渣浆泵机械密封失效分析及改进措施

由于渣浆泵用机械密封结构较复杂，要求有较高的加工精度与安装技术等，由于使用工况严酷，含有固体颗粒，腐蚀与磨蚀并存，因此机械密封引起的渣浆泵设备故障率很高，机械密封一旦失效，会导致整机停止工作。所以全面正确地分析机封失效原因，并及时采取相应准确预防和纠正措施排除故障，是渣浆泵可靠运行的关键。 2　失效方式 机械密封是靠一对或数对垂直于轴作相对滑动的端面在流体压力和补偿机构的弹力(或磁力)作用下保持贴合并配以辅助密封而达到阻漏的轴封装置。机械密封中流体可能泄漏的途径有：旋转环与轴之间的密封、静止环与压盖之间的密封、压盖与壳体之间的密封、旋转环与静止环的端面彼此贴合作相对滑动的动密封。 2.1　安装静试时泄漏 机械密封安装调试好后，一般要进行静试，观察泄漏量。如泄漏量较小，多为动环或静环密封圈存在问题；泄漏量较大时，则表明动、静环摩擦副间存在问题。在初步观察泄漏量、判断泄漏部位的基础上，再手动盘车观察，若泄漏量无明显变化则静、动环密封圈有问题；如盘车时泄漏量有明显变化则是动、静环摩擦副存在问题；如泄漏介质沿轴向喷射，则动环密封圈存在问题居多，泄漏介质向四周喷射或从水冷却孔中漏出，则多为静环密封圈失效。此外，泄漏通道也可同时存在，但一般有主次区别，只要观察细致，熟悉结构，一定能正确判断。 2.2　工作后机械密封失效原因及措施 2.2.1　材质选择不合理 在设计过程中设计者有时会忽略动密封材质匹配的问题，致使密封端面磨损过速，缩短了机械密封的使用寿命和维护周期。密封端面材料组合不合适，表现为功率升高，密封面过热、冒烟，析出大量磨损生成物，密封装置产生振动，泄漏量不正常。造成机械密封的早期磨损、烧伤、刮伤、破坏、开裂等后果。应重新选择相匹配的端面材料组合，大多数情况下，动、静环材料以一软一硬组对，根据需要，既可用硬材料做动环，也可用硬材料做静环。普通形式的机械密封常用硬材料做动环、软材料做静环组对。但由于渣浆泵输送的多为带颗粒的介质，工作环境差，机械密封的动、静环一般均用硬材料。 2.2.2　设计不合理 原因：①端面宽度设计不合理。②端面平面度差，介质泄漏过多，无法达到密封效果。③弹簧压力调整不当。④密封腔孔径过小。⑤泵轴的轴向窜量大。 措施：①宽度过大的缩小密封面宽度、减小弹簧压力，降低比压改善结构；宽度过小的加大端面宽度，增加比压等，一般来说这种原因引起的发生率较低，只有其他可能排除后才考虑。 ②修理端面，这种情况在实际中发生率较高，在机械密封失效时，应注意。 ③如果是单弹簧式机械密封弹簧压力不均是弹簧产品不合格，需更换弹簧有时也需调整单弹簧的平行度；如果是多弹簧式机械密封则是个别弹簧选取不当所致，只需所有弹簧统一型号或调整多弹簧孔深的均匀性。 ④扩大孔径。 ⑤合理地设计轴向力的平衡装置，消除轴向窜量。为了满足这一要求，对于多级离心泵，比较理想的设计方案：一个是平衡盘加轴向止推轴承，由平衡盘平衡轴向力，由轴向止推轴承对泵轴进行轴向限位；另一个是平衡鼓加轴向止推轴承，由平衡鼓平衡掉大部分轴向力，剩余的轴向力由止推轴承承担，同时轴向止推轴承对泵轴进行轴向限位。第二种方案的关键是合理地设计平衡鼓，使之能够真正平衡掉大部分轴向力。对于其他单级泵、中开泵等产品，在设计时采取一些措施保证泵轴的窜量在机械密封所要求的范围之内。 2.2.3　泵体振动过大 原因分析：渣浆泵在工作中由于气穴作用、喘振或是轴及轴承不正常、结合与安装不当，造成机械密封无法正常密封，泄漏量大或不正常、振动、有音响等现象，会导致防转机构滑动、传动部件磨损，开裂，破坏，传动轴也会过快磨损，缩短渣浆泵及其机械密封的正常使用寿命。 措施：①泵产品在设计过程中，要充分分析振动以消除振动源；②泵产品的制造装配过程中，严格按标准和操作规程去执行，消除振动源；③泵、电机、底座、现场管路等辅助设备在现场安装时，要严格把关，消除振动源；④现场生产、操作、维修、调节时，严格把关，消除振动源。 2.2.4　安装不良 原因：①动、静环接触表面不平，安装时碰伤、损坏；②动、静环密封圈尺寸有误、损坏或未被压紧；③动、静环表面有异物；④动、静环V形密封圈方向装反，或安装时反边；⑤轴套处泄漏，密封圈未装或压紧力不够；⑥弹簧力不均匀，单弹簧不垂直，多弹簧长短不一；⑦密封腔端面与轴垂直度不够；⑧轴套上密封圈活动处有腐蚀点。 措施：①更换动、静环或修复接触表面；②更换动、静环，调整压紧；③清理动、静环表面，保持接触面的清洁，防止磨损；④调整动、静环V形密封圈的方向，在安装时应注意密封圈的方向问题；⑤检查密封圈安装是否正确，如压紧力不够，适当加大压紧；⑥调整单弹簧的平行度；统一多弹簧的型号；⑦校正密封腔端面和中线的垂直度；⑧更换轴套，并分析产生腐蚀点的原因，采取措施避免腐蚀点的产生。 2.2.5　密封端面磨损 摩擦副所用的材料耐磨性差、摩擦系数大、端面比压(弹簧比压)过大等，都会缩短机械密封的使用寿命。对于含有固体颗粒介质，密封面进入固体颗粒是导致密封失效的主要原因。密封面合理的间隙，以及机械密封的平衡程度，还有密封端面液膜的闪蒸等都是造成端面打开而使固体颗粒进入的主要原因。机械密封的平衡程度也影响着密封的磨损。一般情况下，平衡程度=75%左右适宜。 2.2.6　高温效应 原因分析：①热裂是高温泵(如油渣泵、回炼油泵、常减压塔底泵等)常见的失效现象。②石墨炭化是使用碳-石墨环时密封失效的主要原因之一。③辅助密封件(氟橡胶、乙丙橡胶、全橡胶)在超过许用温度后，将会迅速老化、龟裂、变硬失弹。措施：①冷却，加强注液润滑，更换材质，改变密封形式；②改进冷却系统，降低密封温度，或更换密封环材质；③更换材质，改善冷却装置。 选择正确的安装方式、合理的密封材料以及符合实际工况的结构设计，严格遵守机械密封的使用要求，全面正确分析渣浆泵用机械密封失效的各种原因，采取相应准确的应对措施来保证机械密封的可靠性，是渣浆泵机械密封可靠运行的保证。