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關(guān)于加熱爐進料泵機械密封故障的思考

　　1 機械密封故障原因分析

　　該機械密封的故障現(xiàn)象主要表現(xiàn)為機械密封的驅(qū)動端和非驅(qū)動端軸套向環(huán)境側(cè)發(fā)生了過量的軸向位移，導(dǎo)致機械密封波紋管的壓縮量和密封斷面比壓遠大于設(shè)計要求值，若在該情況下起動機泵，則會在很短的時間內(nèi)燒壞機械密封，導(dǎo)致機械密封突然泄漏。通過對出現(xiàn)該異常情況前對機泵所做的各項操作進行初步分析可以得知引起軸套過量位移的可能原因主要有以下兩方面。

　　(1)溫度沖擊在機泵預(yù)熱過程中，當機泵和機械密封在較短時間內(nèi)從常溫升高至350℃左右時，軸套和軸都會出現(xiàn)熱膨脹，由于軸套和軸材質(zhì)不同，所以兩者的熱膨脹變形量也不同，當軸向環(huán)境側(cè)的膨脹量大于軸套向環(huán)境側(cè)的膨脹量時，軸和軸套之間就出現(xiàn)相對移動。

　　(2)壓力沖擊 機械密封腔設(shè)計壓力為3kgf/cm2(1kgf/cm2=0.1MPa，下同)，加熱爐進料泵是通過連接在運行泵出口的DN50的預(yù)熱線進行預(yù)熱。由于運行泵出口壓力高達41kgf/cm2，若預(yù)熱線閥門開度過大，則會使密封腔內(nèi)壓力急劇升高，機械密封軸套在介質(zhì)的推力作用下會向環(huán)境側(cè)發(fā)生移動。

　　對該機械密封拆卸檢查后發(fā)現(xiàn)只有固定軸套的頂絲以及與頂絲接觸的軸表面有嚴重的磨損，其他零部件完好無損。從該機械密封的結(jié)構(gòu)圖可以看出，軸套與軸之間的約束只有6條頂絲，其目的是限制軸套與軸之間的軸向和周向相對位移，軸套在密封腔內(nèi)的部分為自由端，沒有軸肩的約束，因此當機械密封受到溫度沖擊時，軸和軸套會受熱膨脹，軸套較大的熱膨脹變形會朝著自由端。軸套和軸之間有頂絲固定，因此軸的膨脹會引起軸套在向自由端膨脹的同時向環(huán)境側(cè)移動。由于機械密封在設(shè)計時已全考慮了熱膨脹變形量，因此即使當介質(zhì)溫度升至峰值值，泵軸的軸向膨脹量也不足以引起軸與軸套之間發(fā)生超額的相對位移，況且軸套與軸之間的間隙很小，這個數(shù)量級的熱介質(zhì)不足以使軸出現(xiàn)可以導(dǎo)致軸與軸套之間產(chǎn)生很大位移的熱膨脹量。

　　正常情況下軸套在介質(zhì)壓力F介、隔離液壓力作用在軸套上的合力F合、波紋管彈性力F、大氣壓力Fa以及頂絲與軸之間的摩擦力f的共同作用下處于平衡狀態(tài)，如下式所示：F介+F合+F+Fa+ f=0在軸套和軸之間沒有相對位移之前F合+F + Fa值為常數(shù)，從上式可以看出，若密封腔內(nèi)介質(zhì)壓力F介持續(xù)變大，在軸套和軸之間沒有相對位移之前f的值便相應(yīng)變大，但f的峰值值fmax是由擰緊軸套頂絲時的旋緊程度決定的一個固定值，因此當F介持續(xù)變大到超過fmax值后，軸套和軸之間便出現(xiàn)相對位移。于此同時波紋管開始受到壓縮，F(xiàn)值變大，F(xiàn)的變化量平衡了(F介-fmax)，使軸套和軸之間停止相對移動，因此破壞這種平衡狀態(tài)的原因只有密封腔內(nèi)介質(zhì)壓力的突然上升。

　　2 加熱爐進料泵機械密封常見故障的預(yù)防措施

　　對于在高溫、高壓及高流量工況下運行的加熱爐進料泵來說，機械密封的使用壽命和使用可靠性至關(guān)重要，具有高壽命、高可靠性的機械密封是機泵長周期安全生產(chǎn)的必要條件。機械密封屬于動密封，也是機泵運行過程中較為容易出現(xiàn)故障的部位，因此，科學(xué)的檢修安裝、設(shè)備運行過程中的正確使用、實時檢查維護以及故障排除非常必要。

　　1.機械密封日常檢查與維護

　　機泵運行期間對機械密封部位進行檢查和維護非常重要，通過檢查可以及時發(fā)現(xiàn)并排除機械密封在運行中存在的問題，避免因某些異常因素造成對機械密封嚴重的損傷。定期檢查P—110/1、2的運行和備用情況，檢查確保plan32系統(tǒng)沖洗蠟油的壓力和流量正常，定期檢查、清理plan32系統(tǒng)管線入口Y形過濾器，定期校驗溫度計和壓力表;檢查隔離液系統(tǒng)壓力，進、出口溫度及溫差，隔離液冷卻器進、出口溫度及溫差，及時向隔離液系統(tǒng)補壓或更換隔離液，定期檢查、清理隔離液冷卻器;檢查軸套與軸間隙、軸套和密封大蓋間隙內(nèi)是否有泄漏及泄漏物特征;檢查確認備用機泵按操作規(guī)程要求預(yù)熱良好，避免機械密封在預(yù)熱過程中受到壓力沖擊，定期按泵運行時旋向盤車檢查泵轉(zhuǎn)子各部件;檢查機泵運行狀態(tài)，避免機泵在汽蝕和抽空狀態(tài)下運行。

　　2.機泵檢修前和檢修完畢重新投用前注意事項

　　機泵因其他原因需要檢修時，為了盡可能地保護機械密封不受損傷，在機泵檢修需蒸汽吹掃前以及檢修完畢重新投用前一定要嚴格按要求進行相應(yīng)處理，要求機泵需檢修時應(yīng)在停用plan32系統(tǒng)后及時給隔離液系統(tǒng)泄壓，并在泄壓過程中檢查DCS報警系統(tǒng)是否按設(shè)定值報警，泄壓完畢后用充氣工具檢查隔離液系統(tǒng)蓄能器壓力是否達到規(guī)定值;機泵檢修蒸汽吹掃前應(yīng)保證plan32系統(tǒng)沖洗至少30min，盡可能趕盡密封腔內(nèi)的渣油。

　　3.嚴防進料泵受到壓力沖擊

　　上述分析得知加熱爐進料泵機械密封出現(xiàn)故障的原因是機械密封在預(yù)熱過程中受到了壓力沖擊。加熱爐進料泵預(yù)熱介質(zhì)來自運行泵出口，進入泵體的介質(zhì)流量通過DN50的閥門手動控制，由于介質(zhì)壓力大，閥后沒有壓力表和流量控制措施，不同操作人員的經(jīng)驗及操作方法也不盡相同，因此機泵預(yù)熱的操作和管理難度大。為了避免機泵在以后的預(yù)熱過程中可能出現(xiàn)的壓力沖擊隱患，應(yīng)在預(yù)熱線閥后增設(shè)限流孔板和壓力表，方便操作人員隨時觀察進入泵體的預(yù)熱介質(zhì)壓力，防止因手動控制不當引起壓力過高，保證進入泵體的介質(zhì)壓力不會對機械密封造成損傷。

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