旋轉噴射泵機械密封失效原因分析及對策

孟之茜

摘要：旋轉噴射泵設計簡單，維修方便，操作簡單，現已逐步替代在天然氣凈化廠站中的多級離心泵或柱塞泵。本文針對旋轉噴射泵在天然氣凈化廠投用以來的運行情況及機械密封出現失效情況，從檢修、操作、機械密封本體等多方面進行分析，進而查找機械密封失效原因，提出相應的解決措施，從而達到提升旋轉噴射泵機械密封使用壽命的目的。

關鍵詞：旋轉噴射泵;機械密封;失效;對策

0引言

天然氣凈化裝置以高效的凈化工藝流程將含硫天然氣轉化為產品氣，凈化裝置主要包含了脫硫單元、脫水單元、硫磺回收單元、鍋爐單元等，其中旋轉噴射泵主要應用于天然氣凈化裝置的鍋爐單元，鍋爐單元的旋轉噴射泵共2臺，采用“1用1備”模式，常處于中高壓、中高溫的工況下工作，是工作環境較為惡劣的轉動設備之一，其主要功能是將來自于凝結水罐中的除鹽除氧水增壓，輸送到硫磺回收單元等主列單元，為生產設備提供了凝結水。

目前天然氣凈化廠站使用的旋轉噴射泵是國產制造的液壓泵，具有小流量、高揚程的特點，其具體性能參數如下表1。該泵于2019年在分廠進行投用至今，成功替代了柱塞泵，但旋轉噴射泵較于柱塞泵存在著機械密封價格昂貴且機械密封質量不穩定等情況。為此，本文總結了旋轉噴射泵機械密封失效等具體情況，以達到旋噴泵使用性能得到提高的意義。

1旋轉噴射泵機械密封概述

機械密封是軸封的一種形式。主要由端面摩擦副、彈性元件、輔助密封、傳動件和固緊件組成，其中端面摩擦副保持緊密貼合組成密封面防止機泵內介質泄漏，彈性元件主要起補償、預緊和緩沖作用，輔助密封主要是O型密封圈或其他密封環，也是起到緩沖和密封的作用。

旋轉噴射泵的機械密封同樣由動密封組件和靜密封組件組成，且動密封組件和靜密封組件均在泵殼體內。動密封組件由動環座和動摩擦環組成，動摩擦環設置于動環座內，動環座與殼體之間使用的是O型密封圈，靜環組件由靜環座、靜摩擦環和彈簧組件構成，同時該機械密封是通過將動環安裝在泵軸上，靜環固定安裝在泵殼上，利用該動密封技術來有效達到密封目的，防止泵內介質外泄。

因此，選用機械密封時需考慮以下三點，第一，考慮機械密封使用的工作參數（軸徑、溫度、壓力、轉速），密封介質的參數（濃度、黏度、腐蝕性）。第二，針對使用工況下的機械密封材質。第三，密封系統（沖洗、冷卻、潤滑、過濾等）的綜合措施。

2旋轉噴射泵機械密封失效原因分析

在轉動設備正常運轉時，巡檢人員以肉眼觀察密封是否出現介質滴漏情況來判斷機械密封是否失效。同時檢修人員通過對機泵的機械密封進行解體后，總結發現機械密封泄漏失效的原因通常有以下兩個方面。

第一是機械密封端面摩擦副的密封面處泄漏，主要密封面的可靠與否是決定機械密封摩擦和密封性能的關鍵，同時也決定機械密封的使用工作壽命。旋轉噴射泵主要運輸80℃以上的凝結水，一般機泵內介質的工作溫度超過80℃時，就認為是高溫條件。且在高溫條件下，機械密封的摩擦副會出現密封端面間汽化的情況，密封面隨溫度升高，摩擦系數增大，磨損嚴重，進而出現密封環的變形等問題，最終導致泄漏。因此，對不同介質和溫度下，要求使用合適的摩擦副材料，以確保機械密封能夠適應復雜工況下的連續工作。

第二是靜環與壓蓋的靜環密封泄漏和動環與軸的動環密封泄漏，輔助密封面也決定了機械密封的密封性和動環浮動性的關鍵，尤其是動環與軸套之間的密封面，因此，應在泵入口前設置管道過濾器并定期清洗過濾裝置，進而防止密封裝置內產生的水垢或介質物料堆積造成動環卡住。

3旋轉噴射泵機械密封使用優化采取的對策

采取的對策根據失效原因并從機械密封本體、工藝操作、設備檢修等方面進行論述。

在機械密封本體方面，經拆卸的泄漏的機械密封上，發現動環的密封端面采用的石墨碳環材料，并且密封面上有較深的凹痕，由此可判斷當機泵未轉動時，密封端面間必然出現縫隙，進而使得介質從泵體上泄漏，同時在切換機泵時，可以發現機械密封存在泄漏的泵體，泵體的軸承位置水平振動會明顯較高，因此，為確保機泵長期有效的高效運行，在高溫或密封有毒有害介質等情況下，端面密封的強度的可靠性是至關重要的。因此在綜合考慮復雜工況的情況下，生產管理人員在選擇機械密封摩擦副時，應盡量選用動靜密封環材質相同且均為硬質合金的機械密封。

在工藝操作的投方面，廠站內使用的旋噴泵是采用變頻控制的方式，由于輸送的凝結水溫度較高，介質處于氣液兩相的混合狀態，常常會出現出口壓力正常但處于未上量的狀態，在該狀態下泵內往往會出現尖銳聲音，也會導致機械密封受到損傷，因此，為確保旋轉噴射泵能夠快速到達上量的狀態，變頻的頻率需按時間逐步達到要求頻次，同時對出口閥門進行同步操作，再加之通過中控反饋持續關注廢熱鍋爐的液位，進而快速操作至機泵正常使用狀態。同時由于機械密封內置于泵體內，在啟動泵前，需要對泵介質進口管道上的Y型過濾器進行清洗檢查，避免因為介質中攜帶的固體顆粒雜質對機械密封沖擊造成損傷[3]。

在設備檢修方面，檢修人員對機械密封拆卸更換時，應將放置機械密封的腔體清潔干凈，并且在安裝過程中應規避密封面遭到破損，但由于旋轉噴射泵機械密封形式為壓縮型單面端面形式且內置于泵體，因此在安裝過程中，維修人員無法對動環彈簧進行調整，通常是動環使用螺栓固定在殼體上，靜環是以定位銷進行簡易固定，若在機械密封復位過程中檢修人員通過增加密封壓蓋墊子來調整機械密封端面接觸距離調整，雖然能夠解決機械密封動靜環配合間隙的問題，但因增加墊子后，巡檢工作人員無法直接觀察機械密封出現泄漏，因此，設備檢修人員在檢修該類泵前，應確認廠站設備管理人員應提供動靜環均為硬質合金的機械密封，同時提高在安裝過程中機械密封的對中精度和清除安裝位置的固體顆粒雜質，以確保端面密封可靠。

4結語

旋轉噴射泵的機械密封的失效是由于多方面綜合因素作用所至，為全面解決生產中的該類問題，生產管理人員應該從旋轉噴射泵本體結構本身、操作環節、機械密封的材質、檢修質量等多方面對機械密封失效進行研究分析，在平時的巡檢和管理工作中，認真開展設備點檢工作，從使用過程中不斷總結經驗，掌握其相應使用規律，進而促進旋轉噴射泵的故障率更低。

參考文獻：

[1]閆興策.旋轉噴射泵的原理與特點及常見故障分析[J].內燃機與配件，2020（23）：167-168.

[2]龔大強.化工機械密封技術應用研究[J].化工設計通訊，2021，47（06）：86-87.

[3]宋磊，李克兵，馮長滿.化工機械設備故障分析及維修管理措施[J].化學工程與裝備，2021（06）：208-209+183.