污水處理中設(shè)備機(jī)械密封的故障和處理

汪 祥

（中國(guó)石化資產(chǎn)管理公司荊門分公司，湖北荊門 448002）

0 引言

機(jī)械密封裝置是污水處理系統(tǒng)中的一種重要設(shè)備，是相對(duì)運(yùn)動(dòng)中靜環(huán)與動(dòng)環(huán)之間相互貼合而構(gòu)成的一種裝置，此時(shí)動(dòng)靜環(huán)兩者之間形成了一種流體膜，在轉(zhuǎn)軸與機(jī)體之間營(yíng)造一種良好的密封效果。機(jī)械密封裝置具有良好的密封效果，工作狀態(tài)較為穩(wěn)定，適用于酸堿性腐蝕液，可以在高溫狀態(tài)下工作，因此在污水廠廣泛應(yīng)用。在污水處理裝置的運(yùn)行中，機(jī)械密封故障占總故障的30%～50%，因此要不斷加強(qiáng)對(duì)其的有效處理。

1 污水泵常見故障

污水處理中機(jī)械密封設(shè)備運(yùn)行中，在設(shè)備機(jī)體與靜環(huán)底座壓合位置處容易出現(xiàn)泄漏現(xiàn)象，機(jī)械密封軸頸與動(dòng)環(huán)軸套之間容易出現(xiàn)泄漏，機(jī)組運(yùn)轉(zhuǎn)中一旦壓力突然變大，就會(huì)造成大量污水與藥劑噴灑出來，導(dǎo)致兩密封端面出現(xiàn)泄漏。污水處理過程中，發(fā)生故障的設(shè)備主要有離心泵、軸流泵、往復(fù)泵、回轉(zhuǎn)泵、往復(fù)式壓縮機(jī)、引風(fēng)機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)等[1]。

某污水廠2019—2020 年發(fā)生故障的設(shè)備合計(jì)195 臺(tái)（其中有密封231 套），具體情況如下：離心泵112 臺(tái)，2019 年密封失效18 臺(tái)、失效率0.122%，2020 年密封失效34 臺(tái)、失效率0.230%；軸流泵3 臺(tái)，2019 年密封失效18 臺(tái)、失效率0.122%，2020 年密封失效0 臺(tái)；往復(fù)泵49 臺(tái)，2019 年密封失效1 臺(tái)、失效率3.570%，2020 年密封失效1 臺(tái)、失效率3.570%；回轉(zhuǎn)泵9臺(tái)，2019 年密封失效1 臺(tái)、失效率8.330%，2020 年密封失效1臺(tái)、失效率8.33%；引風(fēng)機(jī)7 臺(tái)，2019 年密封失效1 臺(tái)、失效率7.140%，2020 年密封失效2 臺(tái)、失效率14.290%；鼓風(fēng)機(jī)13 臺(tái)，2019 年密封失效1 臺(tái)、失效率3.850%，2020 年密封失效3 臺(tái)、失效率11.540%（表1）。

表1 故障分析處理前的故障類型及數(shù)量

2 污水泵故障原因分析

污水泵故障的常見位置為聯(lián)軸器，原因較為復(fù)雜，主要有設(shè)備運(yùn)行中技術(shù)指標(biāo)不過關(guān)、安裝時(shí)電機(jī)與設(shè)備主軸未處于標(biāo)準(zhǔn)部位。例如，在安裝作業(yè)中，精度達(dá)不到要求則容易出現(xiàn)故障；電機(jī)安裝底座基礎(chǔ)牢固性不足，在使用時(shí)則局部沉降容易產(chǎn)生偏移，或一些舊設(shè)備未及時(shí)檢查，導(dǎo)致出現(xiàn)故障[2]。

運(yùn)行中軸承出現(xiàn)異?，F(xiàn)象的主要原因?yàn)椋S承損壞或松曠時(shí)未及時(shí)進(jìn)行必要的維護(hù)，使得設(shè)備運(yùn)行中滾動(dòng)體與內(nèi)、外圈之間間隙不斷增加，超過一定的限度之后就會(huì)出現(xiàn)滾動(dòng)體脫落、隔離圈斷裂等現(xiàn)象，使主軸的運(yùn)動(dòng)軌跡產(chǎn)生較大偏移，影響設(shè)備有效運(yùn)行，導(dǎo)致出現(xiàn)軸向竄動(dòng)、徑向跳動(dòng)現(xiàn)象，進(jìn)而降低機(jī)械密封效果，最終導(dǎo)致部件碎裂。

各設(shè)備的密封主要失效模式及原因見表2。

表2 設(shè)備密封主要的失效模式及原因

3 污水泵故障防范的技術(shù)方案及措施

（1）離心泵的主要失效模式為動(dòng)靜密封面泄漏，解決方案為：①機(jī)械密封由內(nèi)循環(huán)冷卻改為新鮮水冷卻方式，并安裝過濾器；②加強(qiáng)設(shè)備檢修隱蔽工序質(zhì)量檢查，控制動(dòng)環(huán)補(bǔ)償環(huán)固定底座與軸同心度偏差小于0.005 mm；③加強(qiáng)設(shè)備檢修質(zhì)量驗(yàn)收，嚴(yán)格控制聯(lián)軸器對(duì)中誤差小于0.08 mm；④升級(jí)為耐酸堿材料的橡膠密封。

（2）往復(fù)泵、回轉(zhuǎn)泵、鼓風(fēng)機(jī)的主要失效模式均為動(dòng)靜密封面泄漏：往復(fù)泵故障的解決措施主要是減少動(dòng)靜環(huán)壓比、加大冷卻管直徑[5]；回轉(zhuǎn)泵則應(yīng)加強(qiáng)啟運(yùn)操作管理，在啟泵前應(yīng)灌泵排凈氣體；鼓風(fēng)機(jī)則應(yīng)定期檢查和清除過濾網(wǎng)上的灰塵，降低軸振動(dòng)值。

（3）引風(fēng)機(jī)的主要失效模式為橡膠密封泄漏，日常應(yīng)加強(qiáng)設(shè)備檢修動(dòng)靜環(huán)O 形密封安裝工序質(zhì)量的檢查。

在對(duì)各種類型機(jī)械密封設(shè)備進(jìn)行故障診斷與處理過程中，要求不斷加強(qiáng)對(duì)設(shè)備各個(gè)零部件的有效診斷與處理，促進(jìn)設(shè)備內(nèi)部各個(gè)零部件之間的有效貼合，避免出現(xiàn)結(jié)構(gòu)錯(cuò)亂問題。在運(yùn)行中一旦出現(xiàn)問題組件與零部件，要求由專業(yè)人士負(fù)責(zé)，加強(qiáng)對(duì)各項(xiàng)設(shè)備的合理使用。在設(shè)備檢查時(shí)著重分析主軸軸頸表面是否光滑、是否有不同程度的缺陷，一旦出現(xiàn)聯(lián)軸器損壞嚴(yán)重現(xiàn)象則要及時(shí)更換，并嚴(yán)格檢測(cè)軸承轉(zhuǎn)動(dòng)靈活性與運(yùn)轉(zhuǎn)精度，出現(xiàn)徑向竄動(dòng)嚴(yán)重、軸向偏離現(xiàn)象的則應(yīng)及時(shí)更換。檢測(cè)機(jī)械密封摩擦嚴(yán)重程度，一旦磨損超過一定限度則及時(shí)更新，重點(diǎn)檢測(cè)端面的平整度，是否出現(xiàn)變形現(xiàn)象，重點(diǎn)檢測(cè)端面的粗糙度與平整度。如果不符合污水廠設(shè)備技術(shù)管理要求，則及時(shí)更換新件或重新研磨，全面檢測(cè)補(bǔ)償彈簧、O 形密封圈及相關(guān)附件[6]。

對(duì)設(shè)備運(yùn)行情況進(jìn)行有效控制，在池體結(jié)構(gòu)中布置底部抽泥單元，由此有效清理池底淤泥。設(shè)備的有效運(yùn)行容易受到固態(tài)微粒的影響，一旦顆粒含量超過一定限度則要求有效優(yōu)化污水輸送泵站池體結(jié)構(gòu)。由此將污水中固態(tài)沉積物集中于一沉池之中，從而降低輸出口池體污水固態(tài)物含量，為設(shè)備的有效運(yùn)行創(chuàng)造必要的支持條件，從而降低機(jī)械密封磨擦副故障的發(fā)生概率。這要求有效結(jié)合池體污泥沉積程度，及時(shí)清理池底淤泥，并在完成之后采取必要的環(huán)保措施，從而為設(shè)備的有效運(yùn)行提供一定的環(huán)保措施。

補(bǔ)償環(huán)安裝之前，要求仔細(xì)檢查軸頸、軸端，避免運(yùn)行裝置中出現(xiàn)尖角、毛刺現(xiàn)象，在矩形槽內(nèi)部尤其是軸頸內(nèi)部涂抹一層潤(rùn)滑脂。在各項(xiàng)設(shè)備組合中盡量設(shè)置大截面的O 形圈，并綜合運(yùn)用專業(yè)的安裝工具。這樣可為設(shè)備的有效運(yùn)行提供各項(xiàng)必要支持，避免軸頸鍵槽鋒利棱邊損傷密封圈[7]。

安裝矩形槽后密封圈時(shí)，應(yīng)避免扭曲扭轉(zhuǎn)現(xiàn)象，并保證彈簧處于正常位置、各項(xiàng)參數(shù)運(yùn)行正常。比壓小時(shí)容易發(fā)生泄漏，比壓過大則容易破壞動(dòng)環(huán)與靜環(huán)之間的配合關(guān)系，為此在安裝作業(yè)開展之前涂抹一層潤(rùn)滑脂，以配件之間的有效貼合。安裝完成之后，應(yīng)及時(shí)關(guān)注電機(jī)與機(jī)體的運(yùn)行穩(wěn)定性，重點(diǎn)關(guān)注局部損壞或沉降現(xiàn)象、基礎(chǔ)預(yù)埋螺栓松動(dòng)等問題，一旦出現(xiàn)裝置異?，F(xiàn)象則及時(shí)進(jìn)行調(diào)整。優(yōu)化聯(lián)軸器設(shè)備選擇，安裝時(shí)要求精準(zhǔn)把握各項(xiàng)參數(shù)，重點(diǎn)為兩軸中心線位置精度，一般使用百分表和塞尺進(jìn)行調(diào)整。

4 采取措施后的效果

通過對(duì)機(jī)械密封設(shè)備故障類型的診斷、原因分析及技術(shù)方案的制定，及時(shí)處理了各種類型的故障，實(shí)現(xiàn)了對(duì)離心泵、軸流泵、往復(fù)泵、回轉(zhuǎn)泵、往復(fù)式壓縮機(jī)、引風(fēng)機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)等故障類型的有效處理，在污水廠運(yùn)行中取得了良好的運(yùn)行效果。在2021年4 月—2022 年4 月的監(jiān)測(cè)中，上述設(shè)備中僅有8 臺(tái)離心泵發(fā)生了密封失效故障、失效率為5.405%，與2019 年的12.162%、2020 年的22.972%相比，使用效果更佳。

5 結(jié)束語

在污水廠各種類型的設(shè)備中，由于密封機(jī)械設(shè)備導(dǎo)致的故障類型較多，故障表現(xiàn)形式較為復(fù)雜，在具體的處理過程中要求不斷加強(qiáng)故障原因分析，基于各項(xiàng)設(shè)備的參數(shù)進(jìn)行必要的檢測(cè)分析，并制定相應(yīng)的處理方案，進(jìn)而保障污水廠設(shè)備的有效運(yùn)行，為污水的有效處理提供技術(shù)支持。