泵密封组件失效原因分析与改进方案研究

高路

摘 要：泵密封性能低，使水由泵的高压级向低压级流动，形成水流在泵内循环。经过分析是因为泵密封组件失效。基于此，笔者提出将泵密封组件的材料由原来的铸铁改为填充尼龙，以提高泵的密封性能，保证泵的工作能力。

关键词：泵;密封组件;填充尼龙

中图分类号：TH32文献标识码：A文章编号：1003-5168（2018）29-0043-03

Abstract： The low sealing performance of the pump makes the water flow from the high-pressure stage to the low-pressure stage of the pump， forming a water flow circulation in the pump. After analysis， it is because of the failure of the pump seal assembly. Based on this， the author proposed to change the material of pump sealing components from cast iron to filled nylon， so as to improve the sealing performance of the pump and ensure its working capacity.

Keywords： pump;sealing assembly;filled nylon

1 研究背景

机械密封是液体机械和动力机械中不可缺少的零部件，其直接影响机器设备和企业的安全生产，特别是在石油化工企业，对保证设备运转可靠性、装置连续生产具有重要意义。

随着密封技术的不断发展，对密封的要求也越来越高，新技术、新概念、新产品、新材料、新工艺和新标准不断出现，高参数（高温、高压、高速、大直径）、高性能（零泄漏、无油润滑）和高水平（高PV值、大型剖分式、监控）的密封产品不断被研制出来。为了延长工艺装置的检修周期和操作周期，要求机械密封的工作寿命由1年延长至3年甚至更长。

在泵的机械密封中，由于摩擦副工作中旋转速度高，承受一定的压力，加之介质的腐蚀性和温度变化等因素的影响，对泵的机械密封组件提出以下几方面要求。

①泵机械密封力学性能方面：具有较高的弹性模量、强度及[PV]值，较低的摩擦系数和线膨胀系数，优良的耐磨性和自润滑性以良好的不渗透性等[1]。

②泵机械密封腐蚀性能方面：具有良好的化学稳定性，能防止因介质的腐蚀、磨蚀、溶解和溶胀等导致的损坏。

③泵机械密封热力性能方面：具有良好的导热性、耐热性、耐寒性和温度突变的适应性。

2 泵的结构特性及存在问题分析

2.1 结构特性

此泵用在合成氨生产中，是供水洗塔洗涤合成氨气体中CO2用水的专用设备，是14M×4×12联动泵，介质为水，流量900m3/h，入口压力0.23MPa，出口压力3.8～4.2MPa，一轴四级叶轮，每级叶轮间的密封组件为密封环和大小保护环相互咬合组成密封装置，共6套8环封闭四级叶轮间水流[2]。

2.2 问题分析

密封组件的材料均为铸铁，用于密封四级叶轮间不同压力的水。因铸铁材料易磨损，耐腐蚀性能差，大大降低了密封性能，使泵高压级的水流向低压级的水腔，水在泵内循环，导致水洗塔的打水量少，洗涤CO2能力差，设备运行不稳定，严重影响产品的质量。因此，为了增强水洗塔的洗涤能力，降低CO2含量，一是定期清理塔内60m3的填料并进行部分更换;二是每年返冲清洗水洗塔;三是增开水洗塔的的台数，以增加气体洗涤的量，多开泵的台数，以提高打水量;四是频繁更换泵的密封环，提高泵的打水量[3]。采用这些方法对水洗塔进气量进行处理，既浪费人力、物力和财力，又不能保证设备长周期稳定运行。

3 改进方案

3.1 改进方案设计

根据设备的结构特性和存在的问题，密封组件以机械强度高、耐疲劳性能突出、耐热性能好、摩擦系数小、耐腐蚀的尼龙材料为主材，并添加硬度较高的玻璃纤维和润滑性能好、强度及刚度较高、承载能力及耐磨性好的二硫化钼材料，从而增强密封组件的耐磨性能和抗腐蚀性能，提高泵叶轮间的密封能力。同时，将原来保护环的间隙量由原来的0.6～0.7mm提升为0.9～1.1mm，满足材料的吸水膨胀量[4]。改进前后材料性能见表1。

3.2 改进效果

应用Graphpad Prism 6（ GraphPad Software， Inc.， La Jolla， CA， USA）软件对改进前后的生产工艺参数进行统计分析，数据是用均数±标准差表示的。在研究中，每一组内样本的个数为24个，每一组样本数据都是正態分布的。笔者采用方差分析（Students t-test）来分别比较改造前和改造后水洗塔洗气量、总水量和气体中CO2含量之间的差别，如图1、图2和图3所示。假设检验是双尾，P值小于0.05即认为有统计学意义[5]。通过分析，改进后水洗塔的洗气量比改造成前增加，总水量减少，气体中CO2含量减少，工艺状态良好。在保证生产能力的同时，减少了设备台数，节约了能源，降低了成本，提高了经济效益。

4 结论

通过对泵密封组件材料的改进，水洗塔洗涤能力得到提高，CO2气体洗涤量控制在2.0%范围内，比改造前减小，延长了泵的检修周期，减少了材料费、检修费和电费及水费，泵的运行周期提高了3倍，保证生产长周期安全稳定运行，提高了经济效益。

参考文献：

[1]魏龙.密封技术[M].北京：化学工业出版社，2010.

[2]蔡仁良.过程装备液体密封[M].北京：化学工业出版社，2012.

[3]顾永泉.流体动密封[M].成都：成都科出技大学出版社，2011.

[4]顾永泉.流体动密封[M].北京：石油大学出版社，2011.

[5]袁周，黄志坚.工业泵常见故障及维修技巧[M].北京：化学工业出版社，2011.