關(guān)于DG25-50×12型多級(jí)泵填料函泄漏問(wèn)題的分析與改進(jìn)

王崇錫,付忠吉,于 富，叢港先

(1.中國(guó)石油吉林石化公司 建修公司，吉林 吉林 132021；2.中國(guó)石油吉林石化公司 電石廠，吉林 吉林 132021)

DG25-50×12型多級(jí)鍋爐給水泵是中國(guó)石油吉林石化公司化肥廠合成氣車間的一個(gè)重要設(shè)備，在合成氣生產(chǎn)工藝中，將高處蓄水槽內(nèi)溫度90～104 ℃的除鹽水進(jìn)入該泵。在電動(dòng)機(jī)2 980 r/min帶動(dòng)下，以25 m3/h、6 MPa的壓力輸入到鍋爐中去，保證鍋爐正常的運(yùn)行。如此泵運(yùn)行中出現(xiàn)故障特別是軸密封填料泄漏嚴(yán)重，就會(huì)影響泵的運(yùn)行，進(jìn)而影響鍋爐的運(yùn)行，因此泵在生產(chǎn)中起著重要作用。長(zhǎng)期以來(lái)，采用填料函形式密封，填料使用壽命短，泄漏頻繁，密封效果不好，填料密封在給水泵等主要設(shè)備上的問(wèn)題越來(lái)越突出，影響了泵的長(zhǎng)周期運(yùn)行，甚至給裝置穩(wěn)定生產(chǎn)帶來(lái)隱患。通過(guò)將填料密封改為機(jī)械密封等改進(jìn)措施很好的解決了這一問(wèn)題，保證了裝置的長(zhǎng)周期運(yùn)行。

1 泄漏原因分析

1.1 螺栓預(yù)緊力不足

填料壓蓋通過(guò)螺栓緊力將填料壓入填料函中，以提高填料密度和填充各部微小縫隙，達(dá)到密封效果，詳見(jiàn)圖1。

由于螺栓緊力不足，填料得不到壓緊而密度不夠，部分微小縫隙還存在，當(dāng)泵內(nèi)注入水時(shí)，水就會(huì)從縫隙中泄漏。因此，預(yù)緊力不足是造成泄漏的原因之一。

圖1 填料密封裝置圖

1.2 填料選用不當(dāng)

在種類繁多的填料中，選用不當(dāng)就會(huì)出現(xiàn)了填料泄漏現(xiàn)象，有時(shí)緊固壓蓋螺栓未能見(jiàn)效，檢修更換過(guò)的填料中發(fā)現(xiàn)使用12 mm×12 mm浸油石棉填料與填料函內(nèi)壁接觸較好，但填料與軸套接觸處填料有磨損，編織繩斷裂，填料體積明顯減少而失去密封作用。更換同樣填料使用周期僅為數(shù)天。因運(yùn)行周期短，改為棉線浸油填料和含金屬絲纖維填料，分別使用后周期有所延長(zhǎng)，但也存在著不足，拆卸時(shí)可見(jiàn)填料內(nèi)環(huán)有同樣的磨損。同時(shí)軸套外圓上出現(xiàn)深淺不同的若干條圓環(huán)形磨痕。這些磨痕的產(chǎn)生影響了裝配后軸向密封的嚴(yán)密性，導(dǎo)致泵在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的泄漏。

1.3 潤(rùn)滑不好

填料生產(chǎn)加工自身有潤(rùn)滑性能，應(yīng)用中隨著填料彈性降低及密度的增加，壓緊力使填料發(fā)生塑性變形，對(duì)軸套的徑向力也隨之增加，油液被擠出，在軸套與填料接觸面產(chǎn)生潤(rùn)滑作用，在此泵內(nèi)水的溫度較高，填料浸出的油與水混合隨著泄漏而逐漸流失掉，失去潤(rùn)滑作用，填料與軸的摩擦逐漸加大，使兩密封面間出現(xiàn)縫隙而達(dá)不到密封效果。

1.4 軸套表面硬度不夠

在運(yùn)行中多次出現(xiàn)過(guò)因填料泄漏較大而被迫停車檢修現(xiàn)象。檢查發(fā)現(xiàn)，與軸套接觸面填料內(nèi)環(huán)側(cè)形成一層較硬的焦化膜，焦化膜的產(chǎn)生失去了填料的彈性，不能均勻地充滿與軸套的間隙中，同時(shí)對(duì)應(yīng)的軸套也磨出了凹凸不平的環(huán)形磨損面。軸套也因磨損嚴(yán)重而報(bào)廢。最初軸套材質(zhì)為表面強(qiáng)度較低的灰鑄鐵，因損壞更換頻繁。后改為強(qiáng)度較高的灰鑄鐵，強(qiáng)度有所增加，但也出現(xiàn)不同程度磨損，由此可見(jiàn)軸套表面強(qiáng)度不夠，磨損就會(huì)加劇，泄漏就會(huì)增加，詳見(jiàn)圖2。

圖2 填料與軸套磨損處

1.5 螺栓緊力過(guò)大

在更換填料過(guò)程中，當(dāng)填料函內(nèi)的填料已滿，此時(shí)填料彈性較大、密度較小，隨著緊力的增加填料被壓縮，彈性變小、密度變大，填料壓蓋進(jìn)入填料函內(nèi)就會(huì)深一些，緊固的余量將會(huì)減小，出現(xiàn)泄漏緊固的余地將變小。當(dāng)松開(kāi)填料壓蓋再裝入1～2根相同的填料對(duì)其預(yù)緊，運(yùn)行時(shí)填料函內(nèi)靠外邊的填料因螺栓緊力很容易發(fā)熱或出現(xiàn)焦糊味，稍松螺栓，現(xiàn)象即可消失。此時(shí)填料內(nèi)圈部分磨損，在運(yùn)行一段時(shí)間后填料處泄漏量又逐漸增加。經(jīng)過(guò)數(shù)次消漏預(yù)緊，當(dāng)緊力達(dá)到一定程度后，填料性會(huì)能逐漸下降，漏量越來(lái)越大，隨著螺栓緊力的增大，個(gè)別螺栓絲扣強(qiáng)度減弱出現(xiàn)脫扣現(xiàn)象，而使填料軸套密封失效。

1.6 冷卻水的影響

填料函內(nèi)的水環(huán)通常注入冷卻水，在此泵中起2個(gè)作用，一是阻止外界的空氣進(jìn)入泵內(nèi)，保證泵內(nèi)的真空度。二是冷卻填料及軸套。由于長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行冷卻水管內(nèi)水垢、異物等原因出現(xiàn)冷卻水量過(guò)小或堵塞現(xiàn)象，致使填料函內(nèi)溫度增高，填料加快磨損和老化，使用壽命產(chǎn)生不利的影響。

1.7 軸向串動(dòng)所帶來(lái)的影響

多級(jí)泵在生產(chǎn)中產(chǎn)生波動(dòng)及其它原因開(kāi)、停泵，都會(huì)產(chǎn)生軸向串動(dòng)，原來(lái)填料與軸套磨合成環(huán)形凹凸不平的對(duì)應(yīng)關(guān)系，由軸的串動(dòng)發(fā)生了軸向?qū)?yīng)關(guān)系的變化，即增大了填料與軸套的間隙使泄漏加劇。這種現(xiàn)象多發(fā)生在填料幾次預(yù)緊后開(kāi)泵、停泵過(guò)程中。

1.8 泵轉(zhuǎn)子振動(dòng)對(duì)填料的影響

轉(zhuǎn)子的振動(dòng)超過(guò)規(guī)定值時(shí)對(duì)泵會(huì)產(chǎn)生極大的影響，由此引發(fā)其它故障也較多，振動(dòng)是檢修中常見(jiàn)的故障。在給水泵運(yùn)行中也出現(xiàn)過(guò)多次振動(dòng)，軸承失效、聯(lián)軸器不對(duì)中、轉(zhuǎn)子不平衡、泵內(nèi)產(chǎn)生氣蝕等原因造成填料的泄漏。當(dāng)同軸度超差較大時(shí)，軸會(huì)產(chǎn)生偏心轉(zhuǎn)動(dòng)，填料與軸接觸會(huì)出現(xiàn)徑向一邊松、一邊緊的現(xiàn)象，松的一邊出現(xiàn)間隙而泄漏、緊的一邊接觸壓力增大而嚴(yán)重磨損，使填料失去密封性能，見(jiàn)圖3。

圖3 軸偏心示意圖

性能減弱的填料無(wú)法消除間隙，漏量在短時(shí)間內(nèi)即可增大。

1.9 裝配質(zhì)量的影響

裝配質(zhì)量對(duì)填料的泄漏也是一個(gè)不可忽視的問(wèn)題，在給水泵填料裝配中出現(xiàn)過(guò)填料切割無(wú)角度、邊不齊，有的接口短形成不了環(huán)形，接口裝配方向相同或相近，放置不均勻，填料壓蓋傾斜，螺栓緊力不一樣或一次用力較大沒(méi)有預(yù)留量等，試運(yùn)行時(shí)多次消漏，或漏量較大而無(wú)法消除等。

1.10 填料泄漏對(duì)其它部件的影響

填料函的泄漏對(duì)泵影響是較大的，在給水泵多次檢修中，近半數(shù)都與填料有關(guān)，因填料泄漏，水的溫度高，熱量通過(guò)軸的傳遞及水從間隙中進(jìn)入軸承箱內(nèi)油質(zhì)變壞，使軸承溫度升高，造成軸承的損壞。填料檢修需要停泵、開(kāi)泵，多級(jí)泵葉輪因壓差所產(chǎn)生軸向推力作用于平衡盤(pán)端面上，兩端面之間發(fā)生多次摩擦而降低其使用壽命。停開(kāi)一次泵就需要開(kāi)關(guān)數(shù)個(gè)大小不等的閥門(mén)，因長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行個(gè)別閥門(mén)出現(xiàn)開(kāi)關(guān)不嚴(yán)、卡澀及損壞都將對(duì)生產(chǎn)運(yùn)行帶來(lái)不利影響。

2 解決方案

由于機(jī)械密封具有密封可靠,密封狀態(tài)穩(wěn)定,泄漏量小,其泄漏量一般為填料密封的1%。使用壽命長(zhǎng)，在熱水介質(zhì)中一般可達(dá)2年或更長(zhǎng)時(shí)間。摩擦功率消耗小，機(jī)械密封摩擦功率為填料密封的10%～50%。軸或軸套基本上不受磨損，抗振性好，對(duì)旋轉(zhuǎn)軸的振動(dòng)、偏擺以及軸對(duì)密封腔的偏斜不敏感。維修周期長(zhǎng)，端面磨損后可自動(dòng)補(bǔ)償，一般情況下不需要經(jīng)常性的維修。適用范圍廣，機(jī)械密封可用于低溫、高溫、真空、高壓，不同轉(zhuǎn)速，以及各種腐蝕性介質(zhì)和含顆粒狀介質(zhì)等的密封?，F(xiàn)今許多工廠的“無(wú)泄漏”需要，填料密封無(wú)法達(dá)到此要求。同時(shí)經(jīng)常維護(hù)或更換對(duì)工廠也會(huì)造成損失，而機(jī)械密封基本能滿足此要求。

因此將原來(lái)的填料密封更換為機(jī)械密封，較好的解決了所有的泄漏問(wèn)題。

3 取得的效果

機(jī)械密封在給水泵中成為一個(gè)重要組成部件。此次密封裝置的改進(jìn)，由機(jī)械密封取代了填料密封，使密封結(jié)構(gòu)有了徹底的改變。通過(guò)實(shí)施運(yùn)行至現(xiàn)在，沒(méi)有因此而停泵，減少了開(kāi)停泵次數(shù)及檢修頻次。在正常情況下，機(jī)械密封做到了不泄漏，這主要是4個(gè)密封面在起作用：靜環(huán)“O”型密封圈密封，動(dòng)環(huán)“O”型密封圈密封，密封端蓋橡膠石棉墊密封等3處為靜密封，靜環(huán)密封面與動(dòng)環(huán)密封面貼合一處為動(dòng)密封，是主要的密封。此處的密封運(yùn)行后至今沒(méi)有做過(guò)一次檢修，與填料密封比超過(guò)了使用壽命。摩擦功率損耗小，軸和軸套無(wú)磨損，靜環(huán)與動(dòng)環(huán)密封面為光滑鏡面耐磨損、摩擦阻力小，從電機(jī)電流強(qiáng)度可以看出：填料密封時(shí)電機(jī)電流強(qiáng)度為160A，改用機(jī)械密封后電機(jī)電流強(qiáng)度為150A，在同等負(fù)荷條件下電流下降10A，為降低能耗創(chuàng)造了條件。對(duì)軸的振動(dòng)和軸向串動(dòng)適應(yīng)性強(qiáng)，因工藝運(yùn)行的需要，在開(kāi)停泵過(guò)程中，存在著不同的振動(dòng)和軸向串動(dòng)，在機(jī)械密封補(bǔ)償緩沖機(jī)構(gòu)作用下，能保證動(dòng)、靜環(huán)密封面貼合密封，保證了泵的長(zhǎng)周期運(yùn)行。

4 結(jié) 論

通過(guò)將填料密封改為機(jī)械密封，較好的解決了填料函的泄漏問(wèn)題，通過(guò)實(shí)際運(yùn)行，使用機(jī)械密封后降低了系統(tǒng)泄漏率和檢修費(fèi)用，明顯地減少停車次數(shù)和延長(zhǎng)了運(yùn)行周期，保證了裝置的長(zhǎng)周期運(yùn)行。

[ 參 考 文 獻(xiàn) ]

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