关于DG25-50×12型多级泵填料函泄漏问题的分析与改进

2014-06-09王崇锡付忠吉丛港先

化工科技 2014年5期

王崇锡,付忠吉,于富，丛港先

(1.中国石油吉林石化公司建修公司，吉林吉林 132021；2.中国石油吉林石化公司电石厂，吉林吉林 132021)

DG25-50×12型多级锅炉给水泵是中国石油吉林石化公司化肥厂合成气车间的一个重要设备，在合成气生产工艺中，将高处蓄水槽内温度90～104 ℃的除盐水进入该泵。在电动机2 980 r/min带动下，以25 m3/h、6 MPa的压力输入到锅炉中去，保证锅炉正常的运行。如此泵运行中出现故障特别是轴密封填料泄漏严重，就会影响泵的运行，进而影响锅炉的运行，因此泵在生产中起着重要作用。长期以来，采用填料函形式密封，填料使用寿命短，泄漏频繁，密封效果不好，填料密封在给水泵等主要设备上的问题越来越突出，影响了泵的长周期运行，甚至给装置稳定生产带来隐患。通过将填料密封改为机械密封等改进措施很好的解决了这一问题，保证了装置的长周期运行。

1 泄漏原因分析

1.1 螺栓预紧力不足

填料压盖通过螺栓紧力将填料压入填料函中，以提高填料密度和填充各部微小缝隙，达到密封效果，详见图1。

由于螺栓紧力不足，填料得不到压紧而密度不够，部分微小缝隙还存在，当泵内注入水时，水就会从缝隙中泄漏。因此，预紧力不足是造成泄漏的原因之一。

图1 填料密封装置图

1.2 填料选用不当

在种类繁多的填料中，选用不当就会出现了填料泄漏现象，有时紧固压盖螺栓未能见效，检修更换过的填料中发现使用12 mm×12 mm浸油石棉填料与填料函内壁接触较好，但填料与轴套接触处填料有磨损，编织绳断裂，填料体积明显减少而失去密封作用。更换同样填料使用周期仅为数天。因运行周期短，改为棉线浸油填料和含金属丝纤维填料，分别使用后周期有所延长，但也存在着不足，拆卸时可见填料内环有同样的磨损。同时轴套外圆上出现深浅不同的若干条圆环形磨痕。这些磨痕的产生影响了装配后轴向密封的严密性，导致泵在运转时的泄漏。

1.3 润滑不好

填料生产加工自身有润滑性能，应用中随着填料弹性降低及密度的增加，压紧力使填料发生塑性变形，对轴套的径向力也随之增加，油液被挤出，在轴套与填料接触面产生润滑作用，在此泵内水的温度较高，填料浸出的油与水混合随着泄漏而逐渐流失掉，失去润滑作用，填料与轴的摩擦逐渐加大，使两密封面间出现缝隙而达不到密封效果。

1.4 轴套表面硬度不够

在运行中多次出现过因填料泄漏较大而被迫停车检修现象。检查发现，与轴套接触面填料内环侧形成一层较硬的焦化膜，焦化膜的产生失去了填料的弹性，不能均匀地充满与轴套的间隙中，同时对应的轴套也磨出了凹凸不平的环形磨损面。轴套也因磨损严重而报废。最初轴套材质为表面强度较低的灰铸铁，因损坏更换频繁。后改为强度较高的灰铸铁，强度有所增加，但也出现不同程度磨损，由此可见轴套表面强度不够，磨损就会加剧，泄漏就会增加，详见图2。

图2 填料与轴套磨损处

1.5 螺栓紧力过大

在更换填料过程中，当填料函内的填料已满，此时填料弹性较大、密度较小，随着紧力的增加填料被压缩，弹性变小、密度变大，填料压盖进入填料函内就会深一些，紧固的余量将会减小，出现泄漏紧固的余地将变小。当松开填料压盖再装入1～2根相同的填料对其预紧，运行时填料函内靠外边的填料因螺栓紧力很容易发热或出现焦糊味，稍松螺栓，现象即可消失。此时填料内圈部分磨损，在运行一段时间后填料处泄漏量又逐渐增加。经过数次消漏预紧，当紧力达到一定程度后，填料性会能逐渐下降，漏量越来越大，随着螺栓紧力的增大，个别螺栓丝扣强度减弱出现脱扣现象，而使填料轴套密封失效。

1.6 冷却水的影响

填料函内的水环通常注入冷却水，在此泵中起2个作用，一是阻止外界的空气进入泵内，保证泵内的真空度。二是冷却填料及轴套。由于长时间运行冷却水管内水垢、异物等原因出现冷却水量过小或堵塞现象，致使填料函内温度增高，填料加快磨损和老化，使用寿命产生不利的影响。

1.7 轴向串动所带来的影响

多级泵在生产中产生波动及其它原因开、停泵，都会产生轴向串动，原来填料与轴套磨合成环形凹凸不平的对应关系，由轴的串动发生了轴向对应关系的变化，即增大了填料与轴套的间隙使泄漏加剧。这种现象多发生在填料几次预紧后开泵、停泵过程中。

1.8 泵转子振动对填料的影响

转子的振动超过规定值时对泵会产生极大的影响，由此引发其它故障也较多，振动是检修中常见的故障。在给水泵运行中也出现过多次振动，轴承失效、联轴器不对中、转子不平衡、泵内产生气蚀等原因造成填料的泄漏。当同轴度超差较大时，轴会产生偏心转动，填料与轴接触会出现径向一边松、一边紧的现象，松的一边出现间隙而泄漏、紧的一边接触压力增大而严重磨损，使填料失去密封性能，见图3。

图3 轴偏心示意图

性能减弱的填料无法消除间隙，漏量在短时间内即可增大。

1.9 装配质量的影响

装配质量对填料的泄漏也是一个不可忽视的问题，在给水泵填料装配中出现过填料切割无角度、边不齐，有的接口短形成不了环形，接口装配方向相同或相近，放置不均匀，填料压盖倾斜，螺栓紧力不一样或一次用力较大没有预留量等，试运行时多次消漏，或漏量较大而无法消除等。

1.10 填料泄漏对其它部件的影响

填料函的泄漏对泵影响是较大的，在给水泵多次检修中，近半数都与填料有关，因填料泄漏，水的温度高，热量通过轴的传递及水从间隙中进入轴承箱内油质变坏，使轴承温度升高，造成轴承的损坏。填料检修需要停泵、开泵，多级泵叶轮因压差所产生轴向推力作用于平衡盘端面上，两端面之间发生多次摩擦而降低其使用寿命。停开一次泵就需要开关数个大小不等的阀门，因长时间运行个别阀门出现开关不严、卡涩及损坏都将对生产运行带来不利影响。

2 解决方案

由于机械密封具有密封可靠,密封状态稳定,泄漏量小,其泄漏量一般为填料密封的1%。使用寿命长，在热水介质中一般可达2年或更长时间。摩擦功率消耗小，机械密封摩擦功率为填料密封的10%～50%。轴或轴套基本上不受磨损，抗振性好，对旋转轴的振动、偏摆以及轴对密封腔的偏斜不敏感。维修周期长，端面磨损后可自动补偿，一般情况下不需要经常性的维修。适用范围广，机械密封可用于低温、高温、真空、高压，不同转速，以及各种腐蚀性介质和含颗粒状介质等的密封。现今许多工厂的“无泄漏”需要，填料密封无法达到此要求。同时经常维护或更换对工厂也会造成损失，而机械密封基本能满足此要求。

因此将原来的填料密封更换为机械密封，较好的解决了所有的泄漏问题。

3 取得的效果

机械密封在给水泵中成为一个重要组成部件。此次密封装置的改进，由机械密封取代了填料密封，使密封结构有了彻底的改变。通过实施运行至现在，没有因此而停泵，减少了开停泵次数及检修频次。在正常情况下，机械密封做到了不泄漏，这主要是4个密封面在起作用：静环“O”型密封圈密封，动环“O”型密封圈密封，密封端盖橡胶石棉垫密封等3处为静密封，静环密封面与动环密封面贴合一处为动密封，是主要的密封。此处的密封运行后至今没有做过一次检修，与填料密封比超过了使用寿命。摩擦功率损耗小，轴和轴套无磨损，静环与动环密封面为光滑镜面耐磨损、摩擦阻力小，从电机电流强度可以看出：填料密封时电机电流强度为160A，改用机械密封后电机电流强度为150A，在同等负荷条件下电流下降10A，为降低能耗创造了条件。对轴的振动和轴向串动适应性强，因工艺运行的需要，在开停泵过程中，存在着不同的振动和轴向串动，在机械密封补偿缓冲机构作用下，能保证动、静环密封面贴合密封，保证了泵的长周期运行。