電廠脫硫泵用機械密封故障原因分析及維修策略

高寶華

(石家莊工業(yè)泵廠有限公司，石家莊 050100）

現(xiàn)代脫硫系統(tǒng)中的脫硫泵大多都會使用機械密封，若因機械密封故障出現(xiàn)泄漏，將會造成嚴重的環(huán)境污染。為避免密封故障泄露造成環(huán)境污染和保障脫硫泵的正常使用，有必要對密封故障進行原因分析和維修策略研究。

1 機械密封故障的原因分析

1.1 侵蝕導致的機械密封故障

脫硫泵工作的環(huán)境為：工作介質(zhì)為石灰石和石膏漿液，固體含量在30%～40%；工作溫度在60°～70°；工作壓力小于等于0.8MPa；pH值在4～8；介質(zhì)氯離子含量在0.03%～0.04%[1]。介質(zhì)中氯離子對泵體的機械密封材料有侵蝕作用，導致機械密封材料表面發(fā)生腐蝕，嚴重時可能導致腐蝕穿透，且不同金屬在介質(zhì)中可能發(fā)生電化學腐蝕，導致鑲環(huán)松動[2]。

1.2 熱裂或老化導致的機械密封故障

當機械密封面處于冷卻水突然中斷、干摩擦、雜質(zhì)進入密封面、抽空和窩氣等狀態(tài)時，這會引發(fā)環(huán)表面徑向裂紋，并加劇摩擦環(huán)磨損，導致機械密封面泄漏迅速增加。當摩擦熱產(chǎn)生的溫度高于橡膠件的允許溫度而繼續(xù)使用時，這會引起橡膠件的迅速老化、變硬失彈和龜裂，最終導致密封故障。

1.3 磨損導致的機械密封故障

當機械密封的摩擦副用材耐磨性差、端面比壓（包括彈簧比壓）過大和摩擦系數(shù)大，及機械密封面進入固體顆粒或彈簧間隙被堵死等時，往往會加快機械密封面的磨損而導致機械密封故障。

1.4 泵的震動和軸向竄動導致的機械密封故障

大型脫硫循環(huán)泵在運行過程中可能會出現(xiàn)氣蝕、窩氣和抽空等現(xiàn)象，或者正常運行過程中因軸承磨損和損壞引起脫硫泵的劇烈震動和軸向竄動，造成摩擦副突然斷裂，最終導致機械密封整體故障[3]。

1.5 安裝不良或運轉(zhuǎn)導致的機械密封故障

當泵體機械密封安裝不良時，其可能在機械密封加水或靜壓試驗時出現(xiàn)泄漏。安裝不良有如下幾種情況：動、靜環(huán)接觸表面安裝不平整，易碰傷損壞；動、靜環(huán)密封圈尺寸選擇有誤或未壓實、壓緊；動、靜環(huán)表面有異物或雜物；安裝時未擰緊螺釘，彈簧座后退；未裝軸套密封圈或壓緊力不夠。

運行中出現(xiàn)上述故障的原因有：脫硫泵強烈振動或抽空導致摩擦副損壞；彈簧斷裂；傳動銷、防轉(zhuǎn)銷斷裂或脫落；輔助裝置故障引發(fā)動、靜環(huán)冷熱驟變，導致機械密封面變形或裂紋；溫度變化引起摩擦副周圍介質(zhì)冷凝、結(jié)晶而影響機械密封效果；在正常運轉(zhuǎn)過程中，泵葉輪軸向竄動量超過正常標準值、工藝操作不穩(wěn)定、轉(zhuǎn)軸發(fā)生周期性振動及密封腔內(nèi)壓力不恒定等，都會導致機械密封故障。

除以上幾種情況外，還存在以下故障原因：操作不正規(guī)，如在正常操作過程中出現(xiàn)沖洗液中斷；機械方面存在問題，如安裝誤差、允許間隙和調(diào)整不符合規(guī)定值；脫硫泵的流體回路存在設(shè)計問題，如泵特性不適應(yīng)、負壓不足和沖洗液不足等問題；機械密封元件的選擇存在問題，如材料屬性或結(jié)構(gòu)不適。

2 機械密封故障的主要檢修部位

2.1 機械密封故障的泄露點分析

雖然脫硫泵用的機械密封種類及型號繁多，但故障泄漏點主要有以下五處：軸套與軸間的密封泄露；動環(huán)與軸套間的密封泄露；動環(huán)與靜環(huán)間的密封泄露；靜環(huán)與靜環(huán)座間的密封泄露；密封端蓋與泵體間的密封泄露。

通常情況下，比較容易發(fā)現(xiàn)和解決的泄露點是軸套外伸的軸間、密封端蓋與泵體間的機械密封泄漏，但當泵體的工作介質(zhì)為高壓、有毒有害氣體及液化氣體時，檢修會相對困難，需要細致觀察。

2.2 機械密封故障的泄露原因分析及判斷

2.2.1 安裝靜壓試驗時出現(xiàn)泄漏

在完成密封的安裝調(diào)試后，需進行靜壓試驗，觀察機械密封的泄漏量。如泄漏量較小，多數(shù)為動環(huán)或靜環(huán)密封圈問題；如密封泄漏量較大，則說明動環(huán)和靜環(huán)摩擦副間有問題。在初步觀察泄漏量大小和判斷泄漏點的基礎(chǔ)上，結(jié)合手動盤車判斷，當泄漏量無明顯變化時，判斷為靜環(huán)和動環(huán)密封圈問題；當泄漏量出現(xiàn)明顯變化時，則判斷為動環(huán)和靜環(huán)摩擦副存在問題；當泄漏介質(zhì)沿軸向噴射時，則多數(shù)為動環(huán)密封圈問題，當泄漏介質(zhì)從水冷卻孔中漏出或向四周噴射時，則多為靜環(huán)密封圈問題。

2.2.2 試運轉(zhuǎn)過程中出現(xiàn)泄漏

在脫硫泵機械密封的靜壓試驗后，泵體高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力會抑制工作介質(zhì)的泄漏。因此，在試運轉(zhuǎn)過程中出現(xiàn)的泄漏，可排除軸間及端蓋密封問題，大多是由動環(huán)和靜環(huán)摩擦副損壞所致。引起摩擦副密封故障的主要因素有：操作中，因抽空、憋壓和氣蝕等異?，F(xiàn)象，引起較大的軸向力，導致動環(huán)和靜環(huán)接觸面分離；安裝時過大的機械密封壓縮量，導致摩擦副端面嚴重擦傷、磨損；動環(huán)密封圈過緊及彈簧難以調(diào)整動環(huán)的軸向浮動量；過松的靜環(huán)密封圈在動環(huán)軸向浮動時，脫離靜環(huán)座；因顆粒狀物質(zhì)在運轉(zhuǎn)時進入摩擦副，引發(fā)動環(huán)和靜環(huán)密封端面損傷；設(shè)計選型失誤，密封材質(zhì)冷縮性較大或密封端面比壓低。

2.2.3 正常運轉(zhuǎn)過程中出現(xiàn)泄漏

循環(huán)泵的正常磨損和達到使用壽命導致的密封泄露是少數(shù)的，多數(shù)的密封泄露多是由工況變化較大或操作不規(guī)范和維護不當引起的。例如，氣蝕、抽空或較長時間的憋壓導致機械密封損壞；回流量偏大，引起吸入管側(cè)容器（塔、罐、池）的底部集聚沉渣，損壞機械密封；當泵體較長時間停運后，再重新起動時沒有手動盤車操作，引起摩擦副粘連而扯壞機械密封面；工作介質(zhì)中的聚合性、腐蝕性和結(jié)膠性物質(zhì)增多；脫硫泵的工作溫度變化迅速；工況變化頻繁或調(diào)整；正常運轉(zhuǎn)過程中突然停電或因故障停機等。

3 機械密封故障的維修策略

機械密封在正常的使用過程中可能出現(xiàn)泄露故障，為保障其使用壽命，可采取的維護、維修策略是：避免脫硫泵的干摩擦運轉(zhuǎn)，對機械密封腔體采取排氣措施，避免空氣憋在機械密封腔體的上部，防止形成氣塞，引起壓力波動損壞密封。

此外，還可采取以下幾種策略，保證脫硫泵的機械密封性能：為避免介質(zhì)壓力波動，損壞密封，需可靠地防止出現(xiàn)任何超出規(guī)定壓力標準范圍的工況；當脫硫泵初始運行時，需隨時檢查設(shè)備有無異常響聲和發(fā)熱，確認無以上異常情況時才可連續(xù)運行，為保證設(shè)備運行的有效性及減少事故損失，應(yīng)對脫硫泵用機械密封的運行狀況及時監(jiān)控和記錄，發(fā)現(xiàn)異常情況及時解決處理；避免頻繁的開停車操作；嚴禁機械密封腔內(nèi)無漿液運行，盡量避免抽空和氣蝕；按規(guī)范使用、操作，定期檢查機械密封輔助系統(tǒng)是否正常，避免使用水質(zhì)硬的阻封水，避免阻封水的中斷或流量不足，避免出現(xiàn)阻封水壓力小于泵腔壓力的情況。

4 結(jié)語

在脫硫泵的正常使用過程中，應(yīng)根據(jù)不同的工況選擇合適的機械密封材料，了解機械密封故障的常見原因和故障現(xiàn)象，掌握相應(yīng)的保養(yǎng)措施和維修策略，從而延長機械密封的使用壽命，保證脫硫泵的正?？煽窟\行。