趙省杰

摘? 要：機(jī)械密封于運(yùn)轉(zhuǎn)過程中出現(xiàn)泄漏故障時(shí)，需要對其故障原因進(jìn)行分析，以此來得出對下一步維修有益的參考，防止機(jī)械密封的頻繁泄漏，牽扯大量人力物力，本文主要以裝置內(nèi)成品泵的機(jī)械密封（密封方案P21）頻繁泄漏的案例為引，分析該自沖洗方案密封泄漏的主要原因。

關(guān)鍵詞：機(jī)械密封;P21;泄漏;自沖洗

1? 密封失效現(xiàn)象描述

某裝置柴油成品泵，主要介質(zhì)為成品柴油，介質(zhì)清潔，密封廠家為丹東克隆;在2019年4月進(jìn)行維修，維修后設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)正常，于2021年6月時(shí)出現(xiàn)前后端密封泄漏現(xiàn)象

2021年7月進(jìn)行首次維修，經(jīng)運(yùn)轉(zhuǎn)不超過一周后，出現(xiàn)非驅(qū)動(dòng)端密封泄漏現(xiàn)象，泄漏量約2秒1滴。于9月密封到貨后進(jìn)行了第二次維修，經(jīng)運(yùn)轉(zhuǎn)約一周后，出現(xiàn)驅(qū)動(dòng)端密封壓蓋根部處滲漏，后續(xù)出現(xiàn)非驅(qū)動(dòng)端密封泄漏，泄漏量約2秒1滴。

2? 故障原因分析

本文對此密封泄漏案例分兩方面考慮，分為工藝操作和密封結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，首先是工藝操作，需要考慮密封的泄漏是否是因?yàn)楣に噮?shù)的變化導(dǎo)致的，其次考慮是否因?yàn)槠涿芊獾谋举|(zhì)結(jié)構(gòu)存在問題，導(dǎo)致密封的頻繁泄漏。

2.1某工藝操作情況

選取1年時(shí)間跨度內(nèi)塔液位及成品去罐區(qū)背壓趨勢，去除外因影響分析可得，液位整體處于約60%左右浮動(dòng)，背壓處于0.2MPa至0.25MPa之間，整體上看沒有大范圍波動(dòng)變化，基本可以排除工藝操作對機(jī)泵運(yùn)行狀態(tài)的影響。

2.2自沖洗線孔板尺寸確定

由于密封方案為P21自沖洗方案，首先確認(rèn)其孔板尺寸是否符合流量要求，本文中自沖洗流量選取設(shè)計(jì)書中經(jīng)驗(yàn)值，并參考密封廠家設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)值確認(rèn)。

節(jié)流孔板流量計(jì)算公式：dk=[（421.6*G）/（ρ*?P）^0.5]^0.5 [1]

Dk：節(jié)流孔板直徑，mm

G：流量，t/h

ρ：介質(zhì)密度，kg/m3

?P：節(jié)流孔板前后壓差，MPa

其中由于密封軸徑在85～95范圍內(nèi)，取沖洗量為8L/min[2]，由于本泵設(shè)計(jì)為前后兩個(gè)密封腔，而自沖洗流體從泵出口一點(diǎn)引出，經(jīng)換熱后分別注入密封腔，故而取流量為16L/min，換算為t/h，G=0.799t/h，按裝置成品柴油樣化驗(yàn)分析成績得ρ=832.2kg/m3，按照工藝參數(shù)計(jì)算得泵入口壓力為0.12MPa，根據(jù)泵實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)監(jiān)控，取泵出口壓力歷史較低值為1.1MPa，取?P=0.98MPa，計(jì)算可得dk（孔板直徑）≈3.43mm，如果要求流量保持不變，壓差增大后對孔板直徑要求會(huì)縮小。

機(jī)泵維修時(shí)實(shí)測孔板直徑≈3.5mm，基本符合密封沖洗要求。

2.3某密封解體檢查

2.3.1密封泄漏原因

解體檢查可發(fā)現(xiàn)，非驅(qū)動(dòng)端密封泄漏的主要原因?yàn)椴y管根部（密封沖洗孔F下方）位置處沖刷出深溝，造成密封泄漏，但未出現(xiàn)明顯損傷，未造成密封泄漏;針對兩端密封波紋管狀態(tài)不同，進(jìn)行了如下分析：

本泵密封方案為P21，介質(zhì)從泵出口引出，經(jīng)換熱后進(jìn)入密封腔，維修時(shí)檢查疏通密封自沖洗管線，不存在堵塞現(xiàn)象，可以排除兩端沖洗流量不同造成的影響。

2.3.2密封形式及自沖洗形式分析

密封自沖洗形式（進(jìn)入密封腔）可分為徑向，軸向和切向[2]，根據(jù)裝配圖紙無法得出其自沖洗方向，根據(jù)實(shí)物判斷其自沖洗方式應(yīng)為軸向沖洗，從密封沖洗形式上來看，軸向沖洗減少了對石墨環(huán)的沖蝕，在沖洗形式的選擇上不存在明顯問題?？娠@示其為靜止式機(jī)械密封，補(bǔ)償機(jī)構(gòu)安裝在壓蓋內(nèi)，不旋轉(zhuǎn)，主要為防止腐蝕介質(zhì)損壞補(bǔ)償機(jī)構(gòu)，但由于其靜止，導(dǎo)致自沖洗流體固定沖刷一點(diǎn)，且波谷處容易導(dǎo)致雜質(zhì)累積或結(jié)焦，從本泵介質(zhì)成品柴油（低硫），轉(zhuǎn)速2970r/min，判斷其選擇靜止式密封弊大于利。

2.3.3波紋管檢查分析

根據(jù)單點(diǎn)沖洗孔開設(shè)的原則，其應(yīng)該選擇不直沖軟環(huán)，亦不遠(yuǎn)離摩擦端面的位置[2]，非驅(qū)動(dòng)開孔設(shè)計(jì)明顯不符合基本設(shè)計(jì)原則，同時(shí)本次拆卸的驅(qū)動(dòng)端密封為2019年前后公司代儲(chǔ)代銷庫存量，2021年7月領(lǐng)用，非驅(qū)動(dòng)端為2020年9月新提密封，2021年7月領(lǐng)用，兩批次密封在自沖洗開孔上方式嚴(yán)重差異，體現(xiàn)了廠家缺少對單點(diǎn)沖洗開孔方位的統(tǒng)一設(shè)計(jì)要求及松懈的制造標(biāo)準(zhǔn)要求。

2021年7月維修后，拆下2019年更換密封顯示其波紋管無損傷，但波紋管有結(jié)焦物堆積，補(bǔ)償性減弱，參考裝置相應(yīng)工藝指標(biāo)一直處于平穩(wěn)狀態(tài)，自沖洗流量沒有范圍性波動(dòng)，可得出波紋管損傷與其改變單點(diǎn)自沖洗流道形式有一定關(guān)聯(lián)。

根據(jù)機(jī)械行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JB/T 8723-2008《焊接金屬波紋管機(jī)械密封》波片硬度范圍：經(jīng)過熱處理的波片維氏硬度HV0.2為375～475;不經(jīng)過熱處理的冷軋波片維氏硬度HV0.2為255～330。根據(jù)密封廠家丹東克隆提供，該密封波紋管材質(zhì)為316L，按照其最大硬度217HB換算為維氏硬度約為225至230之間，根據(jù)密封廠家提供，鋼材在制作時(shí)應(yīng)經(jīng)過熱處理，所以不符合標(biāo)準(zhǔn)的375～475硬度要求，判斷其材料選擇存在問題，但是由于硬度測試針對鋼材，在制作成波紋管波片后其硬度無法得到驗(yàn)證，對316材質(zhì)的硬度試驗(yàn)亦不存在成文的結(jié)論參考，故此條不做為主要結(jié)論，簡述分析經(jīng)過。

在與其他密封廠家溝通后，整體可得出經(jīng)驗(yàn)結(jié)論，316材質(zhì)波紋管可適用于清水介質(zhì)及常溫低壓環(huán)境，在本泵的操作條件下一般不推薦使用（適用于部分廠家內(nèi)部設(shè)計(jì)要求）。

3? 對密封的改造

1）設(shè)計(jì)圖紙中將靜止式密封改為旋轉(zhuǎn)式密封，波紋管隨軸旋轉(zhuǎn)，使得自沖洗流體不再長期直沖一點(diǎn)，并且由于波紋管的旋轉(zhuǎn)，可以使其波谷處不再聚積雜質(zhì)，最右因?yàn)樾D(zhuǎn)，導(dǎo)致波紋管受熱均勻，不易產(chǎn)生結(jié)焦;

2）改變了波紋管的安裝方向，使沖洗流道不再直沖波紋管;

3）將單點(diǎn)沖洗方式改為了切向沖洗，切向密封隨著轉(zhuǎn)向沖洗，沖洗效果好于軸向沖洗，對石墨環(huán)的傷害最小;

4）提高波紋管材質(zhì)為Inconel 718。

4? 結(jié)論

綜上，對P-1604密封泄漏分析得到以下幾點(diǎn)：

1）由于采用靜止式機(jī)械密封，導(dǎo)致自沖洗流體固定沖刷一點(diǎn)，且波谷處結(jié)焦物堆積，補(bǔ)償性減弱;

2）非驅(qū)動(dòng)開孔設(shè)計(jì)明顯不符合基本設(shè)計(jì)原則，導(dǎo)致流體直沖波紋管根部;

3）選用波紋管材質(zhì)不符合JB/T 8723-2008《焊接金屬波紋管機(jī)械密封》波片硬度要求;

4）在本泵的操作條件下一般不推薦使用316作為波紋管材質(zhì)。

故障定性為設(shè)備制造問題。因設(shè)備制造不標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)致設(shè)備損壞。

參考文獻(xiàn)：

[1]梁冬云. 泵內(nèi)機(jī)械密封自沖洗孔尺寸及沖洗量的計(jì)算. 一重技術(shù)， 1673—3355（2006）06—0057—02.

[2]朱立新，王汝美. 實(shí)用機(jī)械密封技術(shù)問答. 中國石化出版社.