萃取劑輸送泵機(jī)封泄露原因分析與處理

顧永文

摘 要：機(jī)械密封作為離心泵的核心部件，為保證裝置的安全平穩(wěn)運(yùn)行對機(jī)械泄露問題必須及時有效處理。本文主要介紹了機(jī)械密封泄漏后設(shè)備維護(hù)人員所進(jìn)行的原因分析，針對不同的故障，逐一分析排查原因，直止故障徹底消除為止。

關(guān)鍵詞：單級離心泵；機(jī)械密封；失效；故障分析

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.06.042

0 引言

本公司某裝置P-003是型號為ZE100-3315B的單級離心泵。從2015年6月開始，在一個半月內(nèi)連續(xù)出現(xiàn)三次機(jī)封泄露，不僅對生產(chǎn)裝置的平穩(wěn)運(yùn)行造成影響，而且由于頻繁更換配件，增加了員工的勞動強(qiáng)度和配件損耗。為消除設(shè)備隱患，設(shè)備維護(hù)人員針對這三次機(jī)封泄露故障，通過對具體故障現(xiàn)象分析，逐一查找原因，并采取有針對性的方案，確保設(shè)備長周期平穩(wěn)運(yùn)行。

1 萃取劑輸送泵運(yùn)行參數(shù)和機(jī)械密封結(jié)構(gòu)介紹

該泵輸送介質(zhì)為MEK和氮甲?，斄?：1的混合物，溫度為160℃，相關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù)見表1。

機(jī)封為單端面機(jī)械密封，結(jié)構(gòu)形式為波紋管機(jī)械密封。動環(huán)O型圈為硬四氟，靜環(huán)O型圈為半結(jié)構(gòu)，內(nèi)圈為丁晴橡膠，外包四氟。

由于介質(zhì)溫度較高，在軸承箱、機(jī)封等處都有冷卻水線。機(jī)封自沖洗介質(zhì)冷卻裝置采用的是管式換熱器。

2 機(jī)封泄露情況

從2015年6月初到7月中旬的一個半月內(nèi)出現(xiàn)的三次機(jī)封泄露，間隔時間長短不一，泄露情況也不盡相同，拆卸后發(fā)現(xiàn)機(jī)封所呈現(xiàn)的運(yùn)行狀態(tài)也不一樣。

3 故障原因分析及處理

（1）安裝缺陷分析及處理。在更換機(jī)封進(jìn)行灌泵時就出現(xiàn)機(jī)封泄露，判斷為安裝誤差所致。同時根據(jù)介質(zhì)是從軸套外泄漏的現(xiàn)象，分析認(rèn)為存在的泄露點(diǎn)歸結(jié)為靜環(huán)與靜環(huán)座、動靜環(huán)接觸面、動環(huán)與軸套共三處。其中靜環(huán)與靜環(huán)座、動靜環(huán)接觸面（含壓縮量不足）兩處通過外觀檢查或測量進(jìn)行排除。由于是動環(huán)為波紋管式，且只有單層，不分受力層和密封層，動環(huán)O型圈為硬四氟材質(zhì)。同時考慮出廠產(chǎn)品不合格可能性較低，同時由于硬四氟材質(zhì)O型圈較硬，安裝時使用較大的機(jī)械外力，才能將O型圈安裝到軸套上。因此通過分析判斷，泄露問題歸結(jié)于波紋管在安裝時出現(xiàn)損壞。

針對O型圈與軸套的過盈量要得到保證，且動環(huán)硬四氟O型圈硬度較大，以致往軸套上安裝時較為困難。為避免采用過度的機(jī)械力對波紋管造成損壞。結(jié)合硬四氟材質(zhì)性能，為了便于安裝，采用了軟化O型圈的方法。在安裝時，用裝置上常見的蒸汽（約200℃）對其軟化，這樣硬四氟O型圈就輕易地安裝到軸套上了，且金屬波紋管和O型圈都沒有受到損傷。

（2）冷卻缺陷分析及處理。根據(jù)第一次機(jī)封泄露后拆卸發(fā)現(xiàn)機(jī)封動環(huán)周圍存有大量黑色結(jié)焦物的狀況，判斷機(jī)封失效的原因是由于出口回流至機(jī)封處的自沖洗介質(zhì)冷卻效果不好，造成介質(zhì)在機(jī)封動靜環(huán)接觸面周圍產(chǎn)生結(jié)焦物，部分結(jié)焦物被高速旋轉(zhuǎn)的動環(huán)帶入動靜環(huán)密封面，造成泄露。

冷卻水水壓和泵體上設(shè)計(jì)接口無法改變的情況下，為了改善冷卻效果，在清理了換熱器內(nèi)部水垢后，增加了一個冷卻水換熱器。投用后冷卻效果得到了很好的改善，運(yùn)行參數(shù)見表3。

（3）靜環(huán)O型圈溶脹缺陷分析及處理。在更換機(jī)封連續(xù)運(yùn)行三個星期后，出現(xiàn)靜環(huán)O型圈溶脹的現(xiàn)象。針對這一現(xiàn)象，檢修人員進(jìn)行了仔細(xì)地分析。靜環(huán)結(jié)構(gòu)形式為半包結(jié)構(gòu)，內(nèi)圈為丁晴橡膠，外包四氟。O型圈與靜環(huán)座過盈量足夠，且靜環(huán)座與O型圈接觸部位的表面粗糙度也符合相關(guān)要求，同時安裝上也不存在缺陷。因此，分析認(rèn)為問題歸結(jié)于O型圈結(jié)構(gòu)形式或材質(zhì)選用不當(dāng)。聚四氟乙烯（Teflon或PTFE）是由四氟乙烯經(jīng)聚合而成的高分子化合物，具有優(yōu)良的化學(xué)穩(wěn)定性、耐腐蝕性、密封性、高潤滑不粘性和良好的抗老化耐力，能在+250℃至-180℃的溫度下長期工作。因此，外圈四氟材質(zhì)并無問題。但是內(nèi)圈為丁晴橡膠對該介質(zhì)無化學(xué)穩(wěn)定性，同時，采用的是半包形式，容易造成內(nèi)圈與介質(zhì)接觸，進(jìn)而造成內(nèi)圈溶脹，以致泄露。因此，決定對靜環(huán)O型圈更換為全包形式，材質(zhì)為全氟醚。

4 結(jié)語

通過對這三次機(jī)封泄露故障分析，采取有針對性的處理措施，逐一排查出問題原因。經(jīng)過第三次更換機(jī)封后，設(shè)備呈現(xiàn)平穩(wěn)運(yùn)行狀態(tài)。說明機(jī)封泄露問題得到了有效處理，缺陷原因分析是正確的。因此，通過分析和總結(jié)，在機(jī)械密封的選擇和安裝時要注意以下幾點(diǎn)：

（1）對于輸送高溫介質(zhì)的泵，機(jī)封自沖洗介質(zhì)必須得到有效冷卻，降溫要充分。

（2）機(jī)封安裝時，必須要規(guī)范，避免顧此失彼，否則會造成輔助部件的損傷，溫差法安裝是一種較為有效的方法。

（3）對于不能滿足設(shè)備運(yùn)行工況的機(jī)封，設(shè)備管理者或檢修人員要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行必要的更換或改造，保證機(jī)封結(jié)構(gòu)或材質(zhì)滿足設(shè)備長周期運(yùn)行的需要。

參考文獻(xiàn)：

[1]魏龍.泵維修手冊[K].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2009.