氨水泵机械密封失效原因及改造

2015-05-25杨胜

氮肥与合成气 2015年2期

关键词：轴套密封面端面

杨胜

(云南解化清洁能源开发有限公司解化化工分公司云南开远661600)

氨水泵机械密封失效原因及改造

杨胜

(云南解化清洁能源开发有限公司解化化工分公司云南开远661600)

1 存在问题

云南解化清洁能源开发有限公司解化化工分公司烟气脱硫系统采用氨法脱硫工艺。氨水经加压送入吸收塔与锅炉烟气充分接触，将污染物SO2回收再利用，2台IHE80-50-250型氨水泵为单臂单级悬臂式离心泵，介质为污氨水(氨质量分数12%～22%、少量酚类及少量粉尘颗粒)。该氨水泵自2009年2月投入运行后，故障率比较高，运行周期基本在20～30d，检修较频繁，严重制约着烟气脱硫系统的稳定运行。

2 原机械密封失效统计

原氨水泵机械封密封采用了平衡型双端面密封(见图1)，机械密封密封面动环和静环材质均为碳化硅。根据日常检修记录，该氨水泵主要故障是机械密封失效，2009年至2012年机械密封失效部位频次统计见表1。

图1 氨水泵机原平衡型双端面密封结构

表1 2009年至2012年机械密封失效部位频次统计

从表1中可以看出，在机械密封失效的比例中，动环、静环密封面磨损严重导致密封失效的比例较大，合计占总失效比例的48.28%。对该氨水泵同步更换轴套的频次及失效轴套磨损情况进行检查后发现，由于轴套磨损严重，轴套的平均寿命在2～3个月。

3 原机械密封失效的原因及分析

3.1 冷却水水质的影响

用于离心泵机械密封的冷却水一般采用流动且无杂质的软水，冷却水在动、静环密封面上形成一层非常薄的液膜，同时带走机械密封运行时产生的热量，以延长机械密封寿命。该氨水泵机械密封所用的冷却水为钙镁离子含量较高的硬水且含有微量颗粒(水处理系统中的吸附剂碎渣)。水垢会影响机械密封内弹簧性能的正常发挥，且弹簧越小影响越明显;冷却水中的颗粒一旦进入密封面，必定导致密封面磨损加剧，是密封面磨损严重的主要原因。

3.2 瞬间轴向窜动对机械密封的影响

氨水泵采用Y系列三相交流电动机和梅花弹性联轴器。氨水泵在停运和启动时，可能会产生的瞬间轴向窜动，而瞬间轴向窜动量的大小与电机电压、氨水泵出入口瞬间压力差等多种因素有关，瞬间轴向窜动量对机械密封的使用寿命有一定的影响。

3.3 机械密封装配难度大，影响其使用寿命

检修质量的优劣直接影响到机械密封的使用寿命，尤其是平衡型双端面密封在装配时对技术要求更高，机械密封与机械密封室的尺寸是配套的，并且在轴套上无定位点，导致机械密封的装配难度大。若一只机械密封的弹簧收缩量过小时，另一只机械密封的弹簧收缩量则过大，弹簧收缩量过大的机械密封被损坏的概率更高。

3 改造措施

由于在烟气脱硫系统区域内未铺设无杂质的软水系统管线以及冷却设施，故无法改造冷却水系统，只能对机械密封进行了改造，将原来的平衡型双端面机械密封改为大弹簧式单端面机械密封(见图2)，取消外供冷却水，避免了水质对机械密封的影响。

图2 大弹簧式单端面机械密封

大弹簧式单端面机械密封比原双端面机械密封更具有优势:①对于氨水泵启停时产生的瞬间轴向窜动，大弹簧变化的空间较大，可以大幅度地削弱了其瞬间冲击力;②直径较大的弹簧环绕在轴套上，运转时避免了介质中灰尘颗粒的积集，同时减少了氨的挥发量;③通过对轴套的改进，大幅度降低了机械密封的安装难度，同时延长机械密封使用寿命;④采用自冷却的方式进行改造，节省了外供冷却水的费用。

改造前、后轴套示意见图3和图4，轴与机械密封密封面示意见图5。经过有关计算校验，该数据符合工艺要求。

图3 改造前轴套示意

图4 改造后轴套示意

图5 轴与机械密封密封面示意

与原轴套相比，改造后的轴套具有以下优势:①轴套上有机械密封座，机械密封安装方便，避免了机械密封因自锁螺栓松动后移而导致机械密封失效;②机械密封弹簧弹力减弱后，在机械密封上添加适当的垫子即可缩小其间距，增加弹簧弹力;③轴套尾部直径适当缩小，增加了流通面积，有助于机械密封冷却。

2013年11月，运用该改造方案对第1台氨水泵进行改造。改造后，设备运行正常。2014年3月更换动环和静环O形圈时检查了动、静环密封面机械密封，无明显磨损。更换O形圈后回装，运行至2014年4月，因动环和静环密封面上有明显的磨损，机械密封失效;轴套无明显磨损，可继续使用。

2014年1月，采用同样方法对第2台氨水泵进行改造。改造后，机械密封一直运行至2014年5月，因动环和静环密封面上有明显磨损，机械密封失效;轴套无明显磨损，可继续使用。2014年4月，对ZA50-2200A型浓缩泵的机械密封、轴套及机械密封压盖等采用以上改造思路进行了改造，机械密封使用寿命由原来的30～50d提高至100d以上。

氨水泵使用大弹簧式单端面机械密封后，运行效果较好。改造前、后2种机械密封实际使用情况对比见表2。