中間再循環水泵機械密封泄露原因探討

摘要：某廠凝結水系統裝有一臺中間再循環水泵，經過檢查后發現水泵軸封處嗤水，泄漏量較大，需要盡快處理。維護人員接到通知后，辦理了工作票對中間再循水泵進行解體檢查。文章對中間再循環水泵機械密封泄露原因進行了探討。

關鍵詞：中間再循環水泵；機械密封；泄露原因；壓縮量；軸套 文獻標識碼：A

中圖分類號：TH136 文章編號：1009-2374（2017）06-0163-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.06.082

1 系統簡介

某廠凝結水系統裝有一臺中間再循環水泵，主要為凝結水精處理系統前置過濾器至凝結水高速混床提供沖洗水源。系統配有旁路系統。在高速混床投運前必須先用中間再循環水泵進行沖洗，當氫電導率、電導率、硅等指標化驗合格后，高速混床才能投入運行，將凝結水輸送至凝結水母管，再經過低壓加熱器輸送至除氧器。泵的型號為AZ150-500A，單級單吸懸臂式離心泵，過流部分的材質是S30408不銹鋼。

2 事件經過

運行人員在現場沖洗高速混床，投運中間再循水泵，檢查發現水泵軸封處嗤水，泄漏量較大，需盡快處理，現運行的高速混床還有6小時失效，如不能將B混床沖洗合格，凝結水如走旁路系統會影響凝結水品質。維護人員接到通知后辦理工作票對中間再循水泵進行解體檢查。解體后，檢查測量機械密封壓縮量4.7mm（標準3.2～5.0mm）檢查機械密封軸套沒有磨損痕跡、用外徑千分尺和內外徑千分尺測量軸套外內徑尺寸，尺寸在合格范圍內。檢查軸套0形圈沒有老化、腐蝕、破損、變形現象。檢查機械密封動靜環面無裂紋、有輕度磨損現象。動靜環內0形圈同樣沒有出現老化、腐蝕、破損等現象。同時在解體過程中，拆卸葉輪并帽螺母時，檢查并帽四氟墊片沒有嚴重變形。在未檢查出問題的情況下，決定更換機械密封和軸套，領用一套新的0形圈進行更換，并決定將機械密封壓縮量調整至標準值的上限5.0mm。

安裝機械密封后中間再循環水泵投入試運行，水泵在啟動階段軸封處有微滲現象發生，當運行5分鐘后軸封處由微滲變成線狀泄露量。15分鐘后，水泵機械密封開始甩水。

服務水泵再次大修，機封壓縮量進一步增加，由上次的5.2mm調整到6.5mm，設備回裝后試運發現機封已無泄露。至此，機械密封泄露問題得以徹底解決。

3 原因分析

由于解體時沒有發現問題，水泵進行試運轉過程中，又出現機械密封泄漏現象。可能出現的原因有以下四種：（1）泵體靜環腔室有砂眼；（2）靜環腔室與泵體連接螺栓力矩值緊力不均勻，造成泵體與靜環腔室不同心；（3）軸套0形圈在安裝過程中經過軸臺時由于凡士林涂抹不均勻被軸臺切斷；（4）機械密封失效。

再次辦理工作票，對中間再循水泵進行解體檢查，檢查靜環腔室與泵體連接的四顆螺栓力矩值一致。不存在靜環腔室與泵體不同心現象。泵體靜環腔室解體后做金屬探傷滲透檢查，沒有發現靜環腔室有砂眼、裂紋等缺陷。從軸上取出軸套，拆除軸套上的機械密封。檢查軸套內二道0形圈和動靜環內0形圈完好無損傷。排除了上述三種原因后，著重對水泵機械密封進行檢查和分析：

3.1 從機械密封工作原理分析

機械密封是一種依靠彈性元件對動、靜環端面密封副的預緊和介質壓力與彈性元件壓力的壓緊而達到密封的軸向端面密封裝置。泵正常工作時，動環與靜環之間的軸向間隙非常狹窄，在兩個環的配合面之間形成了一層極薄的液體膜，起著冷卻和潤滑端面的作用。同時水泵轉動時機械密封的動環端面與靜環端面相互貼合并相對運動而組成一個密封空間，它能有效防止泵體內的水泄漏。當動、靜環端面圓周晃度大超過0.07mm以上時，動靜環面貼合形成間隙，也能造成機械密封泄漏。

3.2 從機械密封結構上分析

中間再循環水泵的機械密封組件是由動環、靜環、傳動銷、彈簧、彈簧座、防轉銷、動環0形圈、靜環0形圈等部件組成。當泵進水時，進口電動閥沒有遵循從開度10%～30%等過渡，一下全開勢必造成動環彈簧受到擠壓，在開泵時發生彈簧不回座的情況從而造成泄漏。機械密封結構，如圖1所示。

從機械密封結構圖中可以分析出：（1）密封副密封面處泄露a處泄露；（2）靜環與壓蓋的輔助密封件b處泄露；（3）動環與軸（或軸套）的輔助密封c處泄露；（4）壓蓋與密封箱體之間靜密封d處泄露；（5）軸套與軸靜密封e處泄露；（6）動環鑲嵌結構配合f處泄露。

其中，a、b、c三處為動密封，a處密封面是主要密封面，是決定機械密封摩擦、磨損和密封性能的關鍵，同時也決定機械密封的工作壽命。據統計，機械密封的泄露約有80%～95%是由于密封端面密封副造成的；b、c處是輔助密封面，是決定機械密封密封性和動環追隨性的關鍵，特別是c處密封面，首先要防止因銹蝕、水垢、結焦等原因而造成的動環無法動彈；d、e、f處為靜密封，應根據介質選用相容材料的密封墊或相應的配合。

根據現場中間再循環水泵機械密封結構分析，從泄漏情況判斷，兩次泄露點應為密封副密封面處泄露。

綜合以上情況，分析造成機封泄露的原因有：（1）安裝過程中，密封面損壞；（2）密封沒有壓縮量；（3）密封端面變形嚴重；（4）安裝時端面沒有處理干凈，有異物。

3.3 機械密封失效從泵體振動情況分析

對振動的分析可以判斷出不平衡及不同心等問題，經現場觀察，中間再循環水泵運行時并無異常振動。

3.4 機械密封失效從水泵運行聲音分析

根據異音情況可以判斷出是否存在抽空、汽蝕等現象，端面液膜汽化（閃蒸），潤滑液膜不足，密封上有零件脫落或雜物落在密封腔內，未對中或葉輪及泵軸動平衡不良，汽蝕、軸承有問題等缺陷。

3.5 從機械密封泄露狀態分析

泄露狀態主要觀察停泵時的泄露情況、開泵時的泄露情況、泄露量的大小及形態以及泄露與軸轉速、介質壓力、溫度等的關系。通過觀察，發現機械密封呈柱狀泄露，轉速變化過程中，泄漏量變化不明顯。

4 處理措施

第一次機封拆卸后，檢查機械密封各零部件，密封面無損傷，機械密封室內部無異物，動靜環端有輕度磨損現象。此可以確定是機械密封磨損后造成動、靜環面之間形成間隙，當中間再循環水泵在轉動過程中，由于動靜環相互貼合不緊密，未能形成一個有效的密封端面，造成中間再循環水泵內部壓力水向外泄漏。在進行更換新機械密封、軸套及一套新0形圈后。還是出現甩水現象，雖然做了大量細致的檢查工作，也未檢查出造成機封泄漏的原因，為此從機械密封失效機理出發，從機械密封原理和結構入手，深入分析決定調整機械密封壓縮量。通過查閱大量資料和圖紙，得出增大機械密封壓縮量超出生產廠家給定的標準范圍。可能造成中間水泵電流過載，壓縮量過大造成動環與靜環之間相互貼合緊密形成液體膜極薄，當水泵運轉時造成機械密封燒損。為了進一步判斷是由于機械密封壓縮量造成的泄漏，決定先將機械密封壓縮量調整至5.1mm，然后制作壓磅專用工具，將壓力升至中間隙水泵工作壓力的1.25倍，盤動泵轉子，靈活無卡澀，靜置10分鐘后，再次盤動泵轉子，靈活無卡澀，觀察軸封處有介質從機械密封處滲出并呈線狀泄漏。通過此次試驗可以清晰得出，是由于壓縮量造成。當將壓縮量調整到5.9mm時，盤動泵轉子卡澀現象，靜置10分鐘后，再次盤動泵轉子，卡澀加劇，檢查軸封處無滲水現象。如果就此運行，會出現中間水泵電機過載和機械密封燒損。如何解決此現象，就不能單純從機械密封壓縮量入手，通過對機械密封軸套與泵軸臺長度測量得出，軸套與軸臺配合端面位置相應縮短0.72mm。為驗證，將上次更換下來的舊軸套（與軸臺配合）端面車削0.50mm。將機械密封壓縮量調整5.3mm（超標0.30mm）后，安裝壓磅專用工具，葉輪腔室注水，將壓力升至工作壓力的1.25倍，靜置10分鐘，盤動泵轉子靈活，無卡澀，觀察機械密封腔室處無滲水現象。

通過上述處理，中間再循環水泵試轉30分鐘，檢查中間水泵機械密封無泄漏和滲水現象。

5 結語

中間再循環水泵的泄漏故障，造成效率的下降和能量損失。它表現的形式就是造成凝結水品質的下降，也給機組的經濟、安全穩定運行帶來隱患。

參考文獻

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作者簡介：朱玉健（1971-），男，安徽淮南平圩發電有限責任公司汽機部技師。

（責任編輯：小 燕）