污水處理中設備機械密封的故障和處理

汪 祥

（中國石化資產管理公司荊門分公司，湖北荊門 448002）

0 引言

機械密封裝置是污水處理系統中的一種重要設備，是相對運動中靜環與動環之間相互貼合而構成的一種裝置，此時動靜環兩者之間形成了一種流體膜，在轉軸與機體之間營造一種良好的密封效果。機械密封裝置具有良好的密封效果，工作狀態較為穩定，適用于酸堿性腐蝕液，可以在高溫狀態下工作，因此在污水廠廣泛應用。在污水處理裝置的運行中，機械密封故障占總故障的30%～50%，因此要不斷加強對其的有效處理。

1 污水泵常見故障

污水處理中機械密封設備運行中，在設備機體與靜環底座壓合位置處容易出現泄漏現象，機械密封軸頸與動環軸套之間容易出現泄漏，機組運轉中一旦壓力突然變大，就會造成大量污水與藥劑噴灑出來，導致兩密封端面出現泄漏。污水處理過程中，發生故障的設備主要有離心泵、軸流泵、往復泵、回轉泵、往復式壓縮機、引風機、鼓風機等[1]。

某污水廠2019—2020 年發生故障的設備合計195 臺（其中有密封231 套），具體情況如下：離心泵112 臺，2019 年密封失效18 臺、失效率0.122%，2020 年密封失效34 臺、失效率0.230%；軸流泵3 臺，2019 年密封失效18 臺、失效率0.122%，2020 年密封失效0 臺；往復泵49 臺，2019 年密封失效1 臺、失效率3.570%，2020 年密封失效1 臺、失效率3.570%；回轉泵9臺，2019 年密封失效1 臺、失效率8.330%，2020 年密封失效1臺、失效率8.33%；引風機7 臺，2019 年密封失效1 臺、失效率7.140%，2020 年密封失效2 臺、失效率14.290%；鼓風機13 臺，2019 年密封失效1 臺、失效率3.850%，2020 年密封失效3 臺、失效率11.540%（表1）。

表1 故障分析處理前的故障類型及數量

2 污水泵故障原因分析

污水泵故障的常見位置為聯軸器，原因較為復雜，主要有設備運行中技術指標不過關、安裝時電機與設備主軸未處于標準部位。例如，在安裝作業中，精度達不到要求則容易出現故障；電機安裝底座基礎牢固性不足，在使用時則局部沉降容易產生偏移，或一些舊設備未及時檢查，導致出現故障[2]。

運行中軸承出現異常現象的主要原因為，軸承損壞或松曠時未及時進行必要的維護，使得設備運行中滾動體與內、外圈之間間隙不斷增加，超過一定的限度之后就會出現滾動體脫落、隔離圈斷裂等現象，使主軸的運動軌跡產生較大偏移，影響設備有效運行，導致出現軸向竄動、徑向跳動現象，進而降低機械密封效果，最終導致部件碎裂。

各設備的密封主要失效模式及原因見表2。

表2 設備密封主要的失效模式及原因

3 污水泵故障防范的技術方案及措施

（1）離心泵的主要失效模式為動靜密封面泄漏，解決方案為：①機械密封由內循環冷卻改為新鮮水冷卻方式，并安裝過濾器；②加強設備檢修隱蔽工序質量檢查，控制動環補償環固定底座與軸同心度偏差小于0.005 mm；③加強設備檢修質量驗收，嚴格控制聯軸器對中誤差小于0.08 mm；④升級為耐酸堿材料的橡膠密封。

（2）往復泵、回轉泵、鼓風機的主要失效模式均為動靜密封面泄漏：往復泵故障的解決措施主要是減少動靜環壓比、加大冷卻管直徑[5]；回轉泵則應加強啟運操作管理，在啟泵前應灌泵排凈氣體；鼓風機則應定期檢查和清除過濾網上的灰塵，降低軸振動值。

（3）引風機的主要失效模式為橡膠密封泄漏，日常應加強設備檢修動靜環O 形密封安裝工序質量的檢查。

在對各種類型機械密封設備進行故障診斷與處理過程中，要求不斷加強對設備各個零部件的有效診斷與處理，促進設備內部各個零部件之間的有效貼合，避免出現結構錯亂問題。在運行中一旦出現問題組件與零部件，要求由專業人士負責，加強對各項設備的合理使用。在設備檢查時著重分析主軸軸頸表面是否光滑、是否有不同程度的缺陷，一旦出現聯軸器損壞嚴重現象則要及時更換，并嚴格檢測軸承轉動靈活性與運轉精度，出現徑向竄動嚴重、軸向偏離現象的則應及時更換。檢測機械密封摩擦嚴重程度，一旦磨損超過一定限度則及時更新，重點檢測端面的平整度，是否出現變形現象，重點檢測端面的粗糙度與平整度。如果不符合污水廠設備技術管理要求，則及時更換新件或重新研磨，全面檢測補償彈簧、O 形密封圈及相關附件[6]。

對設備運行情況進行有效控制，在池體結構中布置底部抽泥單元，由此有效清理池底淤泥。設備的有效運行容易受到固態微粒的影響，一旦顆粒含量超過一定限度則要求有效優化污水輸送泵站池體結構。由此將污水中固態沉積物集中于一沉池之中，從而降低輸出口池體污水固態物含量，為設備的有效運行創造必要的支持條件，從而降低機械密封磨擦副故障的發生概率。這要求有效結合池體污泥沉積程度，及時清理池底淤泥，并在完成之后采取必要的環保措施，從而為設備的有效運行提供一定的環保措施。

補償環安裝之前，要求仔細檢查軸頸、軸端，避免運行裝置中出現尖角、毛刺現象，在矩形槽內部尤其是軸頸內部涂抹一層潤滑脂。在各項設備組合中盡量設置大截面的O 形圈，并綜合運用專業的安裝工具。這樣可為設備的有效運行提供各項必要支持，避免軸頸鍵槽鋒利棱邊損傷密封圈[7]。

安裝矩形槽后密封圈時，應避免扭曲扭轉現象，并保證彈簧處于正常位置、各項參數運行正常。比壓小時容易發生泄漏，比壓過大則容易破壞動環與靜環之間的配合關系，為此在安裝作業開展之前涂抹一層潤滑脂，以配件之間的有效貼合。安裝完成之后，應及時關注電機與機體的運行穩定性，重點關注局部損壞或沉降現象、基礎預埋螺栓松動等問題，一旦出現裝置異常現象則及時進行調整。優化聯軸器設備選擇，安裝時要求精準把握各項參數，重點為兩軸中心線位置精度，一般使用百分表和塞尺進行調整。

4 采取措施后的效果

通過對機械密封設備故障類型的診斷、原因分析及技術方案的制定，及時處理了各種類型的故障，實現了對離心泵、軸流泵、往復泵、回轉泵、往復式壓縮機、引風機、鼓風機等故障類型的有效處理，在污水廠運行中取得了良好的運行效果。在2021年4 月—2022 年4 月的監測中，上述設備中僅有8 臺離心泵發生了密封失效故障、失效率為5.405%，與2019 年的12.162%、2020 年的22.972%相比，使用效果更佳。

5 結束語

在污水廠各種類型的設備中，由于密封機械設備導致的故障類型較多，故障表現形式較為復雜，在具體的處理過程中要求不斷加強故障原因分析，基于各項設備的參數進行必要的檢測分析，并制定相應的處理方案，進而保障污水廠設備的有效運行，為污水的有效處理提供技術支持。