好試析合成氨系統泵用機械密封的問題和解決途徑

蘇華

【摘 ?要】在合成氨等化學生產系統的運行過程中，泵是一種使用范圍廣泛，精度要求較高的設備，要避免在生產環節中出現不必要的問題，減少對生產流程的影響。

【關鍵詞】合成氨;機械密封;化工

離心泵在合成氨生產過程過程中，是常用而又發生故障率比較高的一種設備，其能否正常運轉，直接關系到整個系統的安全穩定運行。在離心泵發生的故障中，機械密封的故障出現頻率最高，機械密封發生泄露的情況下，會影響到正常生產，或者由于無法及時解決問題導致重大安全事故[1]。對于機械密封在生產過程中出現的問題及時加以解決，是提升產品生產水平的必要保證。

1、機械密封的組成和工作原理

機械密封裝置主要由四個部分的元件構成：一是動環和靜環組成的摩擦端面，這也是主要的密封件。二是輔助密封件，也就是密封圈。三是壓緊件，通常指彈簧或者推環。四是由彈簧座或者固定螺釘組成的傳動件。其工作原理主要是在動環和靜環中間產生的液體膜的作用下，達到密封的目的。壓緊件的作用是使泵在非工作條件下也能保持密封介質不產生外漏。而輔助密封件則可以將上述各元件之間的間隙進行密封，同時在工作循環中起到緩沖作用。

2、泄露現象分析

雖然各種泵的機械密封型號存在較大差異，但是綜合泄露點的情況來說，主要分布在以下幾處：軸套與軸間、動環與軸間、動靜環之間、靜環與靜環之間、密封端蓋與泵體之間。這些在生產運行過程中經常發生泄露的地方，有些易于觀察和判斷，有些則需要具有相應的技術基礎和維修經驗，才能得出準確的結論。在判斷泄露情形時，需要從三個運行階段進行判斷：安裝靜試時進行觀察、試運轉時進行觀察、正常運轉時進行觀察。在安裝靜試時發生的泄露，一般容易判斷并進行處理，在試運轉時發生泄露多是由于動靜環之間密封出現問題，要結合廠家技術人員的判斷進行及時處理。如果在正常運轉時發生泄露，則需要對磨損較為嚴重或者達到使用壽命的的元件進行更換，避免因維護不及時而產生更大的損失。

3、影響泄露的原因和對應措施

機械密封泄露大多不是由于自身原因造成的，而是在外部條件的作用下，使其產生密封不足而產生的泄露[2]。綜合起來，這些原因主要有以下幾點。

3.1 泵軸的軸向竄量大

在泵的設計和制造過程中，由于機械密封的彈簧壓力方面的原因，往往會使泵軸產生較大的竄量。在平衡盤的啟動、停機或者機械的運轉發生異常情形時，也會造成軸向的竄量過大。由于在生產過程中，生產流程大多是不間斷的進行，會使平衡盤和平衡環之間由于磨損較大，通常會造成間隙過大，從而使機械密封的軸向竄量增大。

對于這方面的問題，一種方案是改變平衡盤的設計結構，另一種方案是科學設計平衡鼓，確保其能平衡掉大部分的軸向力。

3.2 軸向力偏大

軸向力偏大的主要原因大多是由于在泵的設計過程中，沒有按照相應的技術要求進行軸向力平衡設計，或者在泵的制造、安裝和使用過程中，軸向力長期作用于同一個方向，不能完全被消除掉。

對于這種情況，在產品出廠之間必須做好相應的檢測工作，將問題解決在上線運轉之前，使軸向力平衡機構能夠良好的運轉，避免給機械密封造成損害。

3.3 泵軸的撓度過大

泵軸的撓度過大的現象大多是集中在臥式多級離心泵上，在泵的工作過程中，機械密封安裝的位置出產生較大的撓度，造成密封面與相鄰結構之間不能均勻受力，從而造成密封效果不佳。對于這種問題，一般可以從減少兩端軸承距離、增加泵軸的直徑或者提高泵軸的材料等級等三個方面入手進行解決。此外，在設備采購過程中，還要要求廠家提供泵軸撓度的相關檢驗計算資料。

3.4 輔助沖洗系統出現問題

機械密封的輔助沖洗系統，是確保在泵的運行過程中，對整個密封結構起到冷卻、潤滑、保持清潔等方面的作用，從而有效的保護密封面，在輔助沖洗系統配置不合理或者維護人員倒入的沖洗液中含有雜質，也會使機械密封結構失去應有的作用。

在泵的設計制造過程中，要嚴格按照相關標準進行輔助沖洗標準的設計，在滿足不同型號的產品操作要求下，對各種管路和附件進行合理的配置。在泵的運行過程中，密封輔助系統的合理配置，能夠大大延長密封系統的可靠性和壽命。

3.5 密封系統振動過大

在泵的運行過程中，由于其他零部件出現問題，例如泵軸設計不合理、軸承的精度不夠、安裝位置不平衡等方面的因素，會影響到機械密封的作用，使其產生振動過大，從而導致密封效果不佳。

針對這方面的問題，除了在產品的設計過程中，做好相關的設計工作之外，做泵的使用過程中，要做好各種設備的安裝工作，嚴格按照程序和技術要求進行安裝，消除相應的振動源[3]。同時在生產、操作、維修和機械調節過程中，要針對不同的情況進行檢測，避免出現因操作不當產生振動源。

3.6 泵進口氣蝕性能不佳

如果泵在安裝不合理、泵的進口出現氣蝕性能不佳或者發生超速運轉的情況下，就會使泵的進口處發生氣蝕，從而使液體中出現氣泡，造成機械密封面的外表面破損。此外還會造成動靜環之間形成間歇性的流動膜，破壞密封性能。

對于這方面的問題，要加強現場試驗和安裝方面的規范要求，在操作過程中，也要注意合理操作，盡量避免進口氣蝕出現偏差。

3.7 泵體本身加工精度不夠

泵體加工精度不夠包括兩個方面，一是密封件本身加工精度不夠，這方面的問題一般都比較容易發現并解決。另一方面是泵體其他結構加工精度不夠，也會對密封件產生相應的影響。

對于這兩方面的問題，都要求生產廠家在產品的設計過程中，嚴格執行相關的國家標準，確保生產的產品，在質量在達到使用要求的情況下，才能進入出廠環節。

4、結束語

要切實解決泵的機械密封問題，必須要求在泵的選擇采購過程中嚴把質量關，在安裝過程中要注意外部條件對機械密封效果可能造成的影響，在配置完善的機械密封輔助系統的基礎上，做好設備的日常和維護工作，采取切實可行的措施，不斷提升機械密封的效果，從而保障設備的安全穩定運行。

參考文獻：

[1]包鵬飛，馮志花，黃遠軍.國產離心式高壓氨泵及甲銨泵在大型尿素裝置的應用[J].化肥設計，2019，57（02）：33-35.

[2]張娜.機械密封失效分析及預防探討[J].內燃機與配件，2019（06）：158-159.

[3]李寧，郭曉聰.泵用高參數機械密封潤滑系統流體膜流場特性分析[J].機械工程與自動化，2019（02）：42-44+47.

（作者單位：宜昌星興藍天科技有限公司）