浅谈氧化铝厂泵类机械密封渗漏原因分析及解决对策

浅谈氧化铝厂泵类机械密封渗漏原因分析及解决对策

黄刚珠

黄刚珠

广西华昇新材料有限公司广西防城港538002

摘要：伴随着氧化铝厂生产设备向着长周期和高性能方向发展，为了降低生产过程中物料或者冷却水经生产设备转轴部位渗漏，必须对氧化铝的生产设备采用各种密封手段。机械密封本身是一种要求较高的精密部件，在使用时，应分析各种因素，使机械密封适用于各种泵的技术要求和使用介质要求，这样才能保证长期可靠地运转。本文介绍了氧化铝厂机械密封的工作原理及比较常见的渗漏原因分析，提出了相应的解决办法。

关键词：氧化铝生产设备机械密封渗漏

引言：氧化铝的生产工艺主要使用的泵类有中间泵、矿浆泵、渣浆泵、稀释泵、晶种泵、底流泵、溢流泵、石灰乳泵、污水泵、循环水泵等20余类。每年这些泵的维修成本极大，而机械密封渗漏在维修中的比例超过了全部维修泵类的一半，机械密封运行的正常与否直接和生产的运行息息相关。

1、机械密封损坏原因分析

冷却水的压力不宜过大，一般情况下不高于0.05MPa-0.15MPa，流量0.3l/s左右，通常能自然流动即可，过高的冷却水压力对机封的运行时有害的，它不但可能推动动环离开其正常的安装位置造成该处密封圈失去密封效果，而且还会冲翻骨架油封的唇边，造成骨架油封漏水。

每次待冲洗水或冷却水开启5分钟后，在启动设备，每次停止设备5分钟后再停冲洗水或冷却水，不允许在断冲洗水或冷却水状态下运行或者试车，或干摩擦运行。

1.1冷却水的供给不足而造成密封的过热损坏

机械密封所采用的冷却水供给不足的主要原因是自来水等公用工程故障而突然停水或者其供水压力不足以及管路堵塞等，对于这种情况针对冷却水的供给不足采取相对应的解决措施。

1.2机械密封失效

机械密封的寿命除了自身的质量外，还受到主机精度的影响，主要影响因素为：泵轴的跳动（包括轴向跳动和径向跳动），泵轴中心线和密封箱中心线的同轴度、泵轴中心线和密封箱端面的垂直度，在机械密封的安装过程中，是否按安装要求进行正确安装，也会影响其密封效果。

在许多泵体内的前后护板以及蜗壳连接位置，间隔套以及轴套的连接处的密封胶件一般都是采用普通丁腈橡胶材质做成，在氧化铝厂强碱以及高温高压的运行环境之下，则这种密封件就极易容易腐蚀，丁腈橡胶极易出现老化而失效，这时候液体就极易从护板边缘或者间隔套渗漏，碱性氢氧化铝析出晶体而出现结巴，最终造成泵体的拆装出现困难。

机械密封失效一般初步判定是因为所输送的介质极易出现结晶或者对运输管道出现腐蚀性，这种结晶性或者腐蚀性直接引发机械密封之间的密封橡胶出现老化而失效，使得浆体进入到了腔体内出现渗漏，泵的实际输出量就偏小，大量的介质在泵内进行死循环，热量出现局部的积聚进而引发介质出现气化，这种情况就出现了汽蚀现象，在汽蚀现象出现以后，水中就会出现气泡，这种汽蚀现象一方面冲击机械密封外表面，使表面出现各种损坏，同时又会使得动静环吻合面的流动膜也出现大量气泡，进而造成流动膜无法稳定，使动静环吻合面干摩擦，这就加剧了机械密封装置的损坏。

1.3安装静试时泄漏

机械密封安装调试好后，一般要进行静试，观察泄漏量。如泄漏量较小，多为动环或静环密封圈存在问题；泄漏量较大时，则表明动、静环摩擦副间存在问题。在初步观察泄漏量、判断泄漏部位的基础上，再手动盘车观察，若泄漏量无明显变化则静、动环密封圈有问题；如盘车时泄漏量有明显变化则可断定是动、静环摩擦副存在问题；如泄漏介质沿轴向喷射，则动环密封圈存在问题居多，泄漏介质向四周喷射或从水冷却孔中漏出，则多为静环密封圈失效。此外，泄漏通道也可同时存在，但一般有主次区别，只要观察细致，熟悉结构，一定能正确判断。

1.4试运转时出现的泄漏

泵用机械密封经过静试后，运转时高速旋转产生的离心力，会抑制介质的泄漏。因此，试运转时机械密封泄漏在排除轴间及端盖密封失效后，基本上都是由于动、静环摩擦副受破坏所致。引起摩擦副密封失效的因素主要有：

（l）操作中，因抽空、气蚀、憋压等异常现象，引起较大的轴向力，使动、静环接触面分离；

（2）对安装机械密封时压缩量过大，导致摩擦副端面严重磨损、擦伤；

（3）动环密封圈过紧，弹簧无法调整动环的轴向浮动量；

（4）静环密封圈过松，当动环轴向浮动时，静环脱离静环座；

（5）工作介质中有颗粒状物质，运转中进人摩擦副，探伤动、静环密封端面；

（6）设计选型有误，密封端面比压偏低或密封材质冷缩性较大等。上述现象在试运转中经常出现，有时可以通过适当调整静环座等予以消除，但多数需要重新拆装，更换密封。

2、渗漏解决对策

2.1设备的周期性渗漏

（1）泵转子的轴向窜动量较大，辅助密封部件与轴的过盈量偏大，动环不能在轴上进行灵活调整。在泵翻转时，动、静环磨损，得不到补偿位移。

对策：在装配机械密封时，轴的轴向窜动量应小于0.1毫米，辅助密封与轴的过盈量适中，在保证径向密封的同时，动环装配后保证能在轴上灵活移动（把动环压向弹簧能自由弹回来）。

（2）密封面润滑油量不足引起干摩擦或拉毛密封端面。

对策：应该保持油室腔内润滑油油面高度高于动、静环的密封面。

（3）转子周期性振动，原因是定子与上、下端盖未对中或叶轮和主轴不平衡，汽蚀或轴承损坏，这种情形会直接缩短密封部件的寿命进而出现渗漏。

对策：根据维修标准来纠正

2.2由于介质引起的渗漏

介质中颗粒、杂质进入密封面，使密封失效；动、静环辅助密封由于受介质中弱酸、弱碱腐蚀，失去应有功能。

对策：保证下端盖、油室的清洁度，对不清洁的润滑油禁止装配；机械密封油腔内油面线应高于密封面；根据不同介质选用不同结构的机械密封，如对腐蚀性介质，橡胶件应选用耐高温、耐弱酸、弱碱的氟橡胶，在固体颗粒容易进入的位置选用碳化钨对碳化钨摩擦副的机械密封。

2.3由于压力产生的渗漏

（1）高压和压力波造成的机械密封渗漏，由于弹簧比压力及总比压设计过大，密封腔内的压力超过3Mpa时，会使密封端面比压过大，液膜难以形成，密封端面磨损严重，发热量增多，造成密封面热变形。

对策：在装配机械密封时，弹簧的压缩量一定要按规定进行，不允许过大或过小。高压条件下的机械密封应采取措施，为使端面受力合理，可采用硬质合金、陶瓷等耐压强度高的材料，并加强冷却的润滑措施。

（2）真空状态运行造成的机械密封泄漏，泵在起、停过程中，由于泵进口堵塞，抽送介质中含有气体等原因，有可能使密封腔出现负压，进而引起密封面干摩擦。

对策：采用双端面机械密封，这样有助于改善润滑条件，提高密封性能。

结束语

氧化铝行业生产时不仅仅需要考虑到机械密封的质量，还需要考虑机械密封的外部以及泵等各种因素影响。机械密封需要的轴封水水质和水压必须满足设备需要，一般在现场公用条件允许情况下，需要增加工业用水的软化处理装置，最好方案是采用纯净水，保证其清沾水源，保证足够的轴封水的静水压力，冲洗压力一般情况下是要求高于密封腔的压力，分析机械密封出现的质量事故原因的时候需要充分考虑到泵本身的工作环境以及其工作情况，比如振动、抽空等工况对机械密封的影响程度，对高扬程泵可以考虑去除间隔间隔套增加副叶轮而起到保护机械密封的作用。

参考文献：

[1]牟介刚.丙烷泵的设计与研究水泵技术：1999

[2]沈阳水泵研究所叶片泵设计手册.机械工业出版社