渣漿泵機械密封頻繁失效原因分析及對策

黃世岸

（廣西華銀鋁業(yè)有限公司 礦山部，廣西 德保 533700）

廣西華銀鋁業(yè)有限公司礦山部排泥加壓站的排泥泵，采用三級加壓方式，往4.5 km外的尾礦庫輸送泥漿，每年輸送濃度為30%左右的泥漿達900多萬m3，在礦山生產中發(fā)揮重要作用。

渣漿泵型號為150ZGB-120AP，流量400m3/h，揚程100m，3臺泵串聯(lián)使用，共4組12臺。渣漿泵軸封裝置采用集裝式ZMHZ型機械密封，利用輔助沖洗系統(tǒng)外加軸封水，其沖洗水隨渣漿一起輸送，如圖1所示。

圖1 ZMHZ型機械密封裝配圖

1 生產現(xiàn)狀

隨著產量提高，2011年初渣漿泵開始頻繁出現(xiàn)機械密封過早失效故障，壽命偏短，平均壽命僅400臺時左右；維修率高，僅2011年上半年就更換機封28套。頻繁更換機封，消耗大量人力物力，同時對生產的連續(xù)性造成很大影響。

2 原因分析

機械密封又叫端面密封，是由至少一對垂直于旋轉軸線的端面在流體壓力和補償機構彈力（或磁力）的作用，以及輔助密封的配合下，保持貼合，并相對滑動而構成的防止流體泄漏的裝置。

機械密封過早失效，一般是由于選型不對、品質不良、泵振動偏大、泵軸的軸向竄量大、沒有輔助沖洗系統(tǒng)或輔助沖洗系統(tǒng)設置不合理、檢修維護不良等因素造成。失效泄漏點主要有5處：

（1）軸套與軸間的密封；

（2）動環(huán)與軸套間的密封；

（3）動、靜環(huán)間密封；

（4）對靜環(huán)與靜環(huán)座間的密封；

（5）密封端蓋與泵體間的密封。

經過分析判斷，礦山渣漿泵機械密封基本上均為動、靜環(huán)間密封失效泄漏。

分析其原因有以下幾點：

2.1 機械密封裝配、操作及維護不當

檢修更換安裝機械密封時，壓縮量過大或過小，不能保持密封面清潔，用工具敲打密封元件，造成損傷和破壞，輔助密封圈（包括動環(huán)密封圈和靜環(huán)密封圈）安裝不到位等，都會造成機械密封過早失效；操作中，因抽空、氣蝕、憋壓等異常現(xiàn)象，引起較大的軸向力，使動、靜環(huán)接觸面分離，導致密封破壞。經檢查分析，維修、操作不善，的確造成了部分機封的非正常損壞。

2.2 輔助沖洗系統(tǒng)設置不合理

機械密封的輔助沖洗系統(tǒng)，是非常重要的，其可以有效地保護密封面，起到冷卻、潤滑、沖走雜物等作用。如果輔助系統(tǒng)設置不當，則會造成沖洗液中有雜質，沖洗液的流量、壓力不夠，達不到密封效果。

華銀鋁礦山排泥渣漿泵機械密封輔助沖洗系統(tǒng)，采用兩臺型號為D20-35×9多級離心泵并聯(lián)使用提供軸封水，供水方式為并聯(lián)供水，同時往12臺渣漿泵供應軸封水。如圖2所示。

圖2 輔助沖洗系統(tǒng)

（1）軸封供水方式不合理。按照設計要求，外接軸封水壓力一般應高于泵出口壓力0.1～0.2MPa，軸封水量0.7 L/s。礦山排泥系統(tǒng)軸封泵揚程315m，泵出口壓頭可達3.0MPa以上。

排泥泵出口壓力為：一級泵約1.0MPa，二級泵約1.8MPa，三級泵2.5～2.7MPa。目前排泥渣漿泵機械密封泄漏，主要集中出口壓力最高的第三級泵，占機封總故障的80%左右。

分析認為，隨著公司2010年40萬t氧化鋁提產技改的完成，礦山產量提高，排泥量相應的也增加，原本2用2備的排泥泵，很多時候都需要開啟3組泵，原來軸封供水方式為并聯(lián)，往一二三級泵同時供應軸封水，開啟兩組以上排泥泵時，由于設備臺數(shù)較多，軸封水路存在分流減壓作用，第三級泵機封所需的軸封水壓力與流量均不足，機封頻繁過早失效。

（2）軸封泵進口管路布置不合理。軸封泵進水管與礦山回水池及強力攪拌槽清水補充管道，處在同一管道，且軸封泵進水口排在最末端。在實際生產中，回水池或清水攪拌槽大量補充清水時，會造成軸封泵進水不足，從而做功不足，甚至打空，軸封水壓及流量均偏低，不能滿足排泥渣漿泵，尤其是第三級泵機械密封軸封需要，造成機械密封過早失效。

（3）軸封水路沒有清理裝置。軸封水路末端沒有安裝放空裝置，機封失效時，有時可能會造成泥漿倒灌進軸封水路總管，而檢修維護時，也可能會在管路中留下一些焊渣等雜質，如不能定時清理，運轉中進入摩擦副，探傷動、靜環(huán)密封端面，會造成機封過早失效。

分析認為，輔助沖洗系統(tǒng)設置不合理，2臺軸封泵難以勝任4組排泥加壓泵軸封水需要，三級泵出口壓力偏大，與一、二級泵共管使用軸封水，效果不好。

2.3 安全聯(lián)鎖機制不理想

排泥渣漿泵的運行，與軸封泵的運行聯(lián)鎖。但是當軸封泵做功不足，軸封水壓與流量偏低，甚至因操作失誤忘開軸封泵出口閥門，此時排泥泵卻未跳停，造成機封瞬時損壞。

3 解決方案

3.1 規(guī)范化檢修、維護操作

完善規(guī)范檢修維護規(guī)程，檢修更換機械密封時嚴格把關，加強培訓，提高維修工人安裝技術水平，杜絕違章違規(guī)操作。同時加強對日常操作的監(jiān)督管理，做到正確操作，精確點檢，細心維護。

3.2 優(yōu)化整改輔助沖洗系統(tǒng)

對輔助沖洗系統(tǒng)進行優(yōu)化整改。主要采取如下措施：

（1）新增一組軸封泵，并聯(lián)入原來兩臺泵水路；

（2）整改軸封泵出口管路，原來每臺軸封泵均向一、二、三級排泥泵供水，改為單獨用1臺軸封泵對第三級排泥泵供應軸封水，單獨用1臺泵供應一、二級排泥泵軸封水；

（3）利用三通與閥門控制，每臺軸封泵均可以在供應一二級排泥泵軸封水與第三級泵軸封水之間切換。軸封泵可以相互切換使用。

（4）軸封水管路末端增加閘閥，定期清理管內沉積殘留雜質，提高沖洗水品質。

（5）軸封泵進水管與回水池、強力攪拌槽清水補充管道分離，單獨布管引水，使軸封泵時刻保持進水足夠，做功足夠。

圖3 整改后輔助沖洗系統(tǒng)

3.3 優(yōu)化聯(lián)鎖裝置

利用管內壓力控制聯(lián)鎖，在軸封水路中安裝壓力傳感器，聯(lián)入PLC自動控制系統(tǒng)，設置相應的最小壓力值（一二級供水管路設置為2.5MPa，三級供水管路設置為3.0MPa），當軸封管路軸封水壓力小于設定值時，排泥泵跳停，有效保證機封的安全正常使用。

3.4 整改后的效果

軸封泵做功足夠，渣漿泵軸封水壓力、流量足夠，一二級泵壓力均達到2.8MPa以上，三級泵壓力達3.0MPa以上，流量保證在1.0 L/s以上。可在不同工況下調節(jié)切換使用，聯(lián)鎖機制安全有效，可定時清除水路內雜質。機封運行平穩(wěn)，故障減少，壽命提高，整改后排泥站渣漿泵運行半年多來，僅檢修更換8套機封。

4 結束語

機械密封是一種要求較高的精密部件，對設計、裝配品質及輔助裝置等，有很高的要求。增加對機械密封輔助系統(tǒng)的重要作用的認識，盡可能配備完善的機械密封輔助系統(tǒng)，以提高密封效果，這樣才能保證密封長期可靠地運轉，滿足生產需要。

[1]顧永全.機械密封實用技術[M].北京：機械工業(yè)出版社，2001.

[2]唐增寶，等.機械設計課程設計[M].武漢：華中科技出版社，1999.

[3]濮良貴，紀名剛.機械設計[M].北京：高等教育出版社，2001.

[4]田伯勤.新編機械密封實用技術手冊[K].北京：中國知識出版社，2005.