泵设备机械密封泄漏事故防范技术分析

孙艳丽(中国石油化工股份有限公司沧州分公司，河北 沧州 061000)

0 引言

泵作为一种常用的介质输送设备，具有非常广泛的适用范围，在多个行业都获得了应用，其降低了劳动强度，提高了工作效率。但是由于泵的工作环境非常恶劣，在其工作过程中难以避免会受到各种不利影响，这就会对其稳定运行带来不小的阻碍。尤其是泵的机械密封性一旦失效，就会造成泄漏事故，进而影响后续生产工作的正常进行，甚至会给企业带来严重的经济损失。

泵在正常的运行过程中，其中的旋转部件，例如机械密封和轴承，随着运行时间不断的增加，其磨损程度也会逐渐升高，当其达到一定的程度后，其密封就会失效，这就会造成泄漏的发生。对于一般的介质而言，泄漏并不会造成多大的损失，但是当所泄漏的介质具有易燃或者腐蚀性时，就会大大增加泄漏的危险性，甚至会危害操作人员的人身安全，这就需要予以充分的重视。因此，确保泵的机械密封始终有效具有十分重要的现实意义，通过对造成机械密封失效的原因进行深入的分析研究，并结合泵的工作特点，提出了相应的预防机械密封失效的防范措施，有助于提高泵的运行质量，为企业生产工作的高效进行建立良好的基础[1]。

1 机械密封失效原因

1.1 泵轴承工作原理

在泵的组成结构中，滚动轴承起着非常重要的作用，一旦其发生故障就会影响泵的正常运行，这就需要对其予以充分重视。滚动轴承的结构主要是由内圈、外圈、滚动体以及保持架等部分构成的，各部分相互支撑，共同完成轴承的滚动运行。滚动体位于内圈与外圈所构成的环形空间内，其数量取决于环形空间的大小，为了避免滚动体在滚动过程中相互影响，这就需要保持架将每个滚动体限制在合理的间距，确保滚动体能够进行圆滑的运动[2]。在滚动轴承的运行过程中，需要将内圈牢固的固定于轴径上，而外圈则需要牢固的固定于轴承孔内，一般是内圈随着轴进行运动，而外圈则处于静止状态。为了尽可能减少不必要的接触应力，其内、外圈通常设置为凹槽形，并且还有助于限制滚动体在轴向方向上的位移，进而提高轴承运行的稳定性。保持架能够将滚动体按照一定的间隔均匀的分隔，这就避免了滚动体之间不必要的接触，有助于将发热和磨损降到最低，进而提高轴承的使用寿命。

轴承在实际的运行过程中，常见的故障主要有：破碎、断裂以及剥落等，这就会对轴承的转动性能造成不同程度的影响，甚至导致泵无法正常运行[3]。

1.2 机械密封工作原理

在泵的运行过程中，为了避免介质发生泄漏，这就需要采用机械密封。泵的传动座固定于填料箱内的泵轴上，为了避免传动座在泵运行过程中发生位移，这就需要对其进行有效的固定，通常采用传动螺丝进行固定。为了确保推环与动环之间的紧密接触，通过在推环上增设一弹力较大的圆柱弹簧，其能够提供足够的弹力将推环压紧在动环之上。为了避免静环转动，而影响机械密封效果，增设了防转销，而动环在弹簧力的作用下，被压紧在静环上形成一个密封的断面。在泵运行的过程中，其内部的液体压力作用于动环上，确保其能够与静环构成一个密封良好的断面。同时，液体还会在密封端面上形成一层厚度较薄的液膜，进而进一步增加动环与静环之间的密封性[3]。

1.3 机械密封失效原因

随着泵运行时间的增加，再加上外界各种不利因素的影响，泵轴承难以避免会出现不同程度的磨损。当其磨损量达到一定的数值后，就会影响轴承的正常运行，导致其转动性能降低，无法进行正常的旋转，甚至还会引起轴承偏离中心位置，这就可能导致泵的损坏。

通常来说，泵轴承出现故障后很难在第一时间发现，电机仍旧处于正常的旋转运动周，但是此时泵的机械密封已经出现问题，这就会导致接触部件之间无法进行有效的配合，进而会引起不平衡磨损的发生。随着运行时间的增加，磨损程度也会逐渐加剧，当其达到一定的程度后，机械密封就会失效，这就会导致渗漏的发生，不利于泵的安全运行[4]。

2 机械密封失效事故的防范措施

通过上述一些样例的分析后，泵的机械密封失效多是由轴承故障引起的。因此，为了避免机械密封失效，确保其始终处于良好的工作状态，可以采取以下的改善控制措施。

2.1 轴承监测

滚动轴承在实际的运行过程中，除了会受到自身结构、加工精度以及运行质量等内部因素的影响，还会受到转动轴上其他零部件的运动和应力的影响，这就会导致其出现不同程度的振动。按照类型的不同，可以将轴承的振动分为：变形、加工以及故障等类型，每种振动的特点不尽相同，在实际的分析过程中，可以通过对轴承的振动情况进行实时的监测，并结合振动的特点，对其进行初步的判断[5]。

对于轴承的监测，目前主要采用了定期检测和在线监测两种不同的方式。其中，定期检测需要结合泵的工作情况，制定科学合理的检测周期，通常是由人工实施检测，这种方式存在无法及时发现故障的弊端，并且检测质量还会受到检测人员专业水平的影响；在线监测能够对泵的运行情况进行实时的检测，一旦发现问题就是及时采取有效的应对措施，进而将故障影响限制在较小的范围内，避免给企业造成更大的损失。

轴承振动在线监测系统的整体结构由传感器、变送器、收集器、中继器以及接收与分析终端等部分构成的。其中，轴承运行过程中的振动情况主要是由传感器进行实时监测，并且传感器还能够将所获取的振动信号转变为易于传输的电信号，这就为振动数据的准确传输建立了良好的基础；在轴承振动过程中所形成的加速度信号则主要是由变送器负责进行相应的A/D转换和FFT变换，通过变送器所监测到的运行信号，后台的技术人员就能对轴承运行过程中的速度、位移以及品质因数等关键参数进行及时了解，以便全面掌握轴承的整体运行情况，为确保轴承的正常提供可靠保障；收集器主要用于将其所接收的信号发送至数据接收器或者中继器，增设中继器主要是为了满足更大范围的数据传输，确保数据传输的稳定性，避免重要数据的丢失；监控主机通过将所收到的轴承运行数据进行系统全面的对比分析，进而能够明确其中的问题所在，对其中超过系统设定阈值的数据，主机就会采取声光和短信的预警措施及时将结果反馈至后台的技术人员，技术人员就能根据其监测数据采取有效地应对措施，避免轴承事故的发生[6]。

2.2 机泵组联锁控制

机泵组联锁控制主要用于确保机械密封的安全，一旦系统监测到轴承发生严重的故障，机泵组联锁控制就能立即启动，在较短的时间内完成机泵组的停车操作，进而为机械密封提供最大限度的保障，避免其受到磨损而造成密封失效，确保其始终具有良好的密封性能。

当轴承出现过度磨损或者故障后，随着摩擦力的增加，轴承内外圈之间的摩擦转矩和温度也会相应的升高。同时，故障还会影响轴承的旋转性能，这就会进一步引起泵输送能力的降低，泵的出口压力也会相应的降低。因此，通过上述的分析，可以将内外圈之间的摩擦转矩、轴承温度以及泵出口压力作为机泵联锁控制的控制信号。

机泵联锁控制系统的整体结构设置了3个不同的传感器分别用于采集内外圈之间摩擦转矩信号、轴承温度信号以及泵出口压力信号等，传感器会将所采集到的运行信号传输至主控器，由主控器对运行数据进行更进一步的分析处理。主控器通过将所收到的信号参数与预先设计的阈值进行对比分析，当其超过规定的范围后，主控器就会向负责电机控制的技术人员发送相应的预警信号，技术人员就能及时采取应对措施，避免影响范围的进一步扩大。主控器发送预警信号的启动条件主要有：摩擦转矩过大、温度过高以及出口压力过小等。为了提高预警的准确性，确保主控器的动作可靠，只有3个传感器中的两个以上同时满足启动条件时，主控器才会发出相应的预警信号。此外，由于泵的运行环境非常恶劣，为了确保传感器能够始终处于良好的工作状态，这就需要对其进行及时的检查，一旦发生故障就要进行维修更换，确保所获取的运行数据客观真实[7]。

3 结语

总而言之，泵作为一种非常重要的设备，在工业生产过程中获得了非常广泛的应用，促进了生产效率的不断提高，为企业带来了良好的经济效益。但是在其实际的运行过程中，往往会受到多种不利因素的影响，这就会影响其稳定运行。尤其是其中的机械密封，一旦失效就会造成泄漏事故，影响企业的正常生产。通过对机械密封失效原因进行比较深入的分析，明确其关键所在，并结合泵实际的工作情况，采取轴承监测和机泵组联锁控制的改善控制措施，避免泵的机械密封失效，进而确保其能够始终处于良好的工作状态，从而为企业的安全生产提供可靠保障。