機械密封在灰水和污水環境下的應用

趙世雄

【摘 要】 隨著密封技術的發展，機械密封作為一種性價比合理、抗滲漏能力強的密封形式已在各傳動領域得到廣泛應用。該文分析了熱電廠沖灰沖渣泵和熱網首站外網循環泵各種故障產生的原因，介紹了新型機械密封在沖灰沖渣泵和外網循環泵中的改造方案和實施過程。通過實踐驗證，新型機械密封在灰水及污水環境中，運行平穩，以往故障不再發生，水泵的安全性和可靠性得到了極大提高。

【關鍵詞】機械密封；灰水；污水；抗滲漏

鐵煤集團熱電廠的水泵：沖渣泵2臺、沖灰泵共2臺、熱網首站外網循泵共7臺。它們分別負責電廠130噸鍋爐下部撈碎渣機的沖渣供水和鍋爐除塵器下部沖灰器供水、以及負責礦區采暖系統中，電廠首站至水暖廠換熱站間的二級網熱水循環的關鍵作用。1997年10月按設計進行了外網循環泵的安裝，循環泵軸部密封采用了較先進的機械密封形式。2010年沖灰、沖渣泵由于系統的改造更換了新泵型，同樣采用了軸部機械密封形式。水泵軸部密封采用機械密封形式和原軸部盤根線密封相比，避免了軸部護套的磨損和更換，不用經常調整更換盤根，將大大減少檢修維護的勞動強度，滲漏量幾乎為零。有利于泵房設備和環境的衛生達標。但由于當初在系統的設計、水泵選型、安裝上考慮欠妥，在選擇水泵密封形式上只是考慮機械密封性能較好，便于檢修和維護，沒有考慮到機械密封密封對介質的要求十分嚴格，水內的顆粒介質隨水泵的高速旋轉，不斷的沖刷磨損機械密封的密封面，使其加速磨損，使用壽命大大降低。其一旦泄露就無法修復，只能進行更換，還有它對安裝技術要求較高的缺點也暴露出來，導致了因經常更換機械密封，而需相應頻繁的切換設備、調整運行系統。雖然后期進行了多方面嘗試，更換密封生產廠家，更換不同材質的密封面等仍無法解決其根本問題。因此，為維護生產穩定，有必要對原有機械密封重新進行選取和安裝。

一、問題產生的原因分析

（一）熱網二級網系統水質問題

系統運行過程中發現 外網循環泵機械密封滲漏問題比較突出。在檢修人員和相關技術人員的多方面調整，調試下，不見明顯好轉。運行人員經常發現循泵的填料室時常有小股的水間歇外漏，檢查循泵泵軸，無竄動和跳動、運行正常。最后檢測循環水水質較混，內含少量顆粒。分析得出的結論是熱網二級網管路每年的維修和建設過程中會混入部分泥沙。雖通過系統內的排污器經常排污仍達不到機械密封的使用要求。

（二）沖灰、沖渣系統水質問題

沖灰、沖渣系統改造投運后，平穩運行一段時間，水泵也出現了機械密封間歇滲漏的現象表現和外網循環泵的密封出現的故障形式一樣，由于選泵密封形式之前，對儲灰壩灰水進行水質化驗，水質符合機械密封要求。在對沖灰渣泵體內部的檢修過程中，發現泵體內殘留有少量片狀灰垢，經過對系統的多方面分析，得出垢片的結論是由于運行多年的回水管路（灰壩至電廠6.4公里）管內壁積垢，切換管路的過程中，由于管路冷熱溫度和壓力變化造成管路內壁積垢部分脫落。 摻雜在回水中流到沖灰渣水池后進入沖灰渣泵，造成水質顆粒超標。

（三）機械密封的失效分析

機械密封運行過程中，密封面的磨損是不可避免的，由于密封面是耐磨材質，正常磨損十分輕微，外部旋轉環內設置的彈簧持續向靜止環施加一定的壓力，保證旋轉環和靜止環密封面緊密結合。清水介質時，機械密封運行100小時后，密封面的磨損不應大于0.02mm，使用周期一般不少于一年。但灰水或污水狀態下，機械密封運行初期，密封面結合緊密，滲漏量微乎其微，介質里面的顆粒和懸浮物無法進入密封結合面，但會進入旋轉體內腔的加力彈簧周圍，逐漸沉積包裹彈簧，淤積一定程度后，造成彈簧很難變形。運行一段時間密封面磨損后由于旋轉體內彈簧不能及時施加彈力給旋轉體密封面，結合面間隙逐漸加大，開始滲漏，介質里面的細小顆粒隨水進入密封結合面。細小顆粒加速密封面的磨損，隨著密封結合面越來越粗糙，漏量也逐漸增大，隨著間隙越來越大，更大的顆粒進入密封結合面，磨損速度跳躍式上升，短時間內就會燒損機械密封。

二、解決方案

為了水泵安全、穩定、可靠的投入運行，需要一種能適應灰水和污水環境的機械密封。通過以上對沖灰沖渣水泵和外網循環泵的工況分析，了解了機械密封燒損原因。我們決定采用其它結構的密封，因為要保證水泵介質符合原有機械密封的要求，憑借現有設備和設施無法做到。新型密封應具有如下特點：

（1） 密封面應有較高的硬度，用來抵御雜質的磨損和沖刷。

（2）避免使用多彈簧機械密封，因其單個彈力弱小，易被雜質束縛。

（3）旋轉體內的彈簧應有隔離雜質的能力，避免雜質淤積在彈簧周圍。

綜合機械密封以上特點，多方面聯系其它機械密封使用單位、機械密封生產廠家和水泵生產廠家，經多方面比較論證，最后選用一種型號：11—BURGMANN SH的機械密封，它的特點是：

（1）高硬度合金配合碳化硅密封面。

（2）旋轉體內配置單彈簧。

（3）旋轉體彈簧外部設置一層彈性橡膠，能隔離介質內雜質進入旋轉體。

三、方案實施

由于外網循環泵只能冬季運行，一旦改造失敗，影響礦區供熱。試驗對象選定沖灰渣泵，2010年6月至10月，根據沖灰渣泵原密封尺寸，選出相對應的新密封型號并進行采購。分別對4臺沖灰渣泵進行密封改造。沖灰渣泵更換新型密封后投入運行，平穩運行一年后機械密封無滲漏。

2011年10月，沖灰渣泵全年不間斷運行一年后，對沖灰、沖渣泵進行密封改造后的解體檢查。改造后的密封工況良好，仍然可以繼續使用，因沖灰渣泵運行一年期間，未進行任何調整和維護。決定將新型密封更換到外網循環泵上。

2012年對2#、3#外網循環泵進行密封改造，改造后的循環泵經過一個采暖期的運行，未發生滲漏現象，今年檢修2#、3#外網循環泵的過程中，檢查運轉5個月的機械密封，密封面光潔磨損輕微，完全還可以再運行一個冬季。拆解下旋轉體后，檢查內部清潔，彈簧光亮。

經過3年的運行試驗，證明新型機械密封完全適應灰水和污水介質，保證了設備的平穩運行。今年將對剩余的外網循環泵密封進行改造。

四、實施效果

（1）更換新型機械密封在灰水或污水工況下，設備可以連續平穩運行2—3年。

（2）避免因密封漏水，污水進入軸承室而損害軸承。延長了設備運行周期。

（3）設備除清理衛生工作外，基本處于免維護狀態。

（4）降低檢修勞動強度，減少配件消耗。

（5）有利泵房環境和設備衛生的標準化達標。

五、結束語

此次改造方案實施后，通過連續的運行和考察，改造后的設備運行穩定，故障消除。現在泵房環境整潔，水泵無滲漏，日常處于免維護狀態，只需每年一次例行解體檢查。減少檢修人員投入，降低發電生產成本，為我廠實現輔機無人看守，遠程操控奠定堅實的基礎。