旋轉(zhuǎn)噴射泵機(jī)械密封失效原因分析及對(duì)策

孟之茜

摘要：旋轉(zhuǎn)噴射泵設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，維修方便，操作簡(jiǎn)單，現(xiàn)已逐步替代在天然氣凈化廠站中的多級(jí)離心泵或柱塞泵。本文針對(duì)旋轉(zhuǎn)噴射泵在天然氣凈化廠投用以來(lái)的運(yùn)行情況及機(jī)械密封出現(xiàn)失效情況，從檢修、操作、機(jī)械密封本體等多方面進(jìn)行分析，進(jìn)而查找機(jī)械密封失效原因，提出相應(yīng)的解決措施，從而達(dá)到提升旋轉(zhuǎn)噴射泵機(jī)械密封使用壽命的目的。

關(guān)鍵詞：旋轉(zhuǎn)噴射泵;機(jī)械密封;失效;對(duì)策

0引言

天然氣凈化裝置以高效的凈化工藝流程將含硫天然氣轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品氣，凈化裝置主要包含了脫硫單元、脫水單元、硫磺回收單元、鍋爐單元等，其中旋轉(zhuǎn)噴射泵主要應(yīng)用于天然氣凈化裝置的鍋爐單元，鍋爐單元的旋轉(zhuǎn)噴射泵共2臺(tái)，采用“1用1備”模式，常處于中高壓、中高溫的工況下工作，是工作環(huán)境較為惡劣的轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備之一，其主要功能是將來(lái)自于凝結(jié)水罐中的除鹽除氧水增壓，輸送到硫磺回收單元等主列單元，為生產(chǎn)設(shè)備提供了凝結(jié)水。

目前天然氣凈化廠站使用的旋轉(zhuǎn)噴射泵是國(guó)產(chǎn)制造的液壓泵，具有小流量、高揚(yáng)程的特點(diǎn)，其具體性能參數(shù)如下表1。該泵于2019年在分廠進(jìn)行投用至今，成功替代了柱塞泵，但旋轉(zhuǎn)噴射泵較于柱塞泵存在著機(jī)械密封價(jià)格昂貴且機(jī)械密封質(zhì)量不穩(wěn)定等情況。為此，本文總結(jié)了旋轉(zhuǎn)噴射泵機(jī)械密封失效等具體情況，以達(dá)到旋噴泵使用性能得到提高的意義。

1旋轉(zhuǎn)噴射泵機(jī)械密封概述

機(jī)械密封是軸封的一種形式。主要由端面摩擦副、彈性元件、輔助密封、傳動(dòng)件和固緊件組成，其中端面摩擦副保持緊密貼合組成密封面防止機(jī)泵內(nèi)介質(zhì)泄漏，彈性元件主要起補(bǔ)償、預(yù)緊和緩沖作用，輔助密封主要是O型密封圈或其他密封環(huán)，也是起到緩沖和密封的作用。

旋轉(zhuǎn)噴射泵的機(jī)械密封同樣由動(dòng)密封組件和靜密封組件組成，且動(dòng)密封組件和靜密封組件均在泵殼體內(nèi)。動(dòng)密封組件由動(dòng)環(huán)座和動(dòng)摩擦環(huán)組成，動(dòng)摩擦環(huán)設(shè)置于動(dòng)環(huán)座內(nèi)，動(dòng)環(huán)座與殼體之間使用的是O型密封圈，靜環(huán)組件由靜環(huán)座、靜摩擦環(huán)和彈簧組件構(gòu)成，同時(shí)該機(jī)械密封是通過(guò)將動(dòng)環(huán)安裝在泵軸上，靜環(huán)固定安裝在泵殼上，利用該動(dòng)密封技術(shù)來(lái)有效達(dá)到密封目的，防止泵內(nèi)介質(zhì)外泄。

因此，選用機(jī)械密封時(shí)需考慮以下三點(diǎn)，第一，考慮機(jī)械密封使用的工作參數(shù)（軸徑、溫度、壓力、轉(zhuǎn)速），密封介質(zhì)的參數(shù)（濃度、黏度、腐蝕性）。第二，針對(duì)使用工況下的機(jī)械密封材質(zhì)。第三，密封系統(tǒng)（沖洗、冷卻、潤(rùn)滑、過(guò)濾等）的綜合措施。

2旋轉(zhuǎn)噴射泵機(jī)械密封失效原因分析

在轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，巡檢人員以肉眼觀察密封是否出現(xiàn)介質(zhì)滴漏情況來(lái)判斷機(jī)械密封是否失效。同時(shí)檢修人員通過(guò)對(duì)機(jī)泵的機(jī)械密封進(jìn)行解體后，總結(jié)發(fā)現(xiàn)機(jī)械密封泄漏失效的原因通常有以下兩個(gè)方面。

第一是機(jī)械密封端面摩擦副的密封面處泄漏，主要密封面的可靠與否是決定機(jī)械密封摩擦和密封性能的關(guān)鍵，同時(shí)也決定機(jī)械密封的使用工作壽命。旋轉(zhuǎn)噴射泵主要運(yùn)輸80℃以上的凝結(jié)水，一般機(jī)泵內(nèi)介質(zhì)的工作溫度超過(guò)80℃時(shí)，就認(rèn)為是高溫條件。且在高溫條件下，機(jī)械密封的摩擦副會(huì)出現(xiàn)密封端面間汽化的情況，密封面隨溫度升高，摩擦系數(shù)增大，磨損嚴(yán)重，進(jìn)而出現(xiàn)密封環(huán)的變形等問(wèn)題，最終導(dǎo)致泄漏。因此，對(duì)不同介質(zhì)和溫度下，要求使用合適的摩擦副材料，以確保機(jī)械密封能夠適應(yīng)復(fù)雜工況下的連續(xù)工作。

第二是靜環(huán)與壓蓋的靜環(huán)密封泄漏和動(dòng)環(huán)與軸的動(dòng)環(huán)密封泄漏，輔助密封面也決定了機(jī)械密封的密封性和動(dòng)環(huán)浮動(dòng)性的關(guān)鍵，尤其是動(dòng)環(huán)與軸套之間的密封面，因此，應(yīng)在泵入口前設(shè)置管道過(guò)濾器并定期清洗過(guò)濾裝置，進(jìn)而防止密封裝置內(nèi)產(chǎn)生的水垢或介質(zhì)物料堆積造成動(dòng)環(huán)卡住。

3旋轉(zhuǎn)噴射泵機(jī)械密封使用優(yōu)化采取的對(duì)策

采取的對(duì)策根據(jù)失效原因并從機(jī)械密封本體、工藝操作、設(shè)備檢修等方面進(jìn)行論述。

在機(jī)械密封本體方面，經(jīng)拆卸的泄漏的機(jī)械密封上，發(fā)現(xiàn)動(dòng)環(huán)的密封端面采用的石墨碳環(huán)材料，并且密封面上有較深的凹痕，由此可判斷當(dāng)機(jī)泵未轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，密封端面間必然出現(xiàn)縫隙，進(jìn)而使得介質(zhì)從泵體上泄漏，同時(shí)在切換機(jī)泵時(shí)，可以發(fā)現(xiàn)機(jī)械密封存在泄漏的泵體，泵體的軸承位置水平振動(dòng)會(huì)明顯較高，因此，為確保機(jī)泵長(zhǎng)期有效的高效運(yùn)行，在高溫或密封有毒有害介質(zhì)等情況下，端面密封的強(qiáng)度的可靠性是至關(guān)重要的。因此在綜合考慮復(fù)雜工況的情況下，生產(chǎn)管理人員在選擇機(jī)械密封摩擦副時(shí)，應(yīng)盡量選用動(dòng)靜密封環(huán)材質(zhì)相同且均為硬質(zhì)合金的機(jī)械密封。

在工藝操作的投方面，廠站內(nèi)使用的旋噴泵是采用變頻控制的方式，由于輸送的凝結(jié)水溫度較高，介質(zhì)處于氣液兩相的混合狀態(tài)，常常會(huì)出現(xiàn)出口壓力正常但處于未上量的狀態(tài)，在該狀態(tài)下泵內(nèi)往往會(huì)出現(xiàn)尖銳聲音，也會(huì)導(dǎo)致機(jī)械密封受到損傷，因此，為確保旋轉(zhuǎn)噴射泵能夠快速到達(dá)上量的狀態(tài)，變頻的頻率需按時(shí)間逐步達(dá)到要求頻次，同時(shí)對(duì)出口閥門進(jìn)行同步操作，再加之通過(guò)中控反饋持續(xù)關(guān)注廢熱鍋爐的液位，進(jìn)而快速操作至機(jī)泵正常使用狀態(tài)。同時(shí)由于機(jī)械密封內(nèi)置于泵體內(nèi)，在啟動(dòng)泵前，需要對(duì)泵介質(zhì)進(jìn)口管道上的Y型過(guò)濾器進(jìn)行清洗檢查，避免因?yàn)榻橘|(zhì)中攜帶的固體顆粒雜質(zhì)對(duì)機(jī)械密封沖擊造成損傷[3]。

在設(shè)備檢修方面，檢修人員對(duì)機(jī)械密封拆卸更換時(shí)，應(yīng)將放置機(jī)械密封的腔體清潔干凈，并且在安裝過(guò)程中應(yīng)規(guī)避密封面遭到破損，但由于旋轉(zhuǎn)噴射泵機(jī)械密封形式為壓縮型單面端面形式且內(nèi)置于泵體，因此在安裝過(guò)程中，維修人員無(wú)法對(duì)動(dòng)環(huán)彈簧進(jìn)行調(diào)整，通常是動(dòng)環(huán)使用螺栓固定在殼體上，靜環(huán)是以定位銷進(jìn)行簡(jiǎn)易固定，若在機(jī)械密封復(fù)位過(guò)程中檢修人員通過(guò)增加密封壓蓋墊子來(lái)調(diào)整機(jī)械密封端面接觸距離調(diào)整，雖然能夠解決機(jī)械密封動(dòng)靜環(huán)配合間隙的問(wèn)題，但因增加墊子后，巡檢工作人員無(wú)法直接觀察機(jī)械密封出現(xiàn)泄漏，因此，設(shè)備檢修人員在檢修該類泵前，應(yīng)確認(rèn)廠站設(shè)備管理人員應(yīng)提供動(dòng)靜環(huán)均為硬質(zhì)合金的機(jī)械密封，同時(shí)提高在安裝過(guò)程中機(jī)械密封的對(duì)中精度和清除安裝位置的固體顆粒雜質(zhì)，以確保端面密封可靠。

4結(jié)語(yǔ)

旋轉(zhuǎn)噴射泵的機(jī)械密封的失效是由于多方面綜合因素作用所至，為全面解決生產(chǎn)中的該類問(wèn)題，生產(chǎn)管理人員應(yīng)該從旋轉(zhuǎn)噴射泵本體結(jié)構(gòu)本身、操作環(huán)節(jié)、機(jī)械密封的材質(zhì)、檢修質(zhì)量等多方面對(duì)機(jī)械密封失效進(jìn)行研究分析，在平時(shí)的巡檢和管理工作中，認(rèn)真開(kāi)展設(shè)備點(diǎn)檢工作，從使用過(guò)程中不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，掌握其相應(yīng)使用規(guī)律，進(jìn)而促進(jìn)旋轉(zhuǎn)噴射泵的故障率更低。

參考文獻(xiàn)：

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