高寶華

(石家莊工業(yè)泵廠有限公司，石家莊 050100）

現(xiàn)代脫硫系統(tǒng)中的脫硫泵大多都會(huì)使用機(jī)械密封，若因機(jī)械密封故障出現(xiàn)泄漏，將會(huì)造成嚴(yán)重的環(huán)境污染。為避免密封故障泄露造成環(huán)境污染和保障脫硫泵的正常使用，有必要對(duì)密封故障進(jìn)行原因分析和維修策略研究。

1 機(jī)械密封故障的原因分析

1.1 侵蝕導(dǎo)致的機(jī)械密封故障

脫硫泵工作的環(huán)境為：工作介質(zhì)為石灰石和石膏漿液，固體含量在30%～40%；工作溫度在60°～70°；工作壓力小于等于0.8MPa；pH值在4～8；介質(zhì)氯離子含量在0.03%～0.04%[1]。介質(zhì)中氯離子對(duì)泵體的機(jī)械密封材料有侵蝕作用，導(dǎo)致機(jī)械密封材料表面發(fā)生腐蝕，嚴(yán)重時(shí)可能導(dǎo)致腐蝕穿透，且不同金屬在介質(zhì)中可能發(fā)生電化學(xué)腐蝕，導(dǎo)致鑲環(huán)松動(dòng)[2]。

1.2 熱裂或老化導(dǎo)致的機(jī)械密封故障

當(dāng)機(jī)械密封面處于冷卻水突然中斷、干摩擦、雜質(zhì)進(jìn)入密封面、抽空和窩氣等狀態(tài)時(shí)，這會(huì)引發(fā)環(huán)表面徑向裂紋，并加劇摩擦環(huán)磨損，導(dǎo)致機(jī)械密封面泄漏迅速增加。當(dāng)摩擦熱產(chǎn)生的溫度高于橡膠件的允許溫度而繼續(xù)使用時(shí)，這會(huì)引起橡膠件的迅速老化、變硬失彈和龜裂，最終導(dǎo)致密封故障。

1.3 磨損導(dǎo)致的機(jī)械密封故障

當(dāng)機(jī)械密封的摩擦副用材耐磨性差、端面比壓（包括彈簧比壓）過(guò)大和摩擦系數(shù)大，及機(jī)械密封面進(jìn)入固體顆?；驈椈砷g隙被堵死等時(shí)，往往會(huì)加快機(jī)械密封面的磨損而導(dǎo)致機(jī)械密封故障。

1.4 泵的震動(dòng)和軸向竄動(dòng)導(dǎo)致的機(jī)械密封故障

大型脫硫循環(huán)泵在運(yùn)行過(guò)程中可能會(huì)出現(xiàn)氣蝕、窩氣和抽空等現(xiàn)象，或者正常運(yùn)行過(guò)程中因軸承磨損和損壞引起脫硫泵的劇烈震動(dòng)和軸向竄動(dòng)，造成摩擦副突然斷裂，最終導(dǎo)致機(jī)械密封整體故障[3]。

1.5 安裝不良或運(yùn)轉(zhuǎn)導(dǎo)致的機(jī)械密封故障

當(dāng)泵體機(jī)械密封安裝不良時(shí)，其可能在機(jī)械密封加水或靜壓試驗(yàn)時(shí)出現(xiàn)泄漏。安裝不良有如下幾種情況：動(dòng)、靜環(huán)接觸表面安裝不平整，易碰傷損壞；動(dòng)、靜環(huán)密封圈尺寸選擇有誤或未壓實(shí)、壓緊；動(dòng)、靜環(huán)表面有異物或雜物；安裝時(shí)未擰緊螺釘，彈簧座后退；未裝軸套密封圈或壓緊力不夠。

運(yùn)行中出現(xiàn)上述故障的原因有：脫硫泵強(qiáng)烈振動(dòng)或抽空導(dǎo)致摩擦副損壞；彈簧斷裂；傳動(dòng)銷、防轉(zhuǎn)銷斷裂或脫落；輔助裝置故障引發(fā)動(dòng)、靜環(huán)冷熱驟變，導(dǎo)致機(jī)械密封面變形或裂紋；溫度變化引起摩擦副周圍介質(zhì)冷凝、結(jié)晶而影響機(jī)械密封效果；在正常運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，泵葉輪軸向竄動(dòng)量超過(guò)正常標(biāo)準(zhǔn)值、工藝操作不穩(wěn)定、轉(zhuǎn)軸發(fā)生周期性振動(dòng)及密封腔內(nèi)壓力不恒定等，都會(huì)導(dǎo)致機(jī)械密封故障。

除以上幾種情況外，還存在以下故障原因：操作不正規(guī)，如在正常操作過(guò)程中出現(xiàn)沖洗液中斷；機(jī)械方面存在問(wèn)題，如安裝誤差、允許間隙和調(diào)整不符合規(guī)定值；脫硫泵的流體回路存在設(shè)計(jì)問(wèn)題，如泵特性不適應(yīng)、負(fù)壓不足和沖洗液不足等問(wèn)題；機(jī)械密封元件的選擇存在問(wèn)題，如材料屬性或結(jié)構(gòu)不適。

2 機(jī)械密封故障的主要檢修部位

2.1 機(jī)械密封故障的泄露點(diǎn)分析

雖然脫硫泵用的機(jī)械密封種類及型號(hào)繁多，但故障泄漏點(diǎn)主要有以下五處：軸套與軸間的密封泄露；動(dòng)環(huán)與軸套間的密封泄露；動(dòng)環(huán)與靜環(huán)間的密封泄露；靜環(huán)與靜環(huán)座間的密封泄露；密封端蓋與泵體間的密封泄露。

通常情況下，比較容易發(fā)現(xiàn)和解決的泄露點(diǎn)是軸套外伸的軸間、密封端蓋與泵體間的機(jī)械密封泄漏，但當(dāng)泵體的工作介質(zhì)為高壓、有毒有害氣體及液化氣體時(shí)，檢修會(huì)相對(duì)困難，需要細(xì)致觀察。

2.2 機(jī)械密封故障的泄露原因分析及判斷

2.2.1 安裝靜壓試驗(yàn)時(shí)出現(xiàn)泄漏

在完成密封的安裝調(diào)試后，需進(jìn)行靜壓試驗(yàn)，觀察機(jī)械密封的泄漏量。如泄漏量較小，多數(shù)為動(dòng)環(huán)或靜環(huán)密封圈問(wèn)題；如密封泄漏量較大，則說(shuō)明動(dòng)環(huán)和靜環(huán)摩擦副間有問(wèn)題。在初步觀察泄漏量大小和判斷泄漏點(diǎn)的基礎(chǔ)上，結(jié)合手動(dòng)盤車判斷，當(dāng)泄漏量無(wú)明顯變化時(shí)，判斷為靜環(huán)和動(dòng)環(huán)密封圈問(wèn)題；當(dāng)泄漏量出現(xiàn)明顯變化時(shí)，則判斷為動(dòng)環(huán)和靜環(huán)摩擦副存在問(wèn)題；當(dāng)泄漏介質(zhì)沿軸向噴射時(shí)，則多數(shù)為動(dòng)環(huán)密封圈問(wèn)題，當(dāng)泄漏介質(zhì)從水冷卻孔中漏出或向四周噴射時(shí)，則多為靜環(huán)密封圈問(wèn)題。

2.2.2 試運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中出現(xiàn)泄漏

在脫硫泵機(jī)械密封的靜壓試驗(yàn)后，泵體高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力會(huì)抑制工作介質(zhì)的泄漏。因此，在試運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中出現(xiàn)的泄漏，可排除軸間及端蓋密封問(wèn)題，大多是由動(dòng)環(huán)和靜環(huán)摩擦副損壞所致。引起摩擦副密封故障的主要因素有：操作中，因抽空、憋壓和氣蝕等異?，F(xiàn)象，引起較大的軸向力，導(dǎo)致動(dòng)環(huán)和靜環(huán)接觸面分離；安裝時(shí)過(guò)大的機(jī)械密封壓縮量，導(dǎo)致摩擦副端面嚴(yán)重擦傷、磨損；動(dòng)環(huán)密封圈過(guò)緊及彈簧難以調(diào)整動(dòng)環(huán)的軸向浮動(dòng)量；過(guò)松的靜環(huán)密封圈在動(dòng)環(huán)軸向浮動(dòng)時(shí)，脫離靜環(huán)座；因顆粒狀物質(zhì)在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)進(jìn)入摩擦副，引發(fā)動(dòng)環(huán)和靜環(huán)密封端面損傷；設(shè)計(jì)選型失誤，密封材質(zhì)冷縮性較大或密封端面比壓低。

2.2.3 正常運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中出現(xiàn)泄漏

循環(huán)泵的正常磨損和達(dá)到使用壽命導(dǎo)致的密封泄露是少數(shù)的，多數(shù)的密封泄露多是由工況變化較大或操作不規(guī)范和維護(hù)不當(dāng)引起的。例如，氣蝕、抽空或較長(zhǎng)時(shí)間的憋壓導(dǎo)致機(jī)械密封損壞；回流量偏大，引起吸入管側(cè)容器（塔、罐、池）的底部集聚沉渣，損壞機(jī)械密封；當(dāng)泵體較長(zhǎng)時(shí)間停運(yùn)后，再重新起動(dòng)時(shí)沒(méi)有手動(dòng)盤車操作，引起摩擦副粘連而扯壞機(jī)械密封面；工作介質(zhì)中的聚合性、腐蝕性和結(jié)膠性物質(zhì)增多；脫硫泵的工作溫度變化迅速；工況變化頻繁或調(diào)整；正常運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中突然停電或因故障停機(jī)等。

3 機(jī)械密封故障的維修策略

機(jī)械密封在正常的使用過(guò)程中可能出現(xiàn)泄露故障，為保障其使用壽命，可采取的維護(hù)、維修策略是：避免脫硫泵的干摩擦運(yùn)轉(zhuǎn)，對(duì)機(jī)械密封腔體采取排氣措施，避免空氣憋在機(jī)械密封腔體的上部，防止形成氣塞，引起壓力波動(dòng)損壞密封。

此外，還可采取以下幾種策略，保證脫硫泵的機(jī)械密封性能：為避免介質(zhì)壓力波動(dòng)，損壞密封，需可靠地防止出現(xiàn)任何超出規(guī)定壓力標(biāo)準(zhǔn)范圍的工況；當(dāng)脫硫泵初始運(yùn)行時(shí)，需隨時(shí)檢查設(shè)備有無(wú)異常響聲和發(fā)熱，確認(rèn)無(wú)以上異常情況時(shí)才可連續(xù)運(yùn)行，為保證設(shè)備運(yùn)行的有效性及減少事故損失，應(yīng)對(duì)脫硫泵用機(jī)械密封的運(yùn)行狀況及時(shí)監(jiān)控和記錄，發(fā)現(xiàn)異常情況及時(shí)解決處理；避免頻繁的開停車操作；嚴(yán)禁機(jī)械密封腔內(nèi)無(wú)漿液運(yùn)行，盡量避免抽空和氣蝕；按規(guī)范使用、操作，定期檢查機(jī)械密封輔助系統(tǒng)是否正常，避免使用水質(zhì)硬的阻封水，避免阻封水的中斷或流量不足，避免出現(xiàn)阻封水壓力小于泵腔壓力的情況。

4 結(jié)語(yǔ)

在脫硫泵的正常使用過(guò)程中，應(yīng)根據(jù)不同的工況選擇合適的機(jī)械密封材料，了解機(jī)械密封故障的常見(jiàn)原因和故障現(xiàn)象，掌握相應(yīng)的保養(yǎng)措施和維修策略，從而延長(zhǎng)機(jī)械密封的使用壽命，保證脫硫泵的正?？煽窟\(yùn)行。