王崇錫,付忠吉,于 富，叢港先

(1.中國石油吉林石化公司 建修公司，吉林 吉林 132021；2.中國石油吉林石化公司 電石廠，吉林 吉林 132021)

DG25-50×12型多級鍋爐給水泵是中國石油吉林石化公司化肥廠合成氣車間的一個重要設(shè)備，在合成氣生產(chǎn)工藝中，將高處蓄水槽內(nèi)溫度90～104 ℃的除鹽水進(jìn)入該泵。在電動機2 980 r/min帶動下，以25 m3/h、6 MPa的壓力輸入到鍋爐中去，保證鍋爐正常的運行。如此泵運行中出現(xiàn)故障特別是軸密封填料泄漏嚴(yán)重，就會影響泵的運行，進(jìn)而影響鍋爐的運行，因此泵在生產(chǎn)中起著重要作用。長期以來，采用填料函形式密封，填料使用壽命短，泄漏頻繁，密封效果不好，填料密封在給水泵等主要設(shè)備上的問題越來越突出，影響了泵的長周期運行，甚至給裝置穩(wěn)定生產(chǎn)帶來隱患。通過將填料密封改為機械密封等改進(jìn)措施很好的解決了這一問題，保證了裝置的長周期運行。

1 泄漏原因分析

1.1 螺栓預(yù)緊力不足

填料壓蓋通過螺栓緊力將填料壓入填料函中，以提高填料密度和填充各部微小縫隙，達(dá)到密封效果，詳見圖1。

由于螺栓緊力不足，填料得不到壓緊而密度不夠，部分微小縫隙還存在，當(dāng)泵內(nèi)注入水時，水就會從縫隙中泄漏。因此，預(yù)緊力不足是造成泄漏的原因之一。

圖1 填料密封裝置圖

1.2 填料選用不當(dāng)

在種類繁多的填料中，選用不當(dāng)就會出現(xiàn)了填料泄漏現(xiàn)象，有時緊固壓蓋螺栓未能見效，檢修更換過的填料中發(fā)現(xiàn)使用12 mm×12 mm浸油石棉填料與填料函內(nèi)壁接觸較好，但填料與軸套接觸處填料有磨損，編織繩斷裂，填料體積明顯減少而失去密封作用。更換同樣填料使用周期僅為數(shù)天。因運行周期短，改為棉線浸油填料和含金屬絲纖維填料，分別使用后周期有所延長，但也存在著不足，拆卸時可見填料內(nèi)環(huán)有同樣的磨損。同時軸套外圓上出現(xiàn)深淺不同的若干條圓環(huán)形磨痕。這些磨痕的產(chǎn)生影響了裝配后軸向密封的嚴(yán)密性，導(dǎo)致泵在運轉(zhuǎn)時的泄漏。

1.3 潤滑不好

填料生產(chǎn)加工自身有潤滑性能，應(yīng)用中隨著填料彈性降低及密度的增加，壓緊力使填料發(fā)生塑性變形，對軸套的徑向力也隨之增加，油液被擠出，在軸套與填料接觸面產(chǎn)生潤滑作用，在此泵內(nèi)水的溫度較高，填料浸出的油與水混合隨著泄漏而逐漸流失掉，失去潤滑作用，填料與軸的摩擦逐漸加大，使兩密封面間出現(xiàn)縫隙而達(dá)不到密封效果。

1.4 軸套表面硬度不夠

在運行中多次出現(xiàn)過因填料泄漏較大而被迫停車檢修現(xiàn)象。檢查發(fā)現(xiàn)，與軸套接觸面填料內(nèi)環(huán)側(cè)形成一層較硬的焦化膜，焦化膜的產(chǎn)生失去了填料的彈性，不能均勻地充滿與軸套的間隙中，同時對應(yīng)的軸套也磨出了凹凸不平的環(huán)形磨損面。軸套也因磨損嚴(yán)重而報廢。最初軸套材質(zhì)為表面強度較低的灰鑄鐵，因損壞更換頻繁。后改為強度較高的灰鑄鐵，強度有所增加，但也出現(xiàn)不同程度磨損，由此可見軸套表面強度不夠，磨損就會加劇，泄漏就會增加，詳見圖2。

圖2 填料與軸套磨損處

1.5 螺栓緊力過大

在更換填料過程中，當(dāng)填料函內(nèi)的填料已滿，此時填料彈性較大、密度較小，隨著緊力的增加填料被壓縮，彈性變小、密度變大，填料壓蓋進(jìn)入填料函內(nèi)就會深一些，緊固的余量將會減小，出現(xiàn)泄漏緊固的余地將變小。當(dāng)松開填料壓蓋再裝入1～2根相同的填料對其預(yù)緊，運行時填料函內(nèi)靠外邊的填料因螺栓緊力很容易發(fā)熱或出現(xiàn)焦糊味，稍松螺栓，現(xiàn)象即可消失。此時填料內(nèi)圈部分磨損，在運行一段時間后填料處泄漏量又逐漸增加。經(jīng)過數(shù)次消漏預(yù)緊，當(dāng)緊力達(dá)到一定程度后，填料性會能逐漸下降，漏量越來越大，隨著螺栓緊力的增大，個別螺栓絲扣強度減弱出現(xiàn)脫扣現(xiàn)象，而使填料軸套密封失效。

1.6 冷卻水的影響

填料函內(nèi)的水環(huán)通常注入冷卻水，在此泵中起2個作用，一是阻止外界的空氣進(jìn)入泵內(nèi)，保證泵內(nèi)的真空度。二是冷卻填料及軸套。由于長時間運行冷卻水管內(nèi)水垢、異物等原因出現(xiàn)冷卻水量過小或堵塞現(xiàn)象，致使填料函內(nèi)溫度增高，填料加快磨損和老化，使用壽命產(chǎn)生不利的影響。

1.7 軸向串動所帶來的影響

多級泵在生產(chǎn)中產(chǎn)生波動及其它原因開、停泵，都會產(chǎn)生軸向串動，原來填料與軸套磨合成環(huán)形凹凸不平的對應(yīng)關(guān)系，由軸的串動發(fā)生了軸向?qū)?yīng)關(guān)系的變化，即增大了填料與軸套的間隙使泄漏加劇。這種現(xiàn)象多發(fā)生在填料幾次預(yù)緊后開泵、停泵過程中。

1.8 泵轉(zhuǎn)子振動對填料的影響

轉(zhuǎn)子的振動超過規(guī)定值時對泵會產(chǎn)生極大的影響，由此引發(fā)其它故障也較多，振動是檢修中常見的故障。在給水泵運行中也出現(xiàn)過多次振動，軸承失效、聯(lián)軸器不對中、轉(zhuǎn)子不平衡、泵內(nèi)產(chǎn)生氣蝕等原因造成填料的泄漏。當(dāng)同軸度超差較大時，軸會產(chǎn)生偏心轉(zhuǎn)動，填料與軸接觸會出現(xiàn)徑向一邊松、一邊緊的現(xiàn)象，松的一邊出現(xiàn)間隙而泄漏、緊的一邊接觸壓力增大而嚴(yán)重磨損，使填料失去密封性能，見圖3。

圖3 軸偏心示意圖

性能減弱的填料無法消除間隙，漏量在短時間內(nèi)即可增大。

1.9 裝配質(zhì)量的影響

裝配質(zhì)量對填料的泄漏也是一個不可忽視的問題，在給水泵填料裝配中出現(xiàn)過填料切割無角度、邊不齊，有的接口短形成不了環(huán)形，接口裝配方向相同或相近，放置不均勻，填料壓蓋傾斜，螺栓緊力不一樣或一次用力較大沒有預(yù)留量等，試運行時多次消漏，或漏量較大而無法消除等。

1.10 填料泄漏對其它部件的影響

填料函的泄漏對泵影響是較大的，在給水泵多次檢修中，近半數(shù)都與填料有關(guān)，因填料泄漏，水的溫度高，熱量通過軸的傳遞及水從間隙中進(jìn)入軸承箱內(nèi)油質(zhì)變壞，使軸承溫度升高，造成軸承的損壞。填料檢修需要停泵、開泵，多級泵葉輪因壓差所產(chǎn)生軸向推力作用于平衡盤端面上，兩端面之間發(fā)生多次摩擦而降低其使用壽命。停開一次泵就需要開關(guān)數(shù)個大小不等的閥門，因長時間運行個別閥門出現(xiàn)開關(guān)不嚴(yán)、卡澀及損壞都將對生產(chǎn)運行帶來不利影響。

2 解決方案

由于機械密封具有密封可靠,密封狀態(tài)穩(wěn)定,泄漏量小,其泄漏量一般為填料密封的1%。使用壽命長，在熱水介質(zhì)中一般可達(dá)2年或更長時間。摩擦功率消耗小，機械密封摩擦功率為填料密封的10%～50%。軸或軸套基本上不受磨損，抗振性好，對旋轉(zhuǎn)軸的振動、偏擺以及軸對密封腔的偏斜不敏感。維修周期長，端面磨損后可自動補償，一般情況下不需要經(jīng)常性的維修。適用范圍廣，機械密封可用于低溫、高溫、真空、高壓，不同轉(zhuǎn)速，以及各種腐蝕性介質(zhì)和含顆粒狀介質(zhì)等的密封?，F(xiàn)今許多工廠的“無泄漏”需要，填料密封無法達(dá)到此要求。同時經(jīng)常維護或更換對工廠也會造成損失，而機械密封基本能滿足此要求。

因此將原來的填料密封更換為機械密封，較好的解決了所有的泄漏問題。

3 取得的效果

機械密封在給水泵中成為一個重要組成部件。此次密封裝置的改進(jìn)，由機械密封取代了填料密封，使密封結(jié)構(gòu)有了徹底的改變。通過實施運行至現(xiàn)在，沒有因此而停泵，減少了開停泵次數(shù)及檢修頻次。在正常情況下，機械密封做到了不泄漏，這主要是4個密封面在起作用：靜環(huán)“O”型密封圈密封，動環(huán)“O”型密封圈密封，密封端蓋橡膠石棉墊密封等3處為靜密封，靜環(huán)密封面與動環(huán)密封面貼合一處為動密封，是主要的密封。此處的密封運行后至今沒有做過一次檢修，與填料密封比超過了使用壽命。摩擦功率損耗小，軸和軸套無磨損，靜環(huán)與動環(huán)密封面為光滑鏡面耐磨損、摩擦阻力小，從電機電流強度可以看出：填料密封時電機電流強度為160A，改用機械密封后電機電流強度為150A，在同等負(fù)荷條件下電流下降10A，為降低能耗創(chuàng)造了條件。對軸的振動和軸向串動適應(yīng)性強，因工藝運行的需要，在開停泵過程中，存在著不同的振動和軸向串動，在機械密封補償緩沖機構(gòu)作用下，能保證動、靜環(huán)密封面貼合密封，保證了泵的長周期運行。

4 結(jié) 論

通過將填料密封改為機械密封，較好的解決了填料函的泄漏問題，通過實際運行，使用機械密封后降低了系統(tǒng)泄漏率和檢修費用，明顯地減少停車次數(shù)和延長了運行周期，保證了裝置的長周期運行。

[ 參 考 文 獻(xiàn) ]

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