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反應(yīng)器進(jìn)料泵機械密封失效分析及改進(jìn)

　　1 機械密封簡介

　　機械密封又稱端面密封，是采用兩個密封元件即動環(huán)和靜環(huán)安裝在垂直軸的光潔而平直的表面上，在介質(zhì)的靜壓力和彈簧力的作用下，相互結(jié)貼作相對運動而達(dá)成密封的目的。

　　1.1 機械密封的主要特點

　　(1)泄漏量可以限制到很少。只要主密封面的表面粗糙度和平直度能保證達(dá)到要求，只要材料耐磨性好，機械密封可以達(dá)到很少泄露量，甚至達(dá)到看不見泄漏。

　　(2)壽命長。在機械密封中，主要磨損部分是密封摩擦副端面。因為密封端面的磨損量在正常工作條件下不大，一般可以連續(xù)使用1~2 a，個別場合也有用到5~10 a。

　　(3)運轉(zhuǎn)中不用調(diào)整。由于機械密封靠彈簧力和流體壓力使摩擦副貼合，在運轉(zhuǎn)中自動保持接觸，裝配后就不用像普通軟填料那樣需要調(diào)整。

　　(4)耐震性比徑向密封好。一般在n=3 000 r/min下峰值振幅不超過0.05 mm。

　　(5)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，拆裝不便。

　　2 介質(zhì)溫度和雜質(zhì)對密封的影響

　　本案例中P-GA-104泵轉(zhuǎn)數(shù)6 400 r/min，流量105 m3/h，介質(zhì)為環(huán)己烷和乙烯的混合溶液，介質(zhì)黏度大;潤滑性差;工作壓力大;運轉(zhuǎn)速度高;介質(zhì)中可能含有雜質(zhì);機泵輸送介質(zhì)的以上特點，對于機械密封的長期性安全運轉(zhuǎn)是不利的。特別是P-GA-104泵，當(dāng)輸送介質(zhì)的溫度升高時，機械密封密封腔的溫度將升高，動環(huán)、靜環(huán)端面溫度升高，動環(huán)、靜環(huán)端面溫度升高，動環(huán)和靜環(huán)端面間的液膜受熱破壞，使動靜環(huán)的端面產(chǎn)生強烈摩擦，致使密封失效;由于密封沖洗介質(zhì)中可能有懸浮顆粒雜質(zhì)，機械密封在運轉(zhuǎn)過程中，這些雜質(zhì)進(jìn)入動靜密封面，使動靜環(huán)端面因雜質(zhì)磨損而造成密封失效。

　　2.1 施工、安裝對機械密封的影響

　　據(jù)專家對密封失效原因統(tǒng)計：由于密封本身原因僅占34.5%，而由于安裝和使用方面的原因占41.6%。由此可見，密封失效排一位原因并非密封本身的問題，很大程度上取決于安裝和使用方面的原因。

　　由于反復(fù)判斷停泵原因，對反應(yīng)器進(jìn)料泵P-GA-104泵動靜密封反復(fù)拆裝導(dǎo)致動靜環(huán)接觸表面不平，安裝時碰損傷、損壞密封面,造成在工作中密封面急劇摩擦，泄漏量逐漸加大。

　　2.2 密封材料對密封失效的影響

　　摩擦副所用的材料耐磨性差、摩擦系數(shù)大都會縮短機械密封的使用壽命。反應(yīng)器進(jìn)料泵P-GA-104泵，南北兩側(cè)的密封泄漏量，北側(cè)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于南側(cè)原因為選用了國產(chǎn)密封進(jìn)口密封，在同等非正常工作條件下，國產(chǎn)密封耐用性遠(yuǎn)比進(jìn)口密封差。

　　2.3 工藝條件對密封失效的影響

　　本案例提到的兩次密封失效，直接原因都是由于入口堵塞造成的。一次入口堵塞后，拆檢看見的只是一個點，一塊小硬物堵在泵入口，為保生產(chǎn)及時復(fù)位后運行也正常，泵入口有濾網(wǎng)，我們也對濾網(wǎng)進(jìn)行了更換清掃。二次密封失效后，判斷為管線內(nèi)有樹脂掛壁。車間拆檢從P-103出口至P-104入口管線，清理管線內(nèi)掛壁的樹脂后復(fù)位。

　　3 密封改進(jìn)措施

　　3.1 引入干氣密封

　　干氣密封是20世紀(jì)60年代末期從氣體動軸承的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種新型非接觸式密封。該密封利用流體動力學(xué)原理，通過在密封端面上開設(shè)動壓槽而實現(xiàn)密封端面的非接觸運行。干氣密封初次是為解決高速離心壓縮機軸封問題而出現(xiàn)的，由于密封非接觸運行，因此密封摩擦副材料基本不受pv值的限制，特別適合作為高速、高壓設(shè)備的軸封。

　　3.1.1 干氣密封與機械密封的結(jié)構(gòu)對比

　　(1)機械密封的零件數(shù)量多，要求精度高，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。特別是在裝配方面較困難，拆裝時要從軸端抽出密封環(huán)，一定要把機械部分轉(zhuǎn)子部分全部拆解。

　　(2)干氣密封結(jié)構(gòu)包含有靜環(huán)、動環(huán)組件(旋轉(zhuǎn)環(huán))、副密封O形圈、靜密封、彈簧和彈簧座(腔體)等零部件。靜環(huán)位于不銹鋼彈簧座內(nèi)，用副密封O形圈密封。彈簧在密封無負(fù)荷狀態(tài)下使靜環(huán)與固定在轉(zhuǎn)子上的動環(huán)組件配合。

　　3.1.2 干氣密封比機械密封的優(yōu)勢

　　干氣密封與接觸式機械密封串聯(lián)使用，機械密封為主密封，干氣密封為次密封。干氣密封與主密封間通入氮氣，保證主密封具有一定背壓，變大密封端面液相面積，改善端面潤滑條件，很大地延長主密封的使用壽命。主密封泄漏的工藝介質(zhì)隨密封氣排入火炬，保證工藝介質(zhì)不向大氣泄漏，是一種環(huán)保型密封。主密封失效后，干氣密封短時間內(nèi)起到主密封作用，防止工藝介質(zhì)向大氣大量泄漏。

　　3.2 結(jié)合HSE管理體系進(jìn)行科學(xué)管理

　　為了平穩(wěn)、安全的保證正常運行，結(jié)合HSE管理體系的實際，選擇定期填寫故障發(fā)生頻率分類表，任何系統(tǒng)的故障和造成這一故障的元素之間都存在著必然的因果關(guān)系。故障模式及影響分析(FMEA)就是從這種因果關(guān)系出發(fā)，找出系統(tǒng)潛在的故障原因，分析故障原因?qū)ο到y(tǒng)造成的影響，并采取措施減少和預(yù)防故障對系統(tǒng)造成的影響。

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