中間再循環(huán)水泵機械密封泄露原因探討

摘要：某廠凝結(jié)水系統(tǒng)裝有一臺中間再循環(huán)水泵，經(jīng)過檢查后發(fā)現(xiàn)水泵軸封處嗤水，泄漏量較大，需要盡快處理。維護人員接到通知后，辦理了工作票對中間再循水泵進行解體檢查。文章對中間再循環(huán)水泵機械密封泄露原因進行了探討。

關(guān)鍵詞：中間再循環(huán)水泵；機械密封；泄露原因；壓縮量；軸套 文獻標識碼：A

中圖分類號：TH136 文章編號：1009-2374（2017）06-0163-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.06.082

1 系統(tǒng)簡介

某廠凝結(jié)水系統(tǒng)裝有一臺中間再循環(huán)水泵，主要為凝結(jié)水精處理系統(tǒng)前置過濾器至凝結(jié)水高速混床提供沖洗水源。系統(tǒng)配有旁路系統(tǒng)。在高速混床投運前必須先用中間再循環(huán)水泵進行沖洗，當氫電導(dǎo)率、電導(dǎo)率、硅等指標化驗合格后，高速混床才能投入運行，將凝結(jié)水輸送至凝結(jié)水母管，再經(jīng)過低壓加熱器輸送至除氧器。泵的型號為AZ150-500A，單級單吸懸臂式離心泵，過流部分的材質(zhì)是S30408不銹鋼。

2 事件經(jīng)過

運行人員在現(xiàn)場沖洗高速混床，投運中間再循水泵，檢查發(fā)現(xiàn)水泵軸封處嗤水，泄漏量較大，需盡快處理，現(xiàn)運行的高速混床還有6小時失效，如不能將B混床沖洗合格，凝結(jié)水如走旁路系統(tǒng)會影響凝結(jié)水品質(zhì)。維護人員接到通知后辦理工作票對中間再循水泵進行解體檢查。解體后，檢查測量機械密封壓縮量4.7mm（標準3.2～5.0mm）檢查機械密封軸套沒有磨損痕跡、用外徑千分尺和內(nèi)外徑千分尺測量軸套外內(nèi)徑尺寸，尺寸在合格范圍內(nèi)。檢查軸套0形圈沒有老化、腐蝕、破損、變形現(xiàn)象。檢查機械密封動靜環(huán)面無裂紋、有輕度磨損現(xiàn)象。動靜環(huán)內(nèi)0形圈同樣沒有出現(xiàn)老化、腐蝕、破損等現(xiàn)象。同時在解體過程中，拆卸葉輪并帽螺母時，檢查并帽四氟墊片沒有嚴重變形。在未檢查出問題的情況下，決定更換機械密封和軸套，領(lǐng)用一套新的0形圈進行更換，并決定將機械密封壓縮量調(diào)整至標準值的上限5.0mm。

安裝機械密封后中間再循環(huán)水泵投入試運行，水泵在啟動階段軸封處有微滲現(xiàn)象發(fā)生，當運行5分鐘后軸封處由微滲變成線狀泄露量。15分鐘后，水泵機械密封開始甩水。

服務(wù)水泵再次大修，機封壓縮量進一步增加，由上次的5.2mm調(diào)整到6.5mm，設(shè)備回裝后試運發(fā)現(xiàn)機封已無泄露。至此，機械密封泄露問題得以徹底解決。

3 原因分析

由于解體時沒有發(fā)現(xiàn)問題，水泵進行試運轉(zhuǎn)過程中，又出現(xiàn)機械密封泄漏現(xiàn)象。可能出現(xiàn)的原因有以下四種：（1）泵體靜環(huán)腔室有砂眼；（2）靜環(huán)腔室與泵體連接螺栓力矩值緊力不均勻，造成泵體與靜環(huán)腔室不同心；（3）軸套0形圈在安裝過程中經(jīng)過軸臺時由于凡士林涂抹不均勻被軸臺切斷；（4）機械密封失效。

再次辦理工作票，對中間再循水泵進行解體檢查，檢查靜環(huán)腔室與泵體連接的四顆螺栓力矩值一致。不存在靜環(huán)腔室與泵體不同心現(xiàn)象。泵體靜環(huán)腔室解體后做金屬探傷滲透檢查，沒有發(fā)現(xiàn)靜環(huán)腔室有砂眼、裂紋等缺陷。從軸上取出軸套，拆除軸套上的機械密封。檢查軸套內(nèi)二道0形圈和動靜環(huán)內(nèi)0形圈完好無損傷。排除了上述三種原因后，著重對水泵機械密封進行檢查和分析：

3.1 從機械密封工作原理分析

機械密封是一種依靠彈性元件對動、靜環(huán)端面密封副的預(yù)緊和介質(zhì)壓力與彈性元件壓力的壓緊而達到密封的軸向端面密封裝置。泵正常工作時，動環(huán)與靜環(huán)之間的軸向間隙非常狹窄，在兩個環(huán)的配合面之間形成了一層極薄的液體膜，起著冷卻和潤滑端面的作用。同時水泵轉(zhuǎn)動時機械密封的動環(huán)端面與靜環(huán)端面相互貼合并相對運動而組成一個密封空間，它能有效防止泵體內(nèi)的水泄漏。當動、靜環(huán)端面圓周晃度大超過0.07mm以上時，動靜環(huán)面貼合形成間隙，也能造成機械密封泄漏。

3.2 從機械密封結(jié)構(gòu)上分析

中間再循環(huán)水泵的機械密封組件是由動環(huán)、靜環(huán)、傳動銷、彈簧、彈簧座、防轉(zhuǎn)銷、動環(huán)0形圈、靜環(huán)0形圈等部件組成。當泵進水時，進口電動閥沒有遵循從開度10%～30%等過渡，一下全開勢必造成動環(huán)彈簧受到擠壓，在開泵時發(fā)生彈簧不回座的情況從而造成泄漏。機械密封結(jié)構(gòu)，如圖1所示。

從機械密封結(jié)構(gòu)圖中可以分析出：（1）密封副密封面處泄露a處泄露；（2）靜環(huán)與壓蓋的輔助密封件b處泄露；（3）動環(huán)與軸（或軸套）的輔助密封c處泄露；（4）壓蓋與密封箱體之間靜密封d處泄露；（5）軸套與軸靜密封e處泄露；（6）動環(huán)鑲嵌結(jié)構(gòu)配合f處泄露。

其中，a、b、c三處為動密封，a處密封面是主要密封面，是決定機械密封摩擦、磨損和密封性能的關(guān)鍵，同時也決定機械密封的工作壽命。據(jù)統(tǒng)計，機械密封的泄露約有80%～95%是由于密封端面密封副造成的；b、c處是輔助密封面，是決定機械密封密封性和動環(huán)追隨性的關(guān)鍵，特別是c處密封面，首先要防止因銹蝕、水垢、結(jié)焦等原因而造成的動環(huán)無法動彈；d、e、f處為靜密封，應(yīng)根據(jù)介質(zhì)選用相容材料的密封墊或相應(yīng)的配合。

根據(jù)現(xiàn)場中間再循環(huán)水泵機械密封結(jié)構(gòu)分析，從泄漏情況判斷，兩次泄露點應(yīng)為密封副密封面處泄露。

綜合以上情況，分析造成機封泄露的原因有：（1）安裝過程中，密封面損壞；（2）密封沒有壓縮量；（3）密封端面變形嚴重；（4）安裝時端面沒有處理干凈，有異物。

3.3 機械密封失效從泵體振動情況分析

對振動的分析可以判斷出不平衡及不同心等問題，經(jīng)現(xiàn)場觀察，中間再循環(huán)水泵運行時并無異常振動。

3.4 機械密封失效從水泵運行聲音分析

根據(jù)異音情況可以判斷出是否存在抽空、汽蝕等現(xiàn)象，端面液膜汽化（閃蒸），潤滑液膜不足，密封上有零件脫落或雜物落在密封腔內(nèi)，未對中或葉輪及泵軸動平衡不良，汽蝕、軸承有問題等缺陷。

3.5 從機械密封泄露狀態(tài)分析

泄露狀態(tài)主要觀察停泵時的泄露情況、開泵時的泄露情況、泄露量的大小及形態(tài)以及泄露與軸轉(zhuǎn)速、介質(zhì)壓力、溫度等的關(guān)系。通過觀察，發(fā)現(xiàn)機械密封呈柱狀泄露，轉(zhuǎn)速變化過程中，泄漏量變化不明顯。

4 處理措施

第一次機封拆卸后，檢查機械密封各零部件，密封面無損傷，機械密封室內(nèi)部無異物，動靜環(huán)端有輕度磨損現(xiàn)象。此可以確定是機械密封磨損后造成動、靜環(huán)面之間形成間隙，當中間再循環(huán)水泵在轉(zhuǎn)動過程中，由于動靜環(huán)相互貼合不緊密，未能形成一個有效的密封端面，造成中間再循環(huán)水泵內(nèi)部壓力水向外泄漏。在進行更換新機械密封、軸套及一套新0形圈后。還是出現(xiàn)甩水現(xiàn)象，雖然做了大量細致的檢查工作，也未檢查出造成機封泄漏的原因，為此從機械密封失效機理出發(fā)，從機械密封原理和結(jié)構(gòu)入手，深入分析決定調(diào)整機械密封壓縮量。通過查閱大量資料和圖紙，得出增大機械密封壓縮量超出生產(chǎn)廠家給定的標準范圍?？赡茉斐芍虚g水泵電流過載，壓縮量過大造成動環(huán)與靜環(huán)之間相互貼合緊密形成液體膜極薄，當水泵運轉(zhuǎn)時造成機械密封燒損。為了進一步判斷是由于機械密封壓縮量造成的泄漏，決定先將機械密封壓縮量調(diào)整至5.1mm，然后制作壓磅專用工具，將壓力升至中間隙水泵工作壓力的1.25倍，盤動泵轉(zhuǎn)子，靈活無卡澀，靜置10分鐘后，再次盤動泵轉(zhuǎn)子，靈活無卡澀，觀察軸封處有介質(zhì)從機械密封處滲出并呈線狀泄漏。通過此次試驗可以清晰得出，是由于壓縮量造成。當將壓縮量調(diào)整到5.9mm時，盤動泵轉(zhuǎn)子卡澀現(xiàn)象，靜置10分鐘后，再次盤動泵轉(zhuǎn)子，卡澀加劇，檢查軸封處無滲水現(xiàn)象。如果就此運行，會出現(xiàn)中間水泵電機過載和機械密封燒損。如何解決此現(xiàn)象，就不能單純從機械密封壓縮量入手，通過對機械密封軸套與泵軸臺長度測量得出，軸套與軸臺配合端面位置相應(yīng)縮短0.72mm。為驗證，將上次更換下來的舊軸套（與軸臺配合）端面車削0.50mm。將機械密封壓縮量調(diào)整5.3mm（超標0.30mm）后，安裝壓磅專用工具，葉輪腔室注水，將壓力升至工作壓力的1.25倍，靜置10分鐘，盤動泵轉(zhuǎn)子靈活，無卡澀，觀察機械密封腔室處無滲水現(xiàn)象。

通過上述處理，中間再循環(huán)水泵試轉(zhuǎn)30分鐘，檢查中間水泵機械密封無泄漏和滲水現(xiàn)象。

5 結(jié)語

中間再循環(huán)水泵的泄漏故障，造成效率的下降和能量損失。它表現(xiàn)的形式就是造成凝結(jié)水品質(zhì)的下降，也給機組的經(jīng)濟、安全穩(wěn)定運行帶來隱患。

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作者簡介：朱玉?。?971-），男，安徽淮南平圩發(fā)電有限責任公司汽機部技師。

（責任編輯：小 燕）