壓濾泵使用壽命延長的研究

沈元澤

摘要：隨著D、E流程合并，D流程壓煮壓濾的重要性更加凸顯出來，壓濾機(jī)承擔(dān)了整個生產(chǎn)線的壓濾生產(chǎn)，壓濾泵則承載了壓煮出料槽到壓濾機(jī)的轉(zhuǎn)運任務(wù)，它的正常運行是生產(chǎn)的重要保證。通過對壓濾泵的拆解，進(jìn)行故障分析，并進(jìn)行一段時間的跟蹤后，發(fā)現(xiàn)壓濾泵在使用中存在一些問題，可進(jìn)行一些改進(jìn)以延長泵的使用壽命，降低對生產(chǎn)的影響。

關(guān)鍵詞：機(jī)械密封;泄露;冷卻

引言

壓濾泵顧名思義就是壓濾機(jī)專用泵，在特定的條件下會出現(xiàn)腐蝕、磨損等現(xiàn)象，不僅運行時要注意，而且對它的維護(hù)和保養(yǎng)也很重要。壓濾泵主要用來輸送一些液體，包括水、油、乳濁液、酸堿液體等，也可輸送液體、氣體混合物以及含懸浮固體物的液體。壓濾機(jī)用泵的機(jī)械密封采用負(fù)壓裝置，在壓力不斷增加而流量逐漸減少的情況下長期輸送液體，機(jī)械密封不承受工作壓力，確保機(jī)械密封永不泄漏，是建設(shè)文明工廠的理想設(shè)備。

1.項目概況

1.1項目研究簡介

我司由于工藝的特殊性，壓煮料具有高溫及較強的堿性，并含有顆粒物，沖蝕性較強，致使泵的過流部件和密封元件受到磨損而極易損壞或出現(xiàn)異常故障。壓濾泵故障主要表現(xiàn)為泵殼的沖蝕及漏料，泵殼在此種工礦下難免出現(xiàn)沖蝕，因此我們的研究重心放在如何延長機(jī)械密封的使用壽命。現(xiàn)有的壓濾泵機(jī)械密封的使用壽命短、不耐磨，使得頻繁的更換機(jī)械密封及整機(jī)，經(jīng)常造成停機(jī)維修，影響了一部主流程的生產(chǎn)，備品消耗極高并且給鉗工帶來很大的工作量。因此壓濾泵機(jī)械密封的使用問題已經(jīng)成為制約一部生產(chǎn)的一大難題。兩臺泵承擔(dān)了整個流程其中一道工序的全部物料轉(zhuǎn)運工作，一旦出現(xiàn)故障，流程生產(chǎn)將受到比較大的影響。通過系統(tǒng)的數(shù)據(jù)統(tǒng)計，從今年1月份到3月份3#壓濾泵共出現(xiàn)過28次機(jī)械密封漏，4#壓濾泵共出現(xiàn)過18次機(jī)械密封漏。如此高的故障率，已經(jīng)讓生產(chǎn)舉步維艱，也讓鉗電班組筋疲力盡。如何提高泵的使用壽命已迫在眉睫。

1.2機(jī)械密封的工作原理

機(jī)械密封是靠一對或數(shù)對垂直于軸作相對滑動的端面在流體壓力和補償機(jī)構(gòu)的彈力（或磁力）作用下保持貼合并配以輔助密封而達(dá)到阻漏的軸封裝置。

常用外置機(jī)械密封結(jié)構(gòu)如圖1所示，由靜止環(huán)1、動密封面2、動環(huán)3、O型密封圈4、彈性元件5和彈簧座6等元件組成。旋轉(zhuǎn)環(huán)和靜止環(huán)往往可以根據(jù)它們是否具有軸向補償能力而稱為補償環(huán)或非補償環(huán)。

機(jī)械密封中流體可能泄漏的途徑有如圖1中的A、B、C、D四個通道。C、D泄漏通道分別是靜止環(huán)與壓蓋、壓蓋與殼體之間的密封，二者均屬靜密封。A通道是靜止環(huán)與軸之間的密封，當(dāng)端面摩擦磨損后，它僅僅能追隨補償環(huán)沿軸向作微量的移動，實際上仍然是一個相對靜密封。因此，這些泄漏通道相對來說比較容易封堵。靜密封元件最常用的有橡膠O形圈或聚四氟乙烯V形圈，而作為補償環(huán)的旋轉(zhuǎn)環(huán)或靜止環(huán)輔助密封，有時采用兼?zhèn)鋸椥栽δ艿南鹉z、聚四氟乙烯或金屬波紋管的結(jié)構(gòu)。B通道則是旋轉(zhuǎn)環(huán)與靜止環(huán)的端面彼此貼合作相對滑動的動密封，它是機(jī)械密封裝置中的主密封，也是決定機(jī)械密封性能和壽命的關(guān)鍵。因此，對密封端面的加工要求很高，同時為了使密封端面間保持必要的潤滑液膜，必須嚴(yán)格控制端面上的單位面積壓力，壓力過大，不易形成穩(wěn)定的潤滑液膜，會加速端面的磨損;壓力過小，泄漏量增加。

1.3機(jī)械密封失效分析

1.3.1軸腐蝕

可能原因：（1）軸本身材質(zhì)不耐腐蝕;（2）軸與軸套之間有相對運動;（3）機(jī)械密封出現(xiàn)了A通道泄漏;

1.3.2安裝不規(guī)范，調(diào)節(jié)間隙不適當(dāng)，安裝面不干凈或未垂直，達(dá)不到技術(shù)要求;

1.3.3磨擦副耐磨性不強;

1.3.4粗顆粒進(jìn)入端面副;

1.3.5機(jī)械密封冷卻不良。

2.技術(shù)方案

通過上面的失效分析，我們相應(yīng)的做出了一些技術(shù)改進(jìn)，如下：

2.1更換損壞的軸，并對軸進(jìn)行熱處理，以加強它的抗沖蝕能力。

2.2通過加強對鉗工的培訓(xùn)，并對泵的檢修流程進(jìn)行嚴(yán)格要求，通過不定期的現(xiàn)場檢查去發(fā)現(xiàn)問題，并反饋給班組，以此來保證檢修質(zhì)量。

2.3摩擦副的損壞是機(jī)械密封失效的主要原因，改進(jìn)摩擦副首先要清楚摩擦材料需要具備什么條件，然后再選擇最為適合的材料。

摩擦材料的基本條件：機(jī)械強度高，能耐壓和耐壓力變形;具有耐干磨性，耐高載荷性，自潤滑性好;配對材料的磨合性好，無過大的磨損和對偶腐蝕;耐磨性好，壽命長;導(dǎo)熱性和散熱性好;耐高溫性好;抗熱裂性好;耐腐蝕性強;線膨脹系數(shù)小，能耐熱變形和尺寸穩(wěn)定性好;切削加工性好，成型性能好。

原本使用的Si3N4填充聚四氟乙烯由于強度不夠，在實際運行中一旦進(jìn)入了物料中的顆粒雜質(zhì)就會導(dǎo)致接觸副的磨損，從而使機(jī)械密封內(nèi)部的彈簧進(jìn)水，最后導(dǎo)致密封失效。因此，改用TD硬化處理技術(shù)的SiC合金作為摩擦副的材料，SiC合金磨損率為0.6um/h，腐蝕速度為0.08g/㎡.h，耐磨性和耐腐蝕性都較原有機(jī)械密封有了很大提高，但由于SiC合金不抗沖擊，因此，必須保證摩擦副運行時的震動較小。這就要求機(jī)械密封的安裝人員能準(zhǔn)確找到機(jī)械密封的安裝位置，并且泵的聯(lián)接軸和電機(jī)的輸出端處于同一水平面上（高度誤差小于0.04mm）。SiC分為反應(yīng)燒結(jié)碳化硅和無壓燒結(jié)碳化硅兩類。反應(yīng)燒結(jié)碳化硅是由硅金屬與石墨在碳化硅基體中反應(yīng)而制得，最終的材料里游離硅含量通常在8%—12%，而無壓燒結(jié)碳化硅完全是由碳化硅組成的。大致來說，PH值在4--11之間的情況下推薦使用反應(yīng)燒結(jié)碳化硅，在這個范圍以外，應(yīng)使用無壓燒結(jié)碳化硅。因此根據(jù)一部實際情況決定選用無壓燒結(jié)碳化硅作為摩擦副材料。

2.4設(shè)定超壓報警，由于泵是往密閉的腔體內(nèi)打料，系統(tǒng)容易產(chǎn)生憋壓，偶爾的超壓就會使密封失效，而機(jī)械密封一旦彈開，物料將持續(xù)的通過密封面，導(dǎo)致機(jī)封無法復(fù)位。

2.5加大冷卻水量，在日常巡檢中，發(fā)現(xiàn)一部很多泵都存在冷卻不良現(xiàn)象，主要有冷卻水閥門忘打開、冷卻水管折斷、冷卻水未連接等情況，通過設(shè)備檢查通報，督促一部進(jìn)行整改，以保證機(jī)械密封的冷卻。

3.方案的實施與完善

通過對鉗工班的理論培訓(xùn)后，在兩臺壓濾泵上安裝了改進(jìn)后的機(jī)械密封，機(jī)械密封作為精密部件，制造及安裝精度都要求很嚴(yán)格，如果裝配不當(dāng)會影響機(jī)械密封性能，密封零件、軸表面、密封腔體必須清洗干凈，并保證密封液管路暢通;密封安裝之前，軸表面、磨擦副工作端面應(yīng)涂以低粘度潤滑油或水;安裝時應(yīng)核對密封的安裝尺寸，一般單彈簧密封軸向安裝尺寸最大允差為±1.0mm，雙彈簧為±0.5mm;安裝后用手盤動旋轉(zhuǎn)環(huán)，保證靈活轉(zhuǎn)動，并有一定浮動性。然后進(jìn)行靜壓試驗和動壓試驗后，方可投入使用。兩臺壓濾泵在3月29號完成了機(jī)械密封的改造工作，并同步在管道上設(shè)置了壓力檢測裝置，在控制柜上布置了超壓報警裝置，一旦壓力超過，泵將停止工作，以此來確保機(jī)械密封不被頂開，從而防止物料進(jìn)入密封面。

4.結(jié)語

通過以上改造，3#壓濾泵原平均出現(xiàn)機(jī)封漏料時間為3.21天，改造后延長為27.83天;4#壓濾泵原平均出現(xiàn)機(jī)封漏料時間為5天，改造后延長為37.11天。目前，壓濾泵檢修已經(jīng)不會對一部的生產(chǎn)產(chǎn)生影響，也大大降低了鉗工的檢修強度，具有很顯著的效益，并且可以在其它同種工礦條件下泵進(jìn)行推廣。細(xì)節(jié)決定成敗，造成設(shè)備頻繁故障的原因往往都是一些小問題累積導(dǎo)致的，只要花時間去觀察就能找到根源，因此在今后的工作中，應(yīng)多去注意細(xì)節(jié)，這是解決疑難問題的基本工作。

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