較多的離心泵來說,在將其解體檢修時,會發現其所用機械密封的彈性元件被結晶物或雜質垢結堵塞,從而使彈性元件失去彈性,失彈的彈性元件無法給予動環應有的軸向補償,從而導致機械密封出現泄漏的情況

? ? ? 第二,輔助密封圈損壞引起泄漏。若工作介質溫度過高,或者工作介質中含有弱酸、弱堿等腐蝕性物質,可能會使機械密封的輔助密封圈發生老化、泡脹等情況,造成了機械密封的泄漏。所以在高溫、酸性或者堿性的工作環境中,機械密封的輔助密封圈所用的橡膠材質應選擇那種能耐高溫、耐酸堿的氟橡膠。

? ? ? 第三,細小顆粒物雜質損壞密封面引起泄漏當彈性元件失彈,動環得不到軸向補償的時候,細小顆粒物雜質會隨著工作介質進入到密封端面間,這會劃傷或者加快磨損密封面,破壞兩密封端面之間的緊密貼合程度,從而使機械密封岀現泄漏。對于這種情況可選用硬對硬的摩擦副材質,比如碳化硅對硬質合金的摩擦副。

? ? ? 3.現場操作人員的經驗不足

? ? ? 高溫高壓泵安裝時一定要嚴格按照國家標準,盡量避免因為安裝原因導致的機械密封失效。高溫高壓多級泵運行過程中出現的泄漏泵用機械密封在靜試后,高溫高壓多級離心泵運行時產生的離心力會阻礙介質的泄漏。所以運行時的機封泄漏大多是因為動靜環摩擦副磨損所導致的。造成的原因有以下幾點:

? ? ? 第一,場操作人員缺乏經驗、操作不正當造成摩擦面分離;

? ? ? 第二,安裝時過緊,導致摩擦面磨損；

? ? ? 第三,如果動環密封圈過緊會造成彈簧無法調整；

? ? ? 第四,介質不干凈,有顆粒物進入摩擦副,造成動靜環磨損。

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? ? ? 高溫高壓泵機封泄漏改造方案：

? ? ? 針對故障原因,對多級泵泵口環及節流套進行改造將，原來平口環結構改造為迷宮油封,既能有效阻止介質中的硬顆粒進入口環摩擦副對配合面進行腐蝕,增加泄漏阻力提高泵的使用性能,也能防止口環配合面咬合抱死。

? ? ? 具體來講:相對于平口環結構,在與主軸保持相同的配合間隙下,迷宮口環由于在旋轉軸周圍依次排列著許多環形密封齒,介質在迷宮中流動時,具有更大的摩阻效應,使得流速更慢,流量更少,因此泵的泄漏損失更少,效率更高。將多級泵的口環設計成迷宮口環后,因葉輪口環與泵體口環之間的接觸面積變小,且迷宮齒之間有一定的空間,因此介質的硬質顆粒進入口環后能夠在迷宮齒之間的空間停留,減小了轉子與泵體口環咬合抱死的概率。由于加工迷宮齒,需將原泵體口環的分半形式改造為整體形式,以便保證加工精度,改造后雖拆裝口環時需要逐級拆卸葉輪,拆除工作量增加,但是整體口環結構可增強摩擦副配合的準確性與加工精度,使泵的運行更加穩定可靠。