好試析合成氨系統(tǒng)泵用機(jī)械密封的問題和解決途徑

蘇華

【摘 ?要】在合成氨等化學(xué)生產(chǎn)系統(tǒng)的運行過程中，泵是一種使用范圍廣泛，精度要求較高的設(shè)備，要避免在生產(chǎn)環(huán)節(jié)中出現(xiàn)不必要的問題，減少對生產(chǎn)流程的影響。

【關(guān)鍵詞】合成氨;機(jī)械密封;化工

離心泵在合成氨生產(chǎn)過程過程中，是常用而又發(fā)生故障率比較高的一種設(shè)備，其能否正常運轉(zhuǎn)，直接關(guān)系到整個系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。在離心泵發(fā)生的故障中，機(jī)械密封的故障出現(xiàn)頻率最高，機(jī)械密封發(fā)生泄露的情況下，會影響到正常生產(chǎn)，或者由于無法及時解決問題導(dǎo)致重大安全事故[1]。對于機(jī)械密封在生產(chǎn)過程中出現(xiàn)的問題及時加以解決，是提升產(chǎn)品生產(chǎn)水平的必要保證。

1、機(jī)械密封的組成和工作原理

機(jī)械密封裝置主要由四個部分的元件構(gòu)成：一是動環(huán)和靜環(huán)組成的摩擦端面，這也是主要的密封件。二是輔助密封件，也就是密封圈。三是壓緊件，通常指彈簧或者推環(huán)。四是由彈簧座或者固定螺釘組成的傳動件。其工作原理主要是在動環(huán)和靜環(huán)中間產(chǎn)生的液體膜的作用下，達(dá)到密封的目的。壓緊件的作用是使泵在非工作條件下也能保持密封介質(zhì)不產(chǎn)生外漏。而輔助密封件則可以將上述各元件之間的間隙進(jìn)行密封，同時在工作循環(huán)中起到緩沖作用。

2、泄露現(xiàn)象分析

雖然各種泵的機(jī)械密封型號存在較大差異，但是綜合泄露點的情況來說，主要分布在以下幾處：軸套與軸間、動環(huán)與軸間、動靜環(huán)之間、靜環(huán)與靜環(huán)之間、密封端蓋與泵體之間。這些在生產(chǎn)運行過程中經(jīng)常發(fā)生泄露的地方，有些易于觀察和判斷，有些則需要具有相應(yīng)的技術(shù)基礎(chǔ)和維修經(jīng)驗，才能得出準(zhǔn)確的結(jié)論。在判斷泄露情形時，需要從三個運行階段進(jìn)行判斷：安裝靜試時進(jìn)行觀察、試運轉(zhuǎn)時進(jìn)行觀察、正常運轉(zhuǎn)時進(jìn)行觀察。在安裝靜試時發(fā)生的泄露，一般容易判斷并進(jìn)行處理，在試運轉(zhuǎn)時發(fā)生泄露多是由于動靜環(huán)之間密封出現(xiàn)問題，要結(jié)合廠家技術(shù)人員的判斷進(jìn)行及時處理。如果在正常運轉(zhuǎn)時發(fā)生泄露，則需要對磨損較為嚴(yán)重或者達(dá)到使用壽命的的元件進(jìn)行更換，避免因維護(hù)不及時而產(chǎn)生更大的損失。

3、影響泄露的原因和對應(yīng)措施

機(jī)械密封泄露大多不是由于自身原因造成的，而是在外部條件的作用下，使其產(chǎn)生密封不足而產(chǎn)生的泄露[2]。綜合起來，這些原因主要有以下幾點。

3.1 泵軸的軸向竄量大

在泵的設(shè)計和制造過程中，由于機(jī)械密封的彈簧壓力方面的原因，往往會使泵軸產(chǎn)生較大的竄量。在平衡盤的啟動、停機(jī)或者機(jī)械的運轉(zhuǎn)發(fā)生異常情形時，也會造成軸向的竄量過大。由于在生產(chǎn)過程中，生產(chǎn)流程大多是不間斷的進(jìn)行，會使平衡盤和平衡環(huán)之間由于磨損較大，通常會造成間隙過大，從而使機(jī)械密封的軸向竄量增大。

對于這方面的問題，一種方案是改變平衡盤的設(shè)計結(jié)構(gòu)，另一種方案是科學(xué)設(shè)計平衡鼓，確保其能平衡掉大部分的軸向力。

3.2 軸向力偏大

軸向力偏大的主要原因大多是由于在泵的設(shè)計過程中，沒有按照相應(yīng)的技術(shù)要求進(jìn)行軸向力平衡設(shè)計，或者在泵的制造、安裝和使用過程中，軸向力長期作用于同一個方向，不能完全被消除掉。

對于這種情況，在產(chǎn)品出廠之間必須做好相應(yīng)的檢測工作，將問題解決在上線運轉(zhuǎn)之前，使軸向力平衡機(jī)構(gòu)能夠良好的運轉(zhuǎn)，避免給機(jī)械密封造成損害。

3.3 泵軸的撓度過大

泵軸的撓度過大的現(xiàn)象大多是集中在臥式多級離心泵上，在泵的工作過程中，機(jī)械密封安裝的位置出產(chǎn)生較大的撓度，造成密封面與相鄰結(jié)構(gòu)之間不能均勻受力，從而造成密封效果不佳。對于這種問題，一般可以從減少兩端軸承距離、增加泵軸的直徑或者提高泵軸的材料等級等三個方面入手進(jìn)行解決。此外，在設(shè)備采購過程中，還要要求廠家提供泵軸撓度的相關(guān)檢驗計算資料。

3.4 輔助沖洗系統(tǒng)出現(xiàn)問題

機(jī)械密封的輔助沖洗系統(tǒng)，是確保在泵的運行過程中，對整個密封結(jié)構(gòu)起到冷卻、潤滑、保持清潔等方面的作用，從而有效的保護(hù)密封面，在輔助沖洗系統(tǒng)配置不合理或者維護(hù)人員倒入的沖洗液中含有雜質(zhì)，也會使機(jī)械密封結(jié)構(gòu)失去應(yīng)有的作用。

在泵的設(shè)計制造過程中，要嚴(yán)格按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行輔助沖洗標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計，在滿足不同型號的產(chǎn)品操作要求下，對各種管路和附件進(jìn)行合理的配置。在泵的運行過程中，密封輔助系統(tǒng)的合理配置，能夠大大延長密封系統(tǒng)的可靠性和壽命。

3.5 密封系統(tǒng)振動過大

在泵的運行過程中，由于其他零部件出現(xiàn)問題，例如泵軸設(shè)計不合理、軸承的精度不夠、安裝位置不平衡等方面的因素，會影響到機(jī)械密封的作用，使其產(chǎn)生振動過大，從而導(dǎo)致密封效果不佳。

針對這方面的問題，除了在產(chǎn)品的設(shè)計過程中，做好相關(guān)的設(shè)計工作之外，做泵的使用過程中，要做好各種設(shè)備的安裝工作，嚴(yán)格按照程序和技術(shù)要求進(jìn)行安裝，消除相應(yīng)的振動源[3]。同時在生產(chǎn)、操作、維修和機(jī)械調(diào)節(jié)過程中，要針對不同的情況進(jìn)行檢測，避免出現(xiàn)因操作不當(dāng)產(chǎn)生振動源。

3.6 泵進(jìn)口氣蝕性能不佳

如果泵在安裝不合理、泵的進(jìn)口出現(xiàn)氣蝕性能不佳或者發(fā)生超速運轉(zhuǎn)的情況下，就會使泵的進(jìn)口處發(fā)生氣蝕，從而使液體中出現(xiàn)氣泡，造成機(jī)械密封面的外表面破損。此外還會造成動靜環(huán)之間形成間歇性的流動膜，破壞密封性能。

對于這方面的問題，要加強現(xiàn)場試驗和安裝方面的規(guī)范要求，在操作過程中，也要注意合理操作，盡量避免進(jìn)口氣蝕出現(xiàn)偏差。

3.7 泵體本身加工精度不夠

泵體加工精度不夠包括兩個方面，一是密封件本身加工精度不夠，這方面的問題一般都比較容易發(fā)現(xiàn)并解決。另一方面是泵體其他結(jié)構(gòu)加工精度不夠，也會對密封件產(chǎn)生相應(yīng)的影響。

對于這兩方面的問題，都要求生產(chǎn)廠家在產(chǎn)品的設(shè)計過程中，嚴(yán)格執(zhí)行相關(guān)的國家標(biāo)準(zhǔn)，確保生產(chǎn)的產(chǎn)品，在質(zhì)量在達(dá)到使用要求的情況下，才能進(jìn)入出廠環(huán)節(jié)。

4、結(jié)束語

要切實解決泵的機(jī)械密封問題，必須要求在泵的選擇采購過程中嚴(yán)把質(zhì)量關(guān)，在安裝過程中要注意外部條件對機(jī)械密封效果可能造成的影響，在配置完善的機(jī)械密封輔助系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，做好設(shè)備的日常和維護(hù)工作，采取切實可行的措施，不斷提升機(jī)械密封的效果，從而保障設(shè)備的安全穩(wěn)定運行。

參考文獻(xiàn)：

[1]包鵬飛，馮志花，黃遠(yuǎn)軍.國產(chǎn)離心式高壓氨泵及甲銨泵在大型尿素裝置的應(yīng)用[J].化肥設(shè)計，2019，57（02）：33-35.

[2]張娜.機(jī)械密封失效分析及預(yù)防探討[J].內(nèi)燃機(jī)與配件，2019（06）：158-159.

[3]李寧，郭曉聰.泵用高參數(shù)機(jī)械密封潤滑系統(tǒng)流體膜流場特性分析[J].機(jī)械工程與自動化，2019（02）：42-44+47.

（作者單位：宜昌星興藍(lán)天科技有限公司）