好试析合成氨系统泵用机械密封的问题和解决途径

苏华

【摘  要】在合成氨等化学生产系统的运行过程中，泵是一种使用范围广泛，精度要求较高的设备，要避免在生产环节中出现不必要的问题，减少对生产流程的影响。

【关键词】合成氨;机械密封;化工

离心泵在合成氨生产过程过程中，是常用而又发生故障率比较高的一种设备，其能否正常运转，直接关系到整个系统的安全稳定运行。在离心泵发生的故障中，机械密封的故障出现频率最高，机械密封发生泄露的情况下，会影响到正常生产，或者由于无法及时解决问题导致重大安全事故[1]。对于机械密封在生产过程中出现的问题及时加以解决，是提升产品生产水平的必要保证。

1、机械密封的组成和工作原理

机械密封装置主要由四个部分的元件构成：一是动环和静环组成的摩擦端面，这也是主要的密封件。二是辅助密封件，也就是密封圈。三是压紧件，通常指弹簧或者推环。四是由弹簧座或者固定螺钉组成的传动件。其工作原理主要是在动环和静环中间产生的液体膜的作用下，达到密封的目的。压紧件的作用是使泵在非工作条件下也能保持密封介质不产生外漏。而辅助密封件则可以将上述各元件之间的间隙进行密封，同时在工作循环中起到缓冲作用。

2、泄露现象分析

虽然各种泵的机械密封型号存在较大差异，但是综合泄露点的情况来说，主要分布在以下几处：轴套与轴间、动环与轴间、动静环之间、静环与静环之间、密封端盖与泵体之间。这些在生产运行过程中经常发生泄露的地方，有些易于观察和判断，有些则需要具有相应的技术基础和维修经验，才能得出准确的结论。在判断泄露情形时，需要从三个运行阶段进行判断：安装静试时进行观察、试运转时进行观察、正常运转时进行观察。在安装静试时发生的泄露，一般容易判断并进行处理，在试运转时发生泄露多是由于动静环之间密封出现问题，要结合厂家技术人员的判断进行及时处理。如果在正常运转时发生泄露，则需要对磨损较为严重或者达到使用寿命的的元件进行更换，避免因维护不及时而产生更大的损失。

3、影响泄露的原因和对应措施

机械密封泄露大多不是由于自身原因造成的，而是在外部条件的作用下，使其产生密封不足而产生的泄露[2]。综合起来，这些原因主要有以下几点。

3.1 泵轴的轴向窜量大

在泵的设计和制造过程中，由于机械密封的弹簧压力方面的原因，往往会使泵轴产生较大的窜量。在平衡盘的启动、停机或者机械的运转发生异常情形时，也会造成轴向的窜量过大。由于在生产过程中，生产流程大多是不间断的进行，会使平衡盘和平衡环之间由于磨损较大，通常会造成间隙过大，从而使机械密封的轴向窜量增大。

对于这方面的问题，一种方案是改变平衡盘的设计结构，另一种方案是科学设计平衡鼓，确保其能平衡掉大部分的轴向力。

3.2 轴向力偏大

轴向力偏大的主要原因大多是由于在泵的设计过程中，没有按照相应的技术要求进行轴向力平衡设计，或者在泵的制造、安装和使用过程中，轴向力长期作用于同一个方向，不能完全被消除掉。

对于这种情况，在产品出厂之间必须做好相应的检测工作，将问题解决在上线运转之前，使轴向力平衡机构能够良好的运转，避免给机械密封造成损害。

3.3 泵轴的挠度过大

泵轴的挠度过大的现象大多是集中在卧式多级离心泵上，在泵的工作过程中，机械密封安装的位置出产生较大的挠度，造成密封面与相邻结构之间不能均匀受力，从而造成密封效果不佳。对于这种问题，一般可以从减少两端轴承距离、增加泵轴的直径或者提高泵轴的材料等级等三个方面入手进行解决。此外，在设备采购过程中，还要要求厂家提供泵轴挠度的相关检验计算资料。

3.4 辅助冲洗系统出现问题

机械密封的辅助冲洗系统，是确保在泵的运行过程中，对整个密封结构起到冷却、润滑、保持清洁等方面的作用，从而有效的保护密封面，在辅助冲洗系统配置不合理或者维护人员倒入的冲洗液中含有杂质，也会使机械密封结构失去应有的作用。

在泵的设计制造过程中，要严格按照相关标准进行辅助冲洗标准的设计，在满足不同型号的产品操作要求下，对各种管路和附件进行合理的配置。在泵的运行过程中，密封辅助系统的合理配置，能夠大大延长密封系统的可靠性和寿命。

3.5 密封系统振动过大

在泵的运行过程中，由于其他零部件出现问题，例如泵轴设计不合理、轴承的精度不够、安装位置不平衡等方面的因素，会影响到机械密封的作用，使其产生振动过大，从而导致密封效果不佳。

针对这方面的问题，除了在产品的设计过程中，做好相关的设计工作之外，做泵的使用过程中，要做好各种设备的安装工作，严格按照程序和技术要求进行安装，消除相应的振动源[3]。同时在生产、操作、维修和机械调节过程中，要针对不同的情况进行检测，避免出现因操作不当产生振动源。

3.6 泵进口气蚀性能不佳

如果泵在安装不合理、泵的进口出现气蚀性能不佳或者发生超速运转的情况下，就会使泵的进口处发生气蚀，从而使液体中出现气泡，造成机械密封面的外表面破损。此外还会造成动静环之间形成间歇性的流动膜，破坏密封性能。

对于这方面的问题，要加强现场试验和安装方面的规范要求，在操作过程中，也要注意合理操作，尽量避免进口气蚀出现偏差。

3.7 泵体本身加工精度不够

泵体加工精度不够包括两个方面，一是密封件本身加工精度不够，这方面的问题一般都比较容易发现并解决。另一方面是泵体其他结构加工精度不够，也会对密封件产生相应的影响。

对于这两方面的问题，都要求生产厂家在产品的设计过程中，严格执行相关的国家标准，确保生产的产品，在质量在达到使用要求的情况下，才能进入出厂环节。

4、结束语

要切实解决泵的机械密封问题，必须要求在泵的选择采购过程中严把质量关，在安装过程中要注意外部条件对机械密封效果可能造成的影响，在配置完善的机械密封辅助系统的基础上，做好设备的日常和维护工作，采取切实可行的措施，不断提升机械密封的效果，从而保障设备的安全稳定运行。

参考文献：

[1]包鹏飞，冯志花，黄远军.国产离心式高压氨泵及甲铵泵在大型尿素装置的应用[J].化肥设计，2019，57（02）：33-35.

[2]张娜.机械密封失效分析及预防探讨[J].内燃机与配件，2019（06）：158-159.

[3]李宁，郭晓聪.泵用高参数机械密封润滑系统流体膜流场特性分析[J].机械工程与自动化，2019（02）：42-44+47.

（作者单位：宜昌星兴蓝天科技有限公司）