渣浆泵机械密封频繁失效原因分析及对策

2012-08-29黄世岸

装备制造技术 2012年8期

关键词：排泥轴封冲洗

黄世岸

（广西华银铝业有限公司矿山部，广西德保 533700）

广西华银铝业有限公司矿山部排泥加压站的排泥泵，采用三级加压方式，往4.5 km外的尾矿库输送泥浆，每年输送浓度为30%左右的泥浆达900多万m3，在矿山生产中发挥重要作用。

渣浆泵型号为150ZGB-120AP，流量400m3/h，扬程100m，3台泵串联使用，共4组12台。渣浆泵轴封装置采用集装式ZMHZ型机械密封，利用辅助冲洗系统外加轴封水，其冲洗水随渣浆一起输送，如图1所示。

图1 ZMHZ型机械密封装配图

1 生产现状

随着产量提高，2011年初渣浆泵开始频繁出现机械密封过早失效故障，寿命偏短，平均寿命仅400台时左右；维修率高，仅2011年上半年就更换机封28套。频繁更换机封，消耗大量人力物力，同时对生产的连续性造成很大影响。

2 原因分析

机械密封又叫端面密封，是由至少一对垂直于旋转轴线的端面在流体压力和补偿机构弹力（或磁力）的作用，以及辅助密封的配合下，保持贴合，并相对滑动而构成的防止流体泄漏的装置。

机械密封过早失效，一般是由于选型不对、品质不良、泵振动偏大、泵轴的轴向窜量大、没有辅助冲洗系统或辅助冲洗系统设置不合理、检修维护不良等因素造成。失效泄漏点主要有5处：

（1）轴套与轴间的密封；

（2）动环与轴套间的密封；

（3）动、静环间密封；

（4）对静环与静环座间的密封；

（5）密封端盖与泵体间的密封。

经过分析判断，矿山渣浆泵机械密封基本上均为动、静环间密封失效泄漏。

分析其原因有以下几点：

2.1 机械密封装配、操作及维护不当

检修更换安装机械密封时，压缩量过大或过小，不能保持密封面清洁，用工具敲打密封元件，造成损伤和破坏，辅助密封圈（包括动环密封圈和静环密封圈）安装不到位等，都会造成机械密封过早失效；操作中，因抽空、气蚀、憋压等异常现象，引起较大的轴向力，使动、静环接触面分离，导致密封破坏。经检查分析，维修、操作不善，的确造成了部分机封的非正常损坏。

2.2 辅助冲洗系统设置不合理

机械密封的辅助冲洗系统，是非常重要的，其可以有效地保护密封面，起到冷却、润滑、冲走杂物等作用。如果辅助系统设置不当，则会造成冲洗液中有杂质，冲洗液的流量、压力不够，达不到密封效果。

华银铝矿山排泥渣浆泵机械密封辅助冲洗系统，采用两台型号为D20-35×9多级离心泵并联使用提供轴封水，供水方式为并联供水，同时往12台渣浆泵供应轴封水。如图2所示。

图2 辅助冲洗系统

（1）轴封供水方式不合理。按照设计要求，外接轴封水压力一般应高于泵出口压力0.1～0.2MPa，轴封水量0.7 L/s。矿山排泥系统轴封泵扬程315m，泵出口压头可达3.0MPa以上。

排泥泵出口压力为：一级泵约1.0MPa，二级泵约1.8MPa，三级泵2.5～2.7MPa。目前排泥渣浆泵机械密封泄漏，主要集中出口压力最高的第三级泵，占机封总故障的80%左右。

分析认为，随着公司2010年40万t氧化铝提产技改的完成，矿山产量提高，排泥量相应的也增加，原本2用2备的排泥泵，很多时候都需要开启3组泵，原来轴封供水方式为并联，往一二三级泵同时供应轴封水，开启两组以上排泥泵时，由于设备台数较多，轴封水路存在分流减压作用，第三级泵机封所需的轴封水压力与流量均不足，机封频繁过早失效。

（2）轴封泵进口管路布置不合理。轴封泵进水管与矿山回水池及强力搅拌槽清水补充管道，处在同一管道，且轴封泵进水口排在最末端。在实际生产中，回水池或清水搅拌槽大量补充清水时，会造成轴封泵进水不足，从而做功不足，甚至打空，轴封水压及流量均偏低，不能满足排泥渣浆泵，尤其是第三级泵机械密封轴封需要，造成机械密封过早失效。

（3）轴封水路没有清理装置。轴封水路末端没有安装放空装置，机封失效时，有时可能会造成泥浆倒灌进轴封水路总管，而检修维护时，也可能会在管路中留下一些焊渣等杂质，如不能定时清理，运转中进入摩擦副，探伤动、静环密封端面，会造成机封过早失效。

分析认为，辅助冲洗系统设置不合理，2台轴封泵难以胜任4组排泥加压泵轴封水需要，三级泵出口压力偏大，与一、二级泵共管使用轴封水，效果不好。