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石油庫泵用機械密封故障探討

2018-10-16

胡昌平

　　【摘　要】今年來，在石油庫設施設備中，機泵是整個油庫運行的關鍵設備，承擔著油品輸入、輸出的使命。同時對機修來說，機泵的維修故障率也是Z高。其中機械密封的維修又是其中Z主要的維修項目，通常一個在正常使用壽命之類的機泵，損壞的都是機械密封件。本文主要探討了石油庫泵用機械密封故障。

　　【關鍵詞】石油庫泵；機械密封；故障
　　一、前言
　　機械密封作為軸與泵殼的密封的關鍵點，它維護的好壞直接關系到設備整個使用周期。在日常的檢維修作業(yè)中，我們常常存在誤區(qū)，不能徹底的認識和了解密封的實質，常常以拆解更換為主。本篇就日常維護保養(yǎng)檢修中機械密封的相關問題進行闡述，希望能對我們的設備維護有裨益。

　　二、機械密封的認識
　　機械密封是一種旋轉機械的軸封裝置主要用于李新本、離心機、反應釜、壓縮機等需要軸封的設備。它主要由動環(huán)和靜環(huán)組成，輔助密封件主要有“O”形圈、”X”形圈、矩形柔性石墨等，彈力補償機構主要由彈簧、推環(huán)、彈簧座及鍵、螺釘構成。機封按結構可分為單端面、雙端面、平衡型、非平衡型、任意旋向、固定旋向等類型。

　　機封的主要原理是靠一對或數(shù)對垂直于軸作相對滑動的端面在流體壓力和補償機構的彈力（或磁力）作用下保持貼合并配以輔助密封而達到阻漏的軸封裝置。機封需要有足夠的強度、剛度，有良好的耐熱沖擊能力，較小的摩擦系數(shù)，并要有良好的自潤滑性。有時為了對機封進行良好的潤滑，設計了專門的軸封箱。

　　三、機封主要故障及泄漏情況
　?。ㄒ唬C械密封泄漏點主要有：
　　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。
　　一般來說，軸套外伸的軸間、密封端蓋與泵體間的泄漏比較容易發(fā)現(xiàn)和解決，但需細致觀察，特別是當工作介質為液化氣體或高壓、有毒有害氣體時，相對困難些。其余的泄漏直觀上很難辯別和判斷，須在長期管理、維修實踐的基礎上，對泄漏癥狀進行觀察、分析、研判，才能得出正確結論。

　?。ǘ┬孤┰?br /> 　　1.密封面打開
　　在修理機械密封時，85%的密封失效不是因磨損造成，而是在磨損前就已泄漏了。
　　當密封面一打開，介質中的固體微粒在液體壓力的作用下進入密封面，密封面閉合后，這些固體微粒就嵌入軟環(huán)（通常是右墨環(huán)）的面上，這實際成了一個“砂輪”會損壞硬環(huán)表面。

　　由于動環(huán)或橡膠圈緊固在軸（軸套）上，當軸串動時，動環(huán)不能及時貼合，而使密封面打開，并且密封面的滯后閉合，就使固體微粒進入密封面中。
　　同時軸（軸套）和滑動部件之間也存在有固體微粒，影響橡膠圈或動環(huán)的滑動（相對動密封點，常見故障）。另外，介質也會在橡膠圈與軸（軸套）磨擦部位產(chǎn)生結晶物，在彈簧處也會存有固體物質，都會使密封面打開。

　　2.過熱
　　因密封面上會產(chǎn)生熱，故橡膠圈使用溫度應低于設計規(guī)范。氟橡膠和聚四氟乙烯的使用溫度為216℃，丁晴橡膠的使用溫度為162℃，雖然它們都能承受較高的溫度，但因密封面產(chǎn)生的熱較高，所以橡膠圈有繼續(xù)硫化的危險，Z終失去彈性而泄漏。（冷區(qū)考慮冷脆）

　　密封面之間還會因熱引起介質的結晶，如結碳，造成滑動部件被粘住和密封面被凝結。而且有些聚合物因過熱而焦化，有些流體因過熱而失去潤滑等甚至閃火。
　　過熱除能改變介質的狀況外，還會加劇它的腐蝕速率。引起金屬零件的變形，合金面的開裂，以及某些鍍層裂縫，設計應選用平衡型機械密封，以降低比壓防止過熱。
　　3.超差
　　正確的裝配公差，對于安裝機械密封是很必要的，軸（軸套）必須有合適的表面粗糙度和正確的尺寸，但制造者很少提供公差數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)對安裝來講都是很關鍵的。（依靠經(jīng)驗和常識）

　　機械密封的尺寸精度及形位公差必須符合圖紙要求，超差將會導致密封提前失效。
　?。ㄈ┬孤┰蚍治?br /> 　　1.安裝靜試時泄漏。機械密封安裝調試好后，一般要進行靜試，觀察泄漏量。如泄漏量較小，多為動環(huán)或靜環(huán)密封圈存在問題；泄漏量較大時，則表明動、靜環(huán)摩擦副間存在問題。在初步觀察泄漏量、判斷泄漏部位的基礎上，再手動盤車觀察，若泄漏量無明顯變化則靜、動環(huán)密封圈有問題；如盤車時泄漏量有明顯變化則可斷定是動、靜環(huán)摩擦副存在問題；如泄漏介質沿軸向噴射，則動環(huán)密封圈存在問題居多，泄漏介質向四周噴射或從水冷卻孔中漏出，則多為靜環(huán)密封圈失效。此外，泄漏通道也可同時存在，但一般有主次區(qū)別，只要觀察細致，熟悉結構，一定能正確判斷。

　　2.試運轉時出現(xiàn)的泄漏。泵用機械密封經(jīng)過靜試后，運轉時高速旋轉產(chǎn)生的離心力，會抑制介質的泄漏。因此，試運轉時機械密封泄漏在排除軸間及端蓋密封失效后，基本上都是由于動、靜環(huán)摩擦副受破壞所致。引起摩擦副密封失效的因素主要有：

　?。?）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；
　?。?）對安裝機械密封時壓縮量過大，導致摩擦副端面嚴重磨損、擦傷；
　?。?）動環(huán)密封圈過緊，彈簧無法調整動環(huán)的軸向浮動量；
　?。?）靜環(huán)密封圈過松，當動環(huán)軸向浮動時，靜環(huán)脫離靜環(huán)座；
　?。?）工作介質中有顆粒狀物質，運轉中進人摩擦副，探傷動、靜環(huán)密封端面；
　?。?）設計選型有誤，密封端面比壓偏低或密封材質冷縮性較大等。上述現(xiàn)象在試運轉中經(jīng)常出現(xiàn)，有時可以通過適當調整靜環(huán)座等予以消除，但多數(shù)需要重新拆裝，更換密封。

　　3.正常運轉中突然泄漏。離心泵在運轉中突然泄漏少數(shù)是因正常磨損或已達到使用壽命，而大多數(shù)是由于工況變化較大或操作、維護不當引起的。
　?。?）抽空、氣蝕或較長時間憋壓，導致密封破壞；
　?。?）對泵實際輸出量偏小，大量介質泵內(nèi)循環(huán)，熱量積聚，引起介質氣化，導致密封失效；
　　（3）回流量偏大，導致吸人管側容器（塔、釜、罐、池）底部沉渣泛起，損壞密封；
　?。?）對較長時間停運，重新起動時沒有手動盤車，摩擦副因粘連而扯壞密封面；
　?。?）介質中腐蝕性、聚合性、結膠性物質增多；
　　（6）環(huán)境溫度急劇變化；
　?。?）工況頻繁變化或調整；
　?。?）突然停電或故障停機等。離心泵在正常運轉中突然泄漏，如不能及時發(fā)現(xiàn)，往往會釀成較大事故或損失，須予以重視并采取有效措施。
　　四、泵用機械密封檢修中的幾個誤區(qū)
　　1.彈簧壓縮量越大密封效果越好。其實不然，彈簧壓縮量過大，可導致摩擦副急劇磨損，瞬間燒損；過度的壓縮使彈簧失去調節(jié)動環(huán)端面的能力，導致密封失效。
　　2.動環(huán)密封圖越緊越好。其實動環(huán)密封圈過緊有害無益。一是加劇密封圈與軸套間的磨損，過早泄漏；二是增大了動環(huán)軸向調整、移動的阻力，在工況變化頻繁時無法適時進行調整；三是彈簧過度疲勞易損壞；四是使動環(huán)密封圈變形，影響密封效果。

　　3.靜環(huán)密封圈越緊越好。靜環(huán)密封圈基本處于靜止狀態(tài)，相對較緊密封效果會好些，但過緊也是有害的。一是引起靜環(huán)密封因過度變形，影響密封效果；二是靜環(huán)材質以石墨居多，一般較脆，過度受力極易引起碎裂；三是安裝、拆卸困難，極易損壞靜環(huán)。

　　4.葉輪鎖母越緊越好。機械密封泄漏中，軸套與軸之間的泄漏（軸間泄漏）是比較常見的。一般認為，軸間泄漏就是葉輪鎖母沒鎖緊，其實導致軸間泄漏的因素較多，如軸間墊失效，偏移，軸間內(nèi)有雜質，軸與軸套配合處有較大的形位誤差，接觸面破壞，軸上各部件間有間隙，軸頭螺紋過長等都會導致軸間泄漏。鎖母鎖緊過度只會導致軸間墊過早失效，相反適度鎖緊鎖母，使軸間墊始終保持一定的壓縮彈性，在運轉中鎖母會自動適時鎖緊，使軸間始終處于良好的密封狀態(tài)。

　　5.新的比舊的好。相對而言，使用新機械密封的效果好于舊的，但新機械密封的質量或材質選擇不當時，配合尺寸誤差較大會影響密封效果；在聚合性和滲透性介質中，靜環(huán)如無過度磨損，還是不更換為好。因為靜環(huán)在靜環(huán)座中長時間處于靜止狀態(tài)，使聚合物和雜質沉積為一體，起到了較好的密封作用。

　　6.拆修總比不拆好。一旦出現(xiàn)機械密封泄漏便急于拆修，其實，有時密封并沒有損壞，只需調整工況或適當調整密封就可消除泄漏。這樣既避免浪費又可以驗證自己的故障判斷能力，積累維修經(jīng)驗提高檢修質量。

來源：《商品與質量：房地產(chǎn)研究》，2014 (3)