化工离心泵机械密封失效原因探讨

化工离心泵机械密封失效原因探讨

吴学璋 2.徐云新

1.身份证号：340826198410176618 2.身份证号：211021198504078812

摘要：化工离心泵机械密封具有保障设备稳定运行、提高设备安全性的作用，同时其防渗漏功能可降低工业生产对环境的影响程度。机械密封作为流体机械与动力机械的核心构件，在化工产业的高速发展下，机械密封受到各大化工企业的关注。通常而言，化工离心泵机械密封可分为静密封与动密封两类。静密封可理解为直接密封；动密封可理解为旋转密封或往复密封。因二者作用机理差异，适用场景存在一定区别。根据设备运行特征及受力情况，静密封分为高压与低压两种。低压静密封常用材质宽的垫片密封，高压密封多采用硬度大且接触宽度窄的金属材质垫片。

关键词：化工；离心泵；机械密封；失效原因探讨

1对机械密封结构进行节能改造的意义

离心泵是工业生产过程中较常用的一种动力机械装置，被广泛应用于化工、原材料加工等领域中，尽管这种设备在应用过程中具备可靠性高、使用寿命长等优点，但由于这一设备的主要工作环境较为复杂，很多离心泵常年工作在酸性或者碱性溶液中，使离心泵能够保持在稳定的工作状态中成为一项极为重要的工作。在这种情况下，机械密封结构应能够将离心泵与外界环境进行隔离的结构，具有减轻离心泵摩擦损耗、降低泄漏问题出现等优点，已经成为当前保证离心泵正常工作的基础。但需要注意的是，在离心泵机械密封结构日常应用的过程中，由于其中许多元件属于常规易损零件，一旦这些零件在使用过程中失效，很大程度上会影响离心泵机械密封结构的使用效果，现阶段，为避免机械密封结构失效问题的出现，对机械密封结构的失效原因进行了解，并对进行节能改造，已经成为当前提升离心泵的工作效率的关键。

2防止化工离心泵机械密封失效的对策

2.1基于影响因素视角的防腐蚀措施

根据化工离心泵腐蚀问题成因，金属环的腐蚀大体分为两类：其一为金属环接触面腐蚀，多呈均匀分布；其二为腐蚀与应力同时作用在金属环上，可引发金属环破裂；非金属环密封件的腐蚀包括石墨环腐蚀、石墨环在氧化作用下的腐蚀等；辅助密封圈的腐蚀包括橡胶特性等。从选材视角分析，设备安装者应考虑工业生产情况，合理选用材料。应关注环境、温度、浓度、压力、腐蚀性、腐蚀形式对离心泵机械密封性的影响，基于六大要素科学选材。同时，还需考虑选材的原则：其一，界定环境要素和选材的关系。化工离心泵密封装置所处环境千差万别，在不同环境下，构件腐蚀情况存在差异。所以，选择材料的过程中应分析环境影响因素，根据化工生产条件与环境因素提高离心泵抗腐蚀性。其二，压力、温度、浓度与选材的关系。如果温度和浓度要素相同，应考虑压力要素实际情况，安装者需择取适宜材料安装。如果温度要素相同，但浓度和压力要素不同，需考虑两种要素具体情况，安装者应选择适宜的材料安装。其三，腐蚀性与选材的关系。不同材料的构造具有一定区别，自身附带的抗腐蚀能力顺应变化，所以安装者应对所有材料腐蚀形式有充分了解。如此一来，安装者可依照具体情况选择最适宜的材料，避免化工离心泵出现渗漏问题。其四，腐蚀形式与选材的关系。由于材料特异性导致不同材料的抗腐蚀不同，其腐蚀形式存在差别。所以，化工离心泵安装过程中应根据材料表现出的腐蚀形式考虑材料是否符合化工生产需求。

2.2将单端面机械密封改为双端面机械密封

在离心泵机械密封工作过程中，由于冲洗液是含有一定量固体颗粒物，随着工艺生产时间的延长，颗粒物的含量会越来越高，因此在投入生产一段时间内，机械密封冲洗过滤器的清洗频次会越来越高，最终无法保障密封冲洗管线的畅通，且冲洗孔为直径3mm的小孔，在后期极易发生堵塞，堵塞发生后只能停用运行泵，并进行工艺隔离排净物料后使用高压泵进行疏通，疏通完成后延长使用时间无法保证，只有通过拆泵卸解体机械密封进行彻底清洁后才能保证较为可靠的延长使用时间。频繁的切泵及物料排放清洗作业大大加重了操作人员的工作负担，拆解清理工作浪费了大量的维修工时，虽然排放的物料可以通过再次进料回收，但无疑加大了单位产品的能耗。即使不发生堵塞，波纹管内外操均会沉积大量的焦炭物质导致完全没有弹性，丧失补偿能力，关键问题是密封无法得到洁净的冲洗液，导致密封失效，针对对此离心泵使用使用双断面的机械密封辅以PLAN53A的冲洗方案，使用300#液态石蜡作为隔离液，使用0.35MPa低压氮气作为虹吸罐的压力源，虹吸罐内部有循环冷却水盘管，保证了密封端面摩擦产生的热量及传导热量能及时带走。

2.3基于装置维护的防腐蚀措施

针对机械密封装置，应关注防护与维护两项工作。其中，维护工作重点关注密封液系统的建立，同时关注冷却液注入。除此之外，安装人员需结合不同系统科学分析液体更换问题，发挥密封液与冷却液的作用，避免离心泵作业过程中温度过高。安装者应定期更换系统内部液体，避免液体更换间隔时间过长而影响系统功能。维修人员不可敲击密封件，如果敲击密封件将导致其形变。一旦密封件发生形变，腐蚀情况将进一步恶化。不论何种密封件，安装者都应将其擦拭干净再进行安装。擦拭过程中应用柔软纱布专用无尘纸擦拭，否则将刮花密封件表面，加大构件运作过程中的摩擦系数。

2.4传动结构的改进

原离心泵在结构式为单端面机械密封，且使用波纹管作为动环补偿单元，轴向距离大于普通多弹簧机械密封，在改为双端面机械密封后，由于机械密腔轴向距离不足，导致改造工作一筹莫展。众所周知，机械密封厂家一般采用模块化设计，零部件尽可能通用，这样能大大节约采购和制造成本，密封的可靠性也能提高。如果因此原因单独定制密封，结构上需要重新设计并对该模块，导致密封试制成本高昂，而且可靠性无法有效保证，对此只能通过减少密封相关零部件减少轴向尺寸，最终通过评估，取消了原离心泵轴顶套，好处是密封的轴向和径向的空间都得到缓解，缺点是机械密封直接顶在泵轴上，用叶轮锁死，轴向位置无法调整，对安装提出更高的要求，必须测量密封的轴向安装位置，才能保证密封的压缩量正确，由于每台泵的轴向距离不一致，有每台泵需要配套三个不同厚度的压盖垫，安装时切忌用错垫片。

2.5合理选择密封形式，确保安装精度

化工离心泵只有在确保安装精度的基础上，才能发挥最大功能及密封效果。其一，应结合化工离心泵运行环境、温度、压力等工况参数，对机械密封形式科学选择，确保设备密封性能。其二，对离心泵安装施工质量严格控制。在设备安装时，有必要模拟实际运行状态，可借助计算机技术仿真模拟。同时，加强设备维护管理工作，定期对设备质量进行检验，避免设备运行过程中出现不良问题。其三，考虑到机械密封结构中精密零件较多，在安装作业中严格依照设备安装工艺进行，提升安装精度，保护精密部件，杜绝安装过程中盲目操作。其四，推行化工离心泵常态化管理，加强日常管理工作，建立设备维护管理制度，对精密部件进行良好的管护。

3结论

总而言之，渗漏问题是当前石化生产过程中离心泵较常见的一种问题，这种问题的出现不仅会造成资源的浪费，还会对周边工作人员以及设备的安全造成威胁，现阶段，对离心泵机械密封进行节能改造已经成为提升离心泵工作效率、降低机械密封能耗、避免因离心泵介质泄漏出现资源浪费以及造成环境污染的关键点之一。

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