離心泵機(jī)械密封失效的原因及對(duì)策

李立(中石化洛陽工程有限公司 河南洛陽 471003)

離心泵機(jī)所用的機(jī)械密封能有效避免殼體與輸入軸液體的泄露，防止離心泵部件過快的磨損，延長離心泵的使用壽命。因此，加強(qiáng)離心泵機(jī)械密封方面的研究，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。筆者結(jié)合多年工作實(shí)際，對(duì)離心泵機(jī)械密封失效問題進(jìn)行探討。

一、機(jī)械密封失效的原因分析

離心泵機(jī)械密封投入使用的初期，允許出現(xiàn)一定范圍的泄露，引起泄露的原因與其自身結(jié)構(gòu)有著密切的聯(lián)系。而隨著使用時(shí)間的延長，因受設(shè)備工作環(huán)境、安裝工藝等因素的影響，機(jī)械密封會(huì)失效。下面對(duì)機(jī)械密封失效的原因進(jìn)行詳細(xì)的分析。

1.由泵抽空或汽蝕引起

離心泵抽空的原因在于未進(jìn)行灌漿操作就啟動(dòng)，致使空氣進(jìn)入液體介質(zhì)之中，減小了泵出口位置處的壓力，最終因發(fā)生干摩擦引起機(jī)械密封失效。另外，因長時(shí)間使用，機(jī)械密封表面發(fā)生硬化、老化現(xiàn)象也是引起其失效的原因之一。介質(zhì)流進(jìn)低壓位置時(shí)，氣泡破裂或因老化導(dǎo)致附近液體以非常大的速度溢出，周圍空間因被占據(jù)而形成較大壓強(qiáng)，最終導(dǎo)致汽蝕現(xiàn)象的發(fā)生。

2.由密封面磨損引起

機(jī)械密封除端蓋和軸間密封失效外，其他失效的原因多由靜、動(dòng)環(huán)間的摩擦所致。因輸送原油時(shí)其中含有較多雜質(zhì)顆粒，會(huì)和原油一起進(jìn)入到系統(tǒng)中，給密封造成破壞，使機(jī)械密封失效的機(jī)率大大增加。密封面自身因受原油雜質(zhì)的不良影響而破損，出現(xiàn)一些痕跡，隨著長時(shí)間的應(yīng)用這些痕跡會(huì)逐漸擴(kuò)展，最終出現(xiàn)較大面積的裂縫或裂痕。此時(shí)，如原油進(jìn)入到密封系統(tǒng)，一方面原油中的雜質(zhì)會(huì)進(jìn)一步加劇密封的磨損，另一方面會(huì)還導(dǎo)致原油的泄露，造成大量的浪費(fèi)。

3.由腐蝕原因引起

離心泵輸送的介質(zhì)具有不同程度的腐蝕性，因此會(huì)直接腐蝕系統(tǒng)，使機(jī)械密封因腐蝕而失效。具體表現(xiàn)為：密封面發(fā)生點(diǎn)蝕，嚴(yán)重時(shí)穿透，腐蝕機(jī)械系統(tǒng)；不銹鋼底座與碳化鎢環(huán)焊接位置處出現(xiàn)銹蝕，進(jìn)而腐蝕底座；彈簧、金屬管等因被介質(zhì)腐蝕而出現(xiàn)破裂現(xiàn)象；上述原因均會(huì)導(dǎo)致機(jī)械密封失效。

4.由泵送介質(zhì)物性引起

離心泵輸送的介質(zhì)同時(shí)還會(huì)在不同操作條件時(shí)發(fā)生物理性質(zhì)的變化，使密封面或者密封沖洗系統(tǒng)失效及破壞。泵送介質(zhì)在環(huán)境或操作溫度改變時(shí)易發(fā)生物性變化，比如蠟油在高低溫改變時(shí)粘度、密度變化較大，低溫時(shí)的高粘度、高密度會(huì)使密封沖洗系泵送環(huán)統(tǒng)循環(huán)能力下降及密封沖洗系統(tǒng)結(jié)焦導(dǎo)致密封壽命變短或失效。

5.密封圈失效

目前機(jī)械密封系統(tǒng)所用的密封圈多為乙丙烯或橡膠材質(zhì)，但一些密封圈生產(chǎn)廠家，為獲得較大利潤并未全部使用橡膠材質(zhì)。這些含有雜質(zhì)的橡膠被黏稠雜質(zhì)長時(shí)間浸泡，導(dǎo)致密封圈彈性性能下降而過早的老化、硬化，加上原油長時(shí)間流過的不斷磨損，最因密封圈失效而引起機(jī)械密封的失效。

二、離心泵機(jī)械密封失效應(yīng)對(duì)策略

1.避免汽蝕與抽空

為了消除汽蝕與抽空現(xiàn)象，具體可采取以下對(duì)策：首先，嚴(yán)格測量與控制輸送介質(zhì)的溫度，避免輸送的介質(zhì)溫度超過80℃；其次，做好質(zhì)量檢查工作。認(rèn)真檢查相連旁接介質(zhì)罐體液位，確保其處在最低液位以上，壓強(qiáng)處在0.2~0.4M pa范圍內(nèi)；再次，定期對(duì)離心泵操作人員進(jìn)行專業(yè)技能的培訓(xùn)，以保證操作人員按照操作規(guī)程熟練操作，尤其應(yīng)避免干摩擦現(xiàn)象的發(fā)生，即開啟離心泵前進(jìn)行盤泵，并放空泵體，打開入口閥；最后，做好上下站、調(diào)度室在清理長輸管線過程中的協(xié)調(diào)工作。清管器到站前關(guān)閉泵，禁止其運(yùn)行，以防止清管器、蠟?zāi)喈a(chǎn)生空氣段導(dǎo)致泵出現(xiàn)汽蝕和抽空現(xiàn)象。

2.避免摩擦造成的磨損

為避免因摩擦而導(dǎo)致機(jī)械密封失效情況的發(fā)生，應(yīng)使用性能良好的摩擦副，一般按照以下順序選擇摩擦副材質(zhì)：碳化硅-碳石墨、硬質(zhì)合金-碳石墨、陶瓷-碳石墨。通過選擇優(yōu)質(zhì)的材質(zhì)，可提高摩擦副的耐磨性能。另外，高速鋼-碳化硅材料的摩擦副性能優(yōu)越，能較好的提高機(jī)械密封性能，因此，為避免離心泵出現(xiàn)機(jī)械密封失效的問題，應(yīng)注重該種材質(zhì)摩擦副的使用。

3.防止腐蝕引起密封失效

針對(duì)離心泵因腐蝕原因造成的密封失效問題，應(yīng)引起足夠的重視，并采取有效措施加以防范。例如，抽派專門的人員負(fù)責(zé)離心泵的日常保養(yǎng)工作，為避免輸送介質(zhì)腐蝕密封系統(tǒng)，應(yīng)定期使用高純度、干凈的透平油沖洗密封件，以提高密封系統(tǒng)的抗腐蝕性能。

4.由泵送介質(zhì)物性引起

物性變化對(duì)密封產(chǎn)生的影響通常不被重視，其對(duì)密封產(chǎn)生的影響還是較大的，對(duì)此應(yīng)盡量在工藝操作時(shí)避免機(jī)械密封環(huán)境內(nèi)介質(zhì)物性變化。比如高溫蠟油泵，泵在北方冬季操作或備用狀態(tài)時(shí)密封系統(tǒng)內(nèi)介質(zhì)溫度下降，粘度和比重增加，泵送環(huán)能力下降或無法工作，此時(shí)應(yīng)采用減小密封沖洗系統(tǒng)冷卻水用量等方法來盡量使密封系統(tǒng)內(nèi)介質(zhì)環(huán)境與正常操作時(shí)保持一致。

5.注意更換密封圈

經(jīng)過長時(shí)間的使用并受多種因素影響，離心泵機(jī)械密封會(huì)因密封圈的失效而失效，為有效避免該種現(xiàn)象的發(fā)生，應(yīng)認(rèn)真考慮密封圈的使用壽命，及時(shí)的進(jìn)行更換，特別達(dá)到離心泵的二保期限后，需認(rèn)真檢查密封圈性能，必要情況下進(jìn)行更換。選擇密封圈時(shí)應(yīng)選擇知名廠家的產(chǎn)品，徹底的消除由密封圈失效導(dǎo)致的機(jī)械密封失效問題。

除此之外，離心泵養(yǎng)護(hù)人員，還應(yīng)善于總結(jié)和分析處理機(jī)械密封失效問題的經(jīng)驗(yàn)，針對(duì)不同的原因造成的密封失效問題，確定合理的解決方案，并形成適合自己的解決思路與方法，不斷提高解決密封失效問題的水平。

三、總結(jié)

實(shí)際工作時(shí)離心泵機(jī)械密封失效問題比較常見，而且引起其失效的因素來自多個(gè)方面，除受其自身因素影響外，工藝條件、運(yùn)行狀況等也會(huì)導(dǎo)致機(jī)械密封失效。為此，離心泵使用期間應(yīng)有專門人員負(fù)責(zé)離心泵機(jī)械密封的檢查、養(yǎng)護(hù)工作，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)采取針對(duì)措施解決，平時(shí)做好機(jī)械密封失效問題的防范，保證離心泵處于最佳的工作狀態(tài)。

[1]何鈺.試析離心泵機(jī)械密封失效的原因與應(yīng)對(duì)策略[J].中國石油和化工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量,2013,05:65.

[2]李廣,耿麗媛,林紀(jì)華,徐帥.離心泵機(jī)械密封失效分析及對(duì)策[J].管道技術(shù)與設(shè)備,2013,04:37-39.

[3]郭海峰,張玉梅.離心泵機(jī)械密封失效原因分析及消除措施[J].化學(xué)工業(yè),2010,01:34-36.

[4]趙昕.機(jī)械密封失效的原因及其改進(jìn)策略[J].機(jī)械研究與應(yīng)用,2011,01:104-106.