晉文濤

（河南神馬尼龍化工有限責(zé)任公司 河南平頂山）

一、問(wèn)題

用于反應(yīng)系統(tǒng)物料回流輸送的ZE050-2200型高壓?jiǎn)渭?jí)離心泵，進(jìn)口壓力2.2 MPa，出口壓力2.7 MPa，工作溫度＜100℃，主要介質(zhì)為乙醇溶液，NaOH溶液和含有一定顆粒的催化劑溶液（其中催化劑顆粒為20～30 μm級(jí)顆粒）。該泵為雙端面機(jī)械密封形式，并帶有內(nèi)沖洗和外置冷卻沖洗系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 離心泵原密封結(jié)構(gòu)圖

該離心泵的機(jī)械密封初始安裝試車時(shí)，為滿足內(nèi)沖洗壓力高于泵壓力10%的使用要求，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)工況，采用了泵出口和機(jī)械密封沖洗短接的臨時(shí)措施。運(yùn)行過(guò)程中機(jī)械密封多次泄漏，振動(dòng)和噪聲逐漸增大，無(wú)法正常使用。

二、原因分析

（1）機(jī)械密封結(jié)構(gòu)。現(xiàn)場(chǎng)工況不能滿足雙端面機(jī)封的沖洗條件下，采取了臨時(shí)短接措施，在泵啟動(dòng)瞬間，雙端面機(jī)械密封的前套機(jī)封（圖1中的A對(duì)機(jī)械密封）會(huì)瞬間出現(xiàn)裂紋或斷裂，運(yùn)轉(zhuǎn)一段時(shí)間后密封逐漸失效。

（2）動(dòng)靜環(huán)摩擦副材料。在采取臨時(shí)沖洗措施后，泵正常運(yùn)轉(zhuǎn)一段時(shí)間，動(dòng)靜環(huán)密封面出現(xiàn)磨損的溝痕，且動(dòng)靜環(huán)表面顏色發(fā)生改變，機(jī)械密封泄漏。

（3）輔助密封件材料。動(dòng)靜環(huán)密封為雙層對(duì)扣的包覆O形環(huán)，在安裝和運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中容易損壞、磨損或變形，使密封失效。軸套端面密封墊及軸套內(nèi)密封O形環(huán)，運(yùn)轉(zhuǎn)中有尺寸變化的地方也會(huì)增加新的泄漏點(diǎn)。

（4）外置彈簧。機(jī)械密封采用外置小彈簧，由于泵的輸送介質(zhì)中含有顆粒，當(dāng)顆粒不斷聚集在彈簧內(nèi)直至彈簧卡死時(shí)，不能補(bǔ)償摩擦副的磨損量并給予動(dòng)靜環(huán)預(yù)壓力，使密封失效。

三、改進(jìn)措施

1.結(jié)構(gòu)改進(jìn)

根據(jù)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)工況，對(duì)離心泵的機(jī)械密封進(jìn)行改進(jìn)，改進(jìn)后的機(jī)械密封結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 改進(jìn)后的密封結(jié)構(gòu)圖

改進(jìn)后的機(jī)械密封采取單端面形式，機(jī)械密封彈簧設(shè)計(jì)在保護(hù)殼內(nèi)，消除了因介質(zhì)中顆粒的堆積對(duì)彈簧自動(dòng)補(bǔ)償?shù)挠绊?。在前端設(shè)計(jì)使用了原機(jī)械密封結(jié)構(gòu)沒(méi)有的軸頭活套，可自動(dòng)補(bǔ)償軸頭定位尺寸，減少了因軸頭定位不準(zhǔn)而造成的泄漏。

2.動(dòng)靜環(huán)材料的改變

原機(jī)械密封動(dòng)靜環(huán)材料為石墨和碳化硅，使用過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)磨損的溝痕，同時(shí)存在靜環(huán)顏色改變的現(xiàn)象。將動(dòng)靜環(huán)材料改為硬質(zhì)合金，密封面的的精度和硬度得到提高，減少了顆粒介質(zhì)對(duì)動(dòng)靜環(huán)密封面的影響。

3.輔助密封件材料的改變

根據(jù)各部位密封件的密封原理、介質(zhì)溫度、動(dòng)靜密封特點(diǎn)等因素，對(duì)機(jī)械密封動(dòng)靜環(huán)分別采用四氟和EPDM的全包覆圈、四氟O形環(huán)來(lái)滿足動(dòng)靜環(huán)的密封。在軸套端部和動(dòng)環(huán)底部使用四氟材料密封墊，同時(shí)根據(jù)密封的平面和臺(tái)階，增加密封墊的厚度。軸套內(nèi)采用三元乙丙材料的O形環(huán)密封，既滿足了防介質(zhì)腐蝕的要求，又帶有一定彈性，方便安裝和更換。

四、使用要求

（1）泵入口選取合適目數(shù)的濾網(wǎng)，并采用拆裝清洗方便的結(jié)構(gòu)，定時(shí)清洗。生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)采取適合的沖洗方式，并保持沖洗的定量，以防顆粒介質(zhì)的堆積和泵的其他異常出現(xiàn)。

（2）泵在切換和啟停時(shí)，閥門須緩慢打開(kāi)或關(guān)閉，并保證指示儀表指示值的準(zhǔn)確穩(wěn)定，減少系統(tǒng)高壓對(duì)泵的沖擊和影響。

（3）對(duì)泵的沖洗等裝置，要采取必要措施，根據(jù)需要進(jìn)行保溫并保持熱備狀態(tài)，以應(yīng)付有可能出現(xiàn)的緊急情況。

五、改進(jìn)效果

ZE050-2200型高壓?jiǎn)渭?jí)離心泵機(jī)械密封結(jié)構(gòu)改進(jìn)后，生產(chǎn)中運(yùn)行穩(wěn)定，振動(dòng)和噪聲消失，機(jī)械密封連續(xù)運(yùn)行1年來(lái)未出現(xiàn)泄漏，且泵的流量、壓力等參數(shù)正常，滿足現(xiàn)場(chǎng)工況的使用要求。將這種機(jī)械密封改進(jìn)的方法引入到其他6臺(tái)離心泵的改進(jìn)，通過(guò)1年多的運(yùn)行，改進(jìn)后機(jī)械密封的使用壽命都遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了原密封的使用壽命，維修和生產(chǎn)成本得以降低。