泵設備機械密封泄漏事故防范技術分析

孫艷麗(中國石油化工股份有限公司滄州分公司，河北 滄州 061000)

0 引言

泵作為一種常用的介質輸送設備，具有非常廣泛的適用范圍，在多個行業都獲得了應用，其降低了勞動強度，提高了工作效率。但是由于泵的工作環境非常惡劣，在其工作過程中難以避免會受到各種不利影響，這就會對其穩定運行帶來不小的阻礙。尤其是泵的機械密封性一旦失效，就會造成泄漏事故，進而影響后續生產工作的正常進行，甚至會給企業帶來嚴重的經濟損失。

泵在正常的運行過程中，其中的旋轉部件，例如機械密封和軸承，隨著運行時間不斷的增加，其磨損程度也會逐漸升高，當其達到一定的程度后，其密封就會失效，這就會造成泄漏的發生。對于一般的介質而言，泄漏并不會造成多大的損失，但是當所泄漏的介質具有易燃或者腐蝕性時，就會大大增加泄漏的危險性，甚至會危害操作人員的人身安全，這就需要予以充分的重視。因此，確保泵的機械密封始終有效具有十分重要的現實意義，通過對造成機械密封失效的原因進行深入的分析研究，并結合泵的工作特點，提出了相應的預防機械密封失效的防范措施，有助于提高泵的運行質量，為企業生產工作的高效進行建立良好的基礎[1]。

1 機械密封失效原因

1.1 泵軸承工作原理

在泵的組成結構中，滾動軸承起著非常重要的作用，一旦其發生故障就會影響泵的正常運行，這就需要對其予以充分重視。滾動軸承的結構主要是由內圈、外圈、滾動體以及保持架等部分構成的，各部分相互支撐，共同完成軸承的滾動運行。滾動體位于內圈與外圈所構成的環形空間內，其數量取決于環形空間的大小，為了避免滾動體在滾動過程中相互影響，這就需要保持架將每個滾動體限制在合理的間距，確保滾動體能夠進行圓滑的運動[2]。在滾動軸承的運行過程中，需要將內圈牢固的固定于軸徑上，而外圈則需要牢固的固定于軸承孔內，一般是內圈隨著軸進行運動，而外圈則處于靜止狀態。為了盡可能減少不必要的接觸應力，其內、外圈通常設置為凹槽形，并且還有助于限制滾動體在軸向方向上的位移，進而提高軸承運行的穩定性。保持架能夠將滾動體按照一定的間隔均勻的分隔，這就避免了滾動體之間不必要的接觸，有助于將發熱和磨損降到最低，進而提高軸承的使用壽命。

軸承在實際的運行過程中，常見的故障主要有：破碎、斷裂以及剝落等，這就會對軸承的轉動性能造成不同程度的影響，甚至導致泵無法正常運行[3]。

1.2 機械密封工作原理

在泵的運行過程中，為了避免介質發生泄漏，這就需要采用機械密封。泵的傳動座固定于填料箱內的泵軸上，為了避免傳動座在泵運行過程中發生位移，這就需要對其進行有效的固定，通常采用傳動螺絲進行固定。為了確保推環與動環之間的緊密接觸，通過在推環上增設一彈力較大的圓柱彈簧，其能夠提供足夠的彈力將推環壓緊在動環之上。為了避免靜環轉動，而影響機械密封效果，增設了防轉銷，而動環在彈簧力的作用下，被壓緊在靜環上形成一個密封的斷面。在泵運行的過程中，其內部的液體壓力作用于動環上，確保其能夠與靜環構成一個密封良好的斷面。同時，液體還會在密封端面上形成一層厚度較薄的液膜，進而進一步增加動環與靜環之間的密封性[3]。

1.3 機械密封失效原因

隨著泵運行時間的增加，再加上外界各種不利因素的影響，泵軸承難以避免會出現不同程度的磨損。當其磨損量達到一定的數值后，就會影響軸承的正常運行，導致其轉動性能降低，無法進行正常的旋轉，甚至還會引起軸承偏離中心位置，這就可能導致泵的損壞。

通常來說，泵軸承出現故障后很難在第一時間發現，電機仍舊處于正常的旋轉運動周，但是此時泵的機械密封已經出現問題，這就會導致接觸部件之間無法進行有效的配合，進而會引起不平衡磨損的發生。隨著運行時間的增加，磨損程度也會逐漸加劇，當其達到一定的程度后，機械密封就會失效，這就會導致滲漏的發生，不利于泵的安全運行[4]。

2 機械密封失效事故的防范措施

通過上述一些樣例的分析后，泵的機械密封失效多是由軸承故障引起的。因此，為了避免機械密封失效，確保其始終處于良好的工作狀態，可以采取以下的改善控制措施。

2.1 軸承監測

滾動軸承在實際的運行過程中，除了會受到自身結構、加工精度以及運行質量等內部因素的影響，還會受到轉動軸上其他零部件的運動和應力的影響，這就會導致其出現不同程度的振動。按照類型的不同，可以將軸承的振動分為：變形、加工以及故障等類型，每種振動的特點不盡相同，在實際的分析過程中，可以通過對軸承的振動情況進行實時的監測，并結合振動的特點，對其進行初步的判斷[5]。

對于軸承的監測，目前主要采用了定期檢測和在線監測兩種不同的方式。其中，定期檢測需要結合泵的工作情況，制定科學合理的檢測周期，通常是由人工實施檢測，這種方式存在無法及時發現故障的弊端，并且檢測質量還會受到檢測人員專業水平的影響；在線監測能夠對泵的運行情況進行實時的檢測，一旦發現問題就是及時采取有效的應對措施，進而將故障影響限制在較小的范圍內，避免給企業造成更大的損失。

軸承振動在線監測系統的整體結構由傳感器、變送器、收集器、中繼器以及接收與分析終端等部分構成的。其中，軸承運行過程中的振動情況主要是由傳感器進行實時監測，并且傳感器還能夠將所獲取的振動信號轉變為易于傳輸的電信號，這就為振動數據的準確傳輸建立了良好的基礎；在軸承振動過程中所形成的加速度信號則主要是由變送器負責進行相應的A/D轉換和FFT變換，通過變送器所監測到的運行信號，后臺的技術人員就能對軸承運行過程中的速度、位移以及品質因數等關鍵參數進行及時了解，以便全面掌握軸承的整體運行情況，為確保軸承的正常提供可靠保障；收集器主要用于將其所接收的信號發送至數據接收器或者中繼器，增設中繼器主要是為了滿足更大范圍的數據傳輸，確保數據傳輸的穩定性，避免重要數據的丟失；監控主機通過將所收到的軸承運行數據進行系統全面的對比分析，進而能夠明確其中的問題所在，對其中超過系統設定閾值的數據，主機就會采取聲光和短信的預警措施及時將結果反饋至后臺的技術人員，技術人員就能根據其監測數據采取有效地應對措施，避免軸承事故的發生[6]。

2.2 機泵組聯鎖控制

機泵組聯鎖控制主要用于確保機械密封的安全，一旦系統監測到軸承發生嚴重的故障，機泵組聯鎖控制就能立即啟動，在較短的時間內完成機泵組的停車操作，進而為機械密封提供最大限度的保障，避免其受到磨損而造成密封失效，確保其始終具有良好的密封性能。

當軸承出現過度磨損或者故障后，隨著摩擦力的增加，軸承內外圈之間的摩擦轉矩和溫度也會相應的升高。同時，故障還會影響軸承的旋轉性能，這就會進一步引起泵輸送能力的降低，泵的出口壓力也會相應的降低。因此，通過上述的分析，可以將內外圈之間的摩擦轉矩、軸承溫度以及泵出口壓力作為機泵聯鎖控制的控制信號。

機泵聯鎖控制系統的整體結構設置了3個不同的傳感器分別用于采集內外圈之間摩擦轉矩信號、軸承溫度信號以及泵出口壓力信號等，傳感器會將所采集到的運行信號傳輸至主控器，由主控器對運行數據進行更進一步的分析處理。主控器通過將所收到的信號參數與預先設計的閾值進行對比分析，當其超過規定的范圍后，主控器就會向負責電機控制的技術人員發送相應的預警信號，技術人員就能及時采取應對措施，避免影響范圍的進一步擴大。主控器發送預警信號的啟動條件主要有：摩擦轉矩過大、溫度過高以及出口壓力過小等。為了提高預警的準確性，確保主控器的動作可靠，只有3個傳感器中的兩個以上同時滿足啟動條件時，主控器才會發出相應的預警信號。此外，由于泵的運行環境非常惡劣，為了確保傳感器能夠始終處于良好的工作狀態，這就需要對其進行及時的檢查，一旦發生故障就要進行維修更換，確保所獲取的運行數據客觀真實[7]。

3 結語

總而言之，泵作為一種非常重要的設備，在工業生產過程中獲得了非常廣泛的應用，促進了生產效率的不斷提高，為企業帶來了良好的經濟效益。但是在其實際的運行過程中，往往會受到多種不利因素的影響，這就會影響其穩定運行。尤其是其中的機械密封，一旦失效就會造成泄漏事故，影響企業的正常生產。通過對機械密封失效原因進行比較深入的分析，明確其關鍵所在，并結合泵實際的工作情況，采取軸承監測和機泵組聯鎖控制的改善控制措施，避免泵的機械密封失效，進而確保其能夠始終處于良好的工作狀態，從而為企業的安全生產提供可靠保障。