离心泵机械密封的失效分析及改造

发表时间:2019/1/25   来源:《基层建设》2018年第36期   作者:马学虎
[导读] 摘要:离心泵机所用的机械密封能有效避免壳体与输入轴液体的泄露,防止离心泵部件过快的磨损,延长离心泵的使用寿命。
        神华宁煤集团烯烃二分公司  宁夏银川  750000
        摘要:离心泵机所用的机械密封能有效避免壳体与输入轴液体的泄露,防止离心泵部件过快的磨损,延长离心泵的使用寿命。因此,加强离心泵机械密封方面的研究,具有重要的现实意义。结合多年工作实际,对离心泵机械密封失效问题进行浅谈。
        关键词:离心泵;机械密封;失效
        引言
        实际工作时离心泵机械密封失效问题比较常见,而且引起其失效的因素来自多个方面,除受自身制造工艺和加工装配精度因素影响外,工艺条件、运行状况等也会导致机械密封失效。为此,离心泵使用期间应有专门人员负责离心泵机械密封的检查、养护工作,发现问题及时采取针对措施解决。平时做好机械密封失效问题的防范,保证离心泵处于最佳的工作状态。为此,在接下来的文章中,将围绕离心泵机械密封的失效分析及改造方面展开详细分析,希望能够给相关人士提供重要的参考价值。
        一、机械密封失效的原因分析
        离心泵机械密封投入使用的初期,允许出现一定范围的泄漏,当轴外径大于50mm时泄漏率不大于5ml/h,当轴外径不大于50mm时,泄漏率不大于3ml/h。引起泄露的原因与其自身结构有着密切的联系。而随着使用时间的延长,因受设备工作环境、安装工艺、泵振动,连轴器对中,工艺波动等因素的影响,机械密封会失效。下面对机械密封失效的原因进行详细的分析:
        (一)由泵抽空或汽蚀引起
        离心泵抽空的原因在于未进行灌泵排气操作就启动,致使空气进入液体介质之中,减小了泵出口位置处的压力,泵在高速运转,介质低于饱和蒸气压,动静环密封面无法形成液膜,最终因发生干摩擦引起机械密封失效。除此之外,泵入口压力、流量过低,泵运转过程中出口阀开度不够,都可能造成泵体汽蚀或者抽空,几分钟的运行就可以造成碳化硅动静环缺边、起槽,最终断裂碎成很多细小残渣。干摩擦的密封轴套、动静环等形成均出现白色坑点。
        (二)由密封面磨损引起
        机械密封除压盖与泵体、轴套与轴间静密封点失效外,其他泄漏多出现在静、动环端面处。因输送原油时其中含有较多杂质、颗粒且原油粘度较大,泵在运转的同时,原油中所带颗粒进入动静环密封面,使机械密封失效的机率大大增加。密封面长期受杂质的不良影响出现较深或者贯穿性的磨痕,随着长时间的运转,这些痕迹会逐渐扩展,最终出现较大面积的裂缝或裂痕。此时,动静环密封面无法行成有效且稳定的液膜,最终导致原油泄露到储罐中或者穿过二级密封泄漏到大气中,造成资源浪费、环境污染、而且容易出现安全事故。
        (三)由腐蚀原因引起
        离心泵输送的介质具有不同程度的腐蚀性,如果机械密封在设计时没有选择好各零件材质,就会出现零件被介质腐蚀,使机械密封因腐蚀而失效。具体表现为:金属件发生点蚀,严重时穿孔,系统材质过流部件如果没有选择合适的材质,盘管或者壳体出现泄漏介质或者冷却水的情况;O型圈材质选择不当会出现溶胀、变硬、失弹最终断裂等情况;弹簧材质选择不当出现不可逆性变失弹、未知原因的点蚀甚至断裂;上述原因均会导致机械密封失效。
        (四)由泵送介质物性引起
        离心泵输送的介质同时还会在不同操作条件时发生物理性质的变化,使密封面或者密封冲洗系统失效及破坏。泵送介质在环境或操作温度改变时易发生物性变化,比如蜡油在高低温改变时粘度、密度变化较大,低温时的高粘度、高密度会使密封冲洗系泵送环统循环能力下降,弹性原件卡死,动环浮动性交差及密封冲洗系统结焦导致密封寿命变短或失效。
        再或者碱液泵密封绝大多数都为单端面密封,运转的时候一定要接62方案水管,并投入不间断地循环水,因为密封会出现允许范围内的微量泄漏,泄露出的碱液在水分蒸发后会形成晶体、块状,会将端面及弹簧固定,导致泄漏。持续不断的62方案通水,可以稀释并带走绝大多数的碱液,减少结晶的形成,保证密封正常运行。


        (五)密封圈失效
        目前机械密封系统所用的密封圈多为乙丙烯或橡胶材质,但一些密封圈生产厂家,为获得较大利润并未全部使用橡胶材质。这些含有杂质的橡胶被黏稠杂质长时间浸泡,导致密封圈弹性性能下降而过早的老化、硬化,加上原油长时间流过的不断磨损,最因密封圈失效而引起机械密封的失效;另外,因长时间使用,机械密封辅助密封圈老化、密封面磨损、辅助密封圈弹性变小、弹簧弹力变弱、过辅助密封圈位置表面粗糙度达不到要求,等现象也是引起其失效的原因;因此在辅助密封圈选型一定要结合介质温度、压力、介质ph值,以及烃类介质等特性综合选型。
        二、离心泵机械密封失效改造策略
        (一)避免汽蚀与抽空
        为了消除汽蚀与抽空现象,具体可采取以下对策:首先,严格测量与控制输送介质的温度,避免输送的介质温度超过80℃;其次,做好质量检查工作。定期对离心泵操作人员进行专业技能的培训,以保证操作人员按照操作规程熟练操作,尤其应避免干摩擦现象的发生,即开启离心泵前进行盘泵,并放空泵体,打开入口阀防止泵出现汽蚀和抽空现象。
        (二)避免摩擦造成的磨损
        为避免因摩擦而导致机械密封失效情况的发生,应使用性能良好的摩擦副,一般按照以下顺序选择摩擦副材质:碳化硅-碳石墨、硬质合金-碳石墨、陶瓷-碳石墨。通过选择优质的材质,可提高摩擦副的耐磨性能。另外,高速钢-碳化硅材料的摩擦副性能优越,能较好的提高机械密封性能,因此,为避免离心泵出现机械密封失效的问题,应注重该种材质摩擦副的使用以及选择合适的冲洗方案对密封冲洗,以延长密封使用寿命。
        (三)防止腐蚀引起密封失效
        针对离心泵因腐蚀原因造成的密封失效问题,应引起足够的重视,并采取有效措施加以防范。例如,抽派专门的人员负责离心泵的日常保养工作,为避免输送介质腐蚀密封系统,应定期使用高纯度、干净的透平油冲洗密封件,以提高密封系统的抗腐蚀性能。
        (四)由泵送介质物性引起
        物性变化对密封产生的影响通常不被重视,其对密封产生的影响还是较大的,对此应尽量在工艺操作时避免机械密封环境内介质物性变化。比如高温蜡油泵,泵在北方冬季操作或备用状态时密封系统内介质温度下降,粘度和比重增加,泵送环能力下降或无法工作,此时应采用减小密封冲洗系统冷却水用量等方法来尽量使密封系统内介质环境与正常操作时保持一致。
        (五)注意更换密封圈
        经过长时间的使用并受多种因素影响,离心泵机械密封会因密封圈的失效而失效,为有效避免该种现象的发生,应认真考虑密封圈的使用寿命,及时的进行更换,特别达到离心泵的二保期限后,需认真检查密封圈性能,必要情况下进行更换。选择密封圈时应选择知名厂家的产品,彻底的消除由密封圈失效导致的机械密封失效问题。除此之外,离心泵养护人员,还应善于总结和分析处理机械密封失效问题的经验,针对不同的原因造成的密封失效问题,确定合理的解决方案,并形成适合自己的解决思路与方法,不断提高解决密封失效问题的水平[1]。
        结论
        简而言之,随着我国机械制造水平的迅猛发展,作为常见的机械设备-离心泵应用广泛。离心泵中机械密封具有使用寿命长、泄露小等优点,对保证离心泵正常工作具有重要作用。但实际工作时常出现机械密封失效的问题,影响其功能的正常发挥,为此,文章在分析离心泵机械密封失效原因的基础上,提出解决措施,为保证离心泵良好的工作性能提供参考[2]。
        参考文献:
        [1]王成龙.离心泵机械密封使用寿命的影响因素与优化策略[J].化工管理,2014(30):144.
        [2]李大胜.离心泵机械密封的改进[J].机械工程师,2008(06):52-53.
 
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