羅布泊鹽湖水泵密封失效原因分析

摘要:本文通過對羅布泊鹽湖水泵密封失效原因的分析，提出了在此工礦條件下采用組合密封的方案。

關鍵詞: 羅布泊鹽湖 泵 密封失效原因 組合密封 方案

羅布泊鹽湖水泵主要輸送介質是過飽和鹵水或含有較大顆粒、硬度高的鹽漿，而且工作環境差、自然環境惡劣、晝夜溫差大，無充足的淡水供給。下面就生產實踐中的幾種常見密封失效原因進行簡要分析。

一、機械密封

機械密封主要工作原理是依靠動環高速旋轉時產生的離心力，抑制介質泄漏。其失效形式主要表現在:

㈠由于兩密封端面失去潤滑、冷卻而造成的失效

機械密封工作在鹵水或含有較大顆粒、硬度高的鹽漿環境下，如果冷卻系統利用鹵水，循環管路會經常結鹽或阻塞，導致旋轉元件端面燒傷。

㈡由于腐蝕而引起的機械密封失效

鹵水和鹽漿中含有SO42-、Cl-等離子。因此，密封面極易點蝕，甚至穿透;彈簧在應力與介質腐蝕的共同作用下易發生老化、斷裂。

㈢高低溫效應而產生的機械密封失效

羅布泊鹽湖，極高氣溫達48℃，極低溫度達-28℃，而且晝夜溫差大。機械密封輔助密封件(如氟橡膠、乙丙橡膠、全橡膠)在超過許用溫度后，將會迅速老化、龜裂、變硬失彈。如果使用柔性石墨，耐高溫、耐腐蝕性較好，但其回彈性差，而且易脆裂，安裝時容易損壞。

㈣ 由于密封端面的磨損而造成的密封失效

密封面進入鹽顆粒是導致密封失效的主要原因。鹽顆粒直接進入摩擦副端面起研磨劑作用，密封發生劇烈磨損而失效。還有密封端面鹵水的閃蒸結晶成細小鹽顆粒造成密封面打開而進入摩擦副。

㈤ 機械振動造成機械密封失效

由于羅布泊鹽湖水泵輸送介質的粒度、濃度不穩定，導致水泵經常汽蝕、喘振;大顆粒物料之間、大顆粒與泵殼之間的敲擊。使動靜環密封面之間產生夾角超過許用范圍。

二、螺旋密封

螺旋密封屬于非接觸型流體動力密封。螺旋密封的幾何形狀及主要尺寸示意圖見圖1，

其工作原理是，在密封部位的軸或孔(或同時在兩者)的表面刻有螺旋槽。當泵軸高速旋轉時，螺旋對充滿在密封間隙的流體產生泵送壓頭，這一泵送壓頭與被密封的介質壓力相平衡，從而阻止密封介質的泄漏。這種密封屬于流體動壓反輸出型密封，工作時依靠軸上刻出的螺旋旋轉產生的流體反動壓阻止液體介質向外泄漏達到完全密封的功能。

螺旋密封的主要優點:

① 密封件之間不會發生固體間摩擦，并且可以在密封間隙保持很大的情況下工作，使用壽命長;。

② 由于是非接觸型密封，不要求動靜密封件配合處表面的材質具有很高的耐磨性，它可以應用具有磨蝕性、含有固體顆粒流體等工礦;

③ 對于密封介質完全是液體的情況下可以實現零密封。

缺點是:①在低速或停車狀態下，因為停車或轉速太低時，螺旋槽不能產生足夠的水流和水壓，也就起不到密封作用。

② 螺旋密封所占軸向尺寸較大，使得軸也需相應加長，這樣會加大軸的撓度，對軸的設計提出了更高的要求。

三、填函密封

㈠ 注入式軟填料密封

采用注入式軟填料密封能很好的解決填函壓填過緊產生巨大摩擦的問題。這種軟填料密封不需冷卻，對軸無磨擦，在填料內部產生剪切層間的運動，而填料本身的摩擦系數很小，可大幅減少摩擦阻力，且可在水泵運行過程中采用專用壓力注入槍進行填料的添加補充，省卻了每年更換軸套、拆解水泵的工作量。軟填料密封對壓力不高的清水輸送泵有很好的密封效果。但是，在羅布泊鹽湖工礦下，選用注入式軟填料密封無法滿足要求，主要原因有:①大顆粒、高硬度的鹽漿顆粒進入軟填料密封腔后，加劇了軟填料磨損，使纖維變脆、變短失去密封功能。②大功率、高轉速的水泵輸送漿體壓頭過高，軟填料密封效果較差。

㈡壓入式填料密封

壓入式填料密封是將盤根等填料函采用機械的方式壓入水泵密封腔阻止介質泄漏，需淡水作為軸封水。由于羅布泊鹽湖不但無充足的淡水，而且該密封的密封效果較差，水泵軸套易磨損，如需更換工作量大。因此，壓入式填料密封不適合羅布泊鹽湖水泵密封。

四、組合密封

通過對上述各種密封在羅布泊鹽湖的應用比較，綜合螺旋密封和注入式軟填料密封的優點設計出一種鹽湖水泵專用密封—組合密封，見圖2。

從傳動側來看，轉子按順時針方向旋轉。當泵工作時，從葉輪側進來的鹽漿進入孔和軸螺旋溝槽之間的縫隙，螺旋密封產生與液流方向相反的泵送壓頭抵消液流壓力。當泵停機或小流量運行時，螺旋密封失效，管路和泵殼中殘留鹽漿經過螺旋密封間隙向傳動側滲漏。此時，通過軟填料注入孔向密封腔自動補充軟填料，阻止鹽漿泄漏。這樣就可解決停機時，由于螺旋密封失效而導致的泄漏。此方案已經在羅布泊鹽湖KWPK350-680型無堵塞離心泵上得到了應用，經過連續30天試運行，實現了零泄露、故障少的目的。