渣漿泵機(jī)械密封頻繁失效原因分析及對策

黃世岸

（廣西華銀鋁業(yè)有限公司 礦山部，廣西 德保 533700）

廣西華銀鋁業(yè)有限公司礦山部排泥加壓站的排泥泵，采用三級加壓方式，往4.5 km外的尾礦庫輸送泥漿，每年輸送濃度為30%左右的泥漿達(dá)900多萬m3，在礦山生產(chǎn)中發(fā)揮重要作用。

渣漿泵型號為150ZGB-120AP，流量400m3/h，揚程100m，3臺泵串聯(lián)使用，共4組12臺。渣漿泵軸封裝置采用集裝式ZMHZ型機(jī)械密封，利用輔助沖洗系統(tǒng)外加軸封水，其沖洗水隨渣漿一起輸送，如圖1所示。

圖1 ZMHZ型機(jī)械密封裝配圖

1 生產(chǎn)現(xiàn)狀

隨著產(chǎn)量提高，2011年初渣漿泵開始頻繁出現(xiàn)機(jī)械密封過早失效故障，壽命偏短，平均壽命僅400臺時左右；維修率高，僅2011年上半年就更換機(jī)封28套。頻繁更換機(jī)封，消耗大量人力物力，同時對生產(chǎn)的連續(xù)性造成很大影響。

2 原因分析

機(jī)械密封又叫端面密封，是由至少一對垂直于旋轉(zhuǎn)軸線的端面在流體壓力和補(bǔ)償機(jī)構(gòu)彈力（或磁力）的作用，以及輔助密封的配合下，保持貼合，并相對滑動而構(gòu)成的防止流體泄漏的裝置。

機(jī)械密封過早失效，一般是由于選型不對、品質(zhì)不良、泵振動偏大、泵軸的軸向竄量大、沒有輔助沖洗系統(tǒng)或輔助沖洗系統(tǒng)設(shè)置不合理、檢修維護(hù)不良等因素造成。失效泄漏點主要有5處：

（1）軸套與軸間的密封；

（2）動環(huán)與軸套間的密封；

（3）動、靜環(huán)間密封；

（4）對靜環(huán)與靜環(huán)座間的密封；

（5）密封端蓋與泵體間的密封。

經(jīng)過分析判斷，礦山渣漿泵機(jī)械密封基本上均為動、靜環(huán)間密封失效泄漏。

分析其原因有以下幾點：

2.1 機(jī)械密封裝配、操作及維護(hù)不當(dāng)

檢修更換安裝機(jī)械密封時，壓縮量過大或過小，不能保持密封面清潔，用工具敲打密封元件，造成損傷和破壞，輔助密封圈（包括動環(huán)密封圈和靜環(huán)密封圈）安裝不到位等，都會造成機(jī)械密封過早失效；操作中，因抽空、氣蝕、憋壓等異常現(xiàn)象，引起較大的軸向力，使動、靜環(huán)接觸面分離，導(dǎo)致密封破壞。經(jīng)檢查分析，維修、操作不善，的確造成了部分機(jī)封的非正常損壞。

2.2 輔助沖洗系統(tǒng)設(shè)置不合理

機(jī)械密封的輔助沖洗系統(tǒng)，是非常重要的，其可以有效地保護(hù)密封面，起到冷卻、潤滑、沖走雜物等作用。如果輔助系統(tǒng)設(shè)置不當(dāng)，則會造成沖洗液中有雜質(zhì)，沖洗液的流量、壓力不夠，達(dá)不到密封效果。

華銀鋁礦山排泥渣漿泵機(jī)械密封輔助沖洗系統(tǒng)，采用兩臺型號為D20-35×9多級離心泵并聯(lián)使用提供軸封水，供水方式為并聯(lián)供水，同時往12臺渣漿泵供應(yīng)軸封水。如圖2所示。

圖2 輔助沖洗系統(tǒng)

（1）軸封供水方式不合理。按照設(shè)計要求，外接軸封水壓力一般應(yīng)高于泵出口壓力0.1～0.2MPa，軸封水量0.7 L/s。礦山排泥系統(tǒng)軸封泵揚程315m，泵出口壓頭可達(dá)3.0MPa以上。

排泥泵出口壓力為：一級泵約1.0MPa，二級泵約1.8MPa，三級泵2.5～2.7MPa。目前排泥渣漿泵機(jī)械密封泄漏，主要集中出口壓力最高的第三級泵，占機(jī)封總故障的80%左右。

分析認(rèn)為，隨著公司2010年40萬t氧化鋁提產(chǎn)技改的完成，礦山產(chǎn)量提高，排泥量相應(yīng)的也增加，原本2用2備的排泥泵，很多時候都需要開啟3組泵，原來軸封供水方式為并聯(lián)，往一二三級泵同時供應(yīng)軸封水，開啟兩組以上排泥泵時，由于設(shè)備臺數(shù)較多，軸封水路存在分流減壓作用，第三級泵機(jī)封所需的軸封水壓力與流量均不足，機(jī)封頻繁過早失效。

（2）軸封泵進(jìn)口管路布置不合理。軸封泵進(jìn)水管與礦山回水池及強(qiáng)力攪拌槽清水補(bǔ)充管道，處在同一管道，且軸封泵進(jìn)水口排在最末端。在實際生產(chǎn)中，回水池或清水?dāng)嚢璨鄞罅垦a(bǔ)充清水時，會造成軸封泵進(jìn)水不足，從而做功不足，甚至打空，軸封水壓及流量均偏低，不能滿足排泥渣漿泵，尤其是第三級泵機(jī)械密封軸封需要，造成機(jī)械密封過早失效。

（3）軸封水路沒有清理裝置。軸封水路末端沒有安裝放空裝置，機(jī)封失效時，有時可能會造成泥漿倒灌進(jìn)軸封水路總管，而檢修維護(hù)時，也可能會在管路中留下一些焊渣等雜質(zhì)，如不能定時清理，運轉(zhuǎn)中進(jìn)入摩擦副，探傷動、靜環(huán)密封端面，會造成機(jī)封過早失效。

分析認(rèn)為，輔助沖洗系統(tǒng)設(shè)置不合理，2臺軸封泵難以勝任4組排泥加壓泵軸封水需要，三級泵出口壓力偏大，與一、二級泵共管使用軸封水，效果不好。

2.3 安全聯(lián)鎖機(jī)制不理想

排泥渣漿泵的運行，與軸封泵的運行聯(lián)鎖。但是當(dāng)軸封泵做功不足，軸封水壓與流量偏低，甚至因操作失誤忘開軸封泵出口閥門，此時排泥泵卻未跳停，造成機(jī)封瞬時損壞。

3 解決方案

3.1 規(guī)范化檢修、維護(hù)操作

完善規(guī)范檢修維護(hù)規(guī)程，檢修更換機(jī)械密封時嚴(yán)格把關(guān)，加強(qiáng)培訓(xùn)，提高維修工人安裝技術(shù)水平，杜絕違章違規(guī)操作。同時加強(qiáng)對日常操作的監(jiān)督管理，做到正確操作，精確點檢，細(xì)心維護(hù)。

3.2 優(yōu)化整改輔助沖洗系統(tǒng)

對輔助沖洗系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化整改。主要采取如下措施：

（1）新增一組軸封泵，并聯(lián)入原來兩臺泵水路；

（2）整改軸封泵出口管路，原來每臺軸封泵均向一、二、三級排泥泵供水，改為單獨用1臺軸封泵對第三級排泥泵供應(yīng)軸封水，單獨用1臺泵供應(yīng)一、二級排泥泵軸封水；

（3）利用三通與閥門控制，每臺軸封泵均可以在供應(yīng)一二級排泥泵軸封水與第三級泵軸封水之間切換。軸封泵可以相互切換使用。

（4）軸封水管路末端增加閘閥，定期清理管內(nèi)沉積殘留雜質(zhì)，提高沖洗水品質(zhì)。

（5）軸封泵進(jìn)水管與回水池、強(qiáng)力攪拌槽清水補(bǔ)充管道分離，單獨布管引水，使軸封泵時刻保持進(jìn)水足夠，做功足夠。

圖3 整改后輔助沖洗系統(tǒng)

3.3 優(yōu)化聯(lián)鎖裝置

利用管內(nèi)壓力控制聯(lián)鎖，在軸封水路中安裝壓力傳感器，聯(lián)入PLC自動控制系統(tǒng)，設(shè)置相應(yīng)的最小壓力值（一二級供水管路設(shè)置為2.5MPa，三級供水管路設(shè)置為3.0MPa），當(dāng)軸封管路軸封水壓力小于設(shè)定值時，排泥泵跳停，有效保證機(jī)封的安全正常使用。

3.4 整改后的效果

軸封泵做功足夠，渣漿泵軸封水壓力、流量足夠，一二級泵壓力均達(dá)到2.8MPa以上，三級泵壓力達(dá)3.0MPa以上，流量保證在1.0 L/s以上。可在不同工況下調(diào)節(jié)切換使用，聯(lián)鎖機(jī)制安全有效，可定時清除水路內(nèi)雜質(zhì)。機(jī)封運行平穩(wěn)，故障減少，壽命提高，整改后排泥站渣漿泵運行半年多來，僅檢修更換8套機(jī)封。

4 結(jié)束語

機(jī)械密封是一種要求較高的精密部件，對設(shè)計、裝配品質(zhì)及輔助裝置等，有很高的要求。增加對機(jī)械密封輔助系統(tǒng)的重要作用的認(rèn)識，盡可能配備完善的機(jī)械密封輔助系統(tǒng)，以提高密封效果，這樣才能保證密封長期可靠地運轉(zhuǎn)，滿足生產(chǎn)需要。

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