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        臥式自吸離心泵機械密封失效分析和解決措施

        2019-10-21 17:56:10鄧自武
        名城繪 2019年2期
        關鍵詞:解決辦法

        鄧自武

        摘要:機械設備的正常運轉離不開水泵,泵在機械設備中的作用是為水箱提供充足的水分,維持機械設備的穩(wěn)定運行。若泵的密封性能失效,將會對機械設備的運行產(chǎn)生非常嚴重的影響,密封失效的主要表現(xiàn)為泵漏水。下面圍繞臥式自吸離心泵展開討論,主要對其密封失效的原則、原因以及有效的解決辦法進行詳細介紹,本文結合某揚水泵站中的離心泵使用情況,對故障過程進行具體分析。

        關鍵詞:臥式自吸離心泵;密封失效;解決辦法

        一、失效分析需要遵守的原則

        對機械密封裝置失效原因的檢查,都需要經(jīng)過仔細的檢測和分析,并將檢測過程中的各項數(shù)據(jù)記錄下來。密封件的損壞,可能是其自身功能失效導致的,也可能是其它零部件的干擾形成的,因此對失效原因進行分析時必須全面。將各部位的零件拆卸下來,放置時需要將其分為兩大類,及轉動零件和靜止零件。檢查過程以及相應的原則如下:首先對發(fā)生密封失效的部位進行檢測,然后向四周進行擴散式檢測,例如對密封環(huán)、緊固螺釘?shù)冗M行檢查,初步檢查時需要看各零件的邊緣是否有磨損。然后對附屬零件、腔體、運轉系統(tǒng)進行仔細檢測。檢測過程中需要實時記錄各項數(shù)據(jù),方便后期對失效原因進行分析。

        二、揚水泵站密封結構和失效原因分析

        (一)密封結構大致介紹

        如下圖所示,是臥式離心泵的主要結構。該泵的主要組成部分包括摩擦副、動靜環(huán)、傳動機構等,該種泵的主要組成形式為單端面,泵安裝在密封腔內(nèi),密封腔與系統(tǒng)的高壓區(qū)域聯(lián)通,以便泵向高壓腔送水。密封機構還包括緩沖機構,由彈性元件構成,能夠有效保證端面的密封程度。機械密封性能好,泄漏量少,使用壽命長,軸和軸套不易損壞。但其結構復雜,成本高,且需要較高的安裝精度。

        系統(tǒng)中動環(huán)和靜環(huán)是摩擦副的主要組成零件,兩者相互摩擦能夠起到很好的密封效果,若摩擦副之間缺少清水,在運轉過程中很可能產(chǎn)生大量的摩擦熱,使接觸部位產(chǎn)生嚴重磨損,大量的熱量會破壞動環(huán)和靜環(huán)的結構,因此清水在機械密封中是必不可少的。在揚水泵站中,泵的密封腔與高壓區(qū)是通的,在泵開始工作前需要將高壓區(qū)內(nèi)裝滿清水。此種水泵的自吸時間通常在兩分半鐘,高壓區(qū)內(nèi)的清水足夠機械密封使用。

        當自吸完成后,就開始進行正常的泵送工作,泵抽的清水就會不間斷地進入高壓區(qū)內(nèi)部,對摩擦副起到良好的降溫和潤滑效果。從泵送過程可以看出,密封腔無論在什么階段都需要充滿清水,才能保證摩擦副得到足夠的冷卻,若清水為注滿密封腔就啟動泵,很可能會使橡膠零件損壞。

        (二)對揚水泵站失效原因的排查

        維修人員在對泵進行逐一檢查時,密封橡膠已經(jīng)呈現(xiàn)出碳化現(xiàn)象,摩擦副之間存在嚴重的燒傷,動、靜環(huán)的接觸面已經(jīng)變色。通過分析并結合零件的失效現(xiàn)象,可以知道該失效是密封腔內(nèi)嚴重缺水導致的。揚水泵站出現(xiàn)失效的主要原因包括:動環(huán)和靜環(huán)存在接觸不良現(xiàn)象,傳動軸在運行過程中被腐蝕;沒有定期對密封圈進行檢修和更換,或者密封彈簧出現(xiàn)折斷現(xiàn)象;彈簧比壓超出標準范圍,超出密封圈能夠承受的最大壓力,從而出現(xiàn)失效現(xiàn)象;操作失誤,會使泵站出現(xiàn)劇烈的振動現(xiàn)象。這時泵就發(fā)揮出其作用,通過抽水將頭部重量增加,該操作被稱為壓載。

        三、有效的解決辦法

        (一)選擇合適的方案

        針對該類型揚水泵站的機械密封故障,結合上述失效產(chǎn)生的原因,提出了以下幾個可行性方案:在系統(tǒng)中加入時間繼電器。時間繼電器的安裝位置在電氣設備的控制回路上,泵開始抽水時繼電器計時裝置接啟動,當?shù)恢械乃橥暧嫊r器會將信息反饋給電氣控制系統(tǒng),從而及時停止泵的抽水動作;安裝水壓感應器。其安裝部位在泵的出水管道上,淡水腔中的水抽完,出水管道就沒有水流,感應器就會檢測到,并將信息傳回泵啟動系統(tǒng),也能實現(xiàn)泵的自動關停;改動泵原有的軸封結構,將高壓腔中始終保持充足的淡水,即使抽水過程繼續(xù)也不會影響到摩擦副的降溫和潤滑。通過對以上三個方案的分析和對比,基于經(jīng)濟性考慮,選擇最后一種方案。

        (二)方案的具體實施

        對軸封結構進行優(yōu)化時,需要遵守三項原則:不能改變泵原有的性能參數(shù)以及相應的指標點;泵的外形、大致尺寸不會發(fā)生明顯變化;保證泵腔獨立存儲淡水,將其與密封腔隔離開來,防止摩擦副發(fā)生干燒和摩擦現(xiàn)象。揚水泵站軸封結構的優(yōu)化,可以用內(nèi)沖洗和外沖洗的方法進行。內(nèi)沖洗主要包括以下三類:正沖洗。該方法用于沖洗流體,從泵的出口開始清洗,清洗介質通過管道進入密封腔內(nèi)完成沖洗作業(yè)。反沖法和全沖法與上述方法相似,完成軸封結構的清洗后,就可進行密封操作。

        密封技術包括密封面開槽技術、零泄漏密封、上游泵送密封,這幾類密封技術都具有相同的特點:開槽深度較淺,潤滑槽、密封壩和密封堰共同組成密封過程。且膜較厚,不易出現(xiàn)泄漏,工作過程發(fā)熱量較小。再加上一些深度較深的流槽,可以使軸局部產(chǎn)生變形,在楔形效應的作用下達到良好的密封作用。

        (三)改進后的測試實驗

        將軸封結構完成改進后,為保證其能正常工作,需要進行相應的測試實驗,試驗通過方可正常使用,以下是對其性能檢測的兩組實驗:實驗一,將泵放在相應的實驗臺上,按照泵的啟動過程將其中先注滿淡水,然后按下啟動按鈕讓泵正常運轉幾個小時,在運轉過程中每過半個小時就對兩個腔中的溫度進行測量和記錄,通過對測試過程的溫度進行分析可知,泵在運轉過程中沒有出現(xiàn)密封失效現(xiàn)象;實驗二,重復上述實驗過程,泵停止運轉后對密封腔和泵腔中的水量進行檢查,發(fā)現(xiàn)泵腔中的淡水基本消耗完,密封腔中的淡水并未減少,可見兩腔在結構改進下成功分離。

        四、結束語

        綜上所述,是對臥式自吸式離心泵的具體介紹,并對其機械失效原因和有效的解決方法進行論述。揚水泵站的應用非常廣泛,同時出現(xiàn)機械失效的頻率也是最高的,機械失效的出現(xiàn)使得泵站無法正常運轉,嚴重的會威脅到工作人員的生命安全,由此可見對泵的密封失效進行改善是非常有必要的。目前我國解決密封失效的方法和技術還在不斷的研究當中。

        參考文獻:

        [1]陳小敏.高溫離心泵機械密封失效診斷及解決措施[J].水泵技術,2016,(5).

        [2]鄭天一.離心泵機械密封失效分析及應對措施[J].中國化工貿(mào)易,2013,(1):65.

        (作者單位:寧夏紅寺堡揚水管理處)

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