旋转喷射泵机械密封失效原因分析及对策

孟之茜

摘要：旋转喷射泵设计简单，维修方便，操作简单，现已逐步替代在天然气净化厂站中的多级离心泵或柱塞泵。本文针对旋转喷射泵在天然气净化厂投用以来的运行情况及机械密封出现失效情况，从检修、操作、机械密封本体等多方面进行分析，进而查找机械密封失效原因，提出相应的解决措施，从而达到提升旋转喷射泵机械密封使用寿命的目的。

关键词：旋转喷射泵;机械密封;失效;对策

0引言

天然气净化装置以高效的净化工艺流程将含硫天然气转化为产品气，净化装置主要包含了脱硫单元、脱水单元、硫磺回收单元、锅炉单元等，其中旋转喷射泵主要应用于天然气净化装置的锅炉单元，锅炉单元的旋转喷射泵共2台，采用“1用1备”模式，常处于中高压、中高温的工况下工作，是工作环境较为恶劣的转动设备之一，其主要功能是将来自于凝结水罐中的除盐除氧水增压，输送到硫磺回收单元等主列单元，为生产设备提供了凝结水。

目前天然气净化厂站使用的旋转喷射泵是国产制造的液压泵，具有小流量、高扬程的特点，其具体性能参数如下表1。该泵于2019年在分厂进行投用至今，成功替代了柱塞泵，但旋转喷射泵较于柱塞泵存在着机械密封价格昂贵且机械密封质量不稳定等情况。为此，本文总结了旋转喷射泵机械密封失效等具体情况，以达到旋喷泵使用性能得到提高的意义。

1旋转喷射泵机械密封概述

机械密封是轴封的一种形式。主要由端面摩擦副、弹性元件、辅助密封、传动件和固紧件组成，其中端面摩擦副保持紧密贴合组成密封面防止机泵内介质泄漏，弹性元件主要起补偿、预紧和缓冲作用，辅助密封主要是O型密封圈或其他密封环，也是起到缓冲和密封的作用。

旋转喷射泵的机械密封同样由动密封组件和静密封组件组成，且动密封组件和静密封组件均在泵壳体内。动密封组件由动环座和动摩擦环组成，动摩擦环设置于动环座内，动环座与壳体之间使用的是O型密封圈，静环组件由静环座、静摩擦环和弹簧组件构成，同时该机械密封是通过将动环安装在泵轴上，静环固定安装在泵壳上，利用该动密封技术来有效达到密封目的，防止泵内介质外泄。

因此，选用机械密封时需考虑以下三点，第一，考虑机械密封使用的工作参数（轴径、温度、压力、转速），密封介质的参数（浓度、黏度、腐蚀性）。第二，针对使用工况下的机械密封材质。第三，密封系统（冲洗、冷却、润滑、过滤等）的综合措施。

2旋转喷射泵机械密封失效原因分析

在转动设备正常运转时，巡检人员以肉眼观察密封是否出现介质滴漏情况来判断机械密封是否失效。同时检修人员通过对机泵的机械密封进行解体后，总结发现机械密封泄漏失效的原因通常有以下两个方面。

第一是机械密封端面摩擦副的密封面处泄漏，主要密封面的可靠与否是决定机械密封摩擦和密封性能的关键，同时也决定机械密封的使用工作寿命。旋转喷射泵主要运输80℃以上的凝结水，一般机泵内介质的工作温度超过80℃时，就认为是高温条件。且在高温条件下，机械密封的摩擦副会出现密封端面间汽化的情况，密封面随温度升高，摩擦系数增大，磨损严重，进而出现密封环的变形等问题，最终导致泄漏。因此，对不同介质和温度下，要求使用合适的摩擦副材料，以确保机械密封能够适应复杂工况下的连续工作。

第二是静环与压盖的静环密封泄漏和动环与轴的动环密封泄漏，辅助密封面也决定了机械密封的密封性和动环浮动性的关键，尤其是动环与轴套之间的密封面，因此，应在泵入口前设置管道过滤器并定期清洗过滤装置，进而防止密封装置内产生的水垢或介质物料堆积造成动环卡住。

3旋转喷射泵机械密封使用优化采取的对策

采取的对策根据失效原因并从机械密封本体、工艺操作、设备检修等方面进行论述。

在机械密封本体方面，经拆卸的泄漏的机械密封上，发现动环的密封端面采用的石墨碳环材料，并且密封面上有较深的凹痕，由此可判断当机泵未转动时，密封端面间必然出现缝隙，进而使得介质从泵体上泄漏，同时在切换机泵时，可以发现机械密封存在泄漏的泵体，泵体的轴承位置水平振动会明显较高，因此，为确保机泵长期有效的高效运行，在高温或密封有毒有害介质等情况下，端面密封的强度的可靠性是至关重要的。因此在综合考虑复杂工况的情况下，生产管理人员在选择机械密封摩擦副时，应尽量选用动静密封环材质相同且均为硬质合金的机械密封。

在工艺操作的投方面，厂站内使用的旋喷泵是采用变频控制的方式，由于输送的凝结水温度较高，介质处于气液两相的混合状态，常常会出现出口压力正常但处于未上量的状态，在该状态下泵内往往会出现尖锐声音，也会导致机械密封受到损伤，因此，为确保旋转喷射泵能够快速到达上量的状态，变频的频率需按时间逐步达到要求频次，同时对出口阀门进行同步操作，再加之通过中控反馈持续关注废热锅炉的液位，进而快速操作至机泵正常使用状态。同时由于机械密封内置于泵体内，在启动泵前，需要对泵介质进口管道上的Y型过滤器进行清洗检查，避免因为介质中携带的固体颗粒杂质对机械密封冲击造成损伤[3]。

在设备检修方面，检修人员对机械密封拆卸更换时，应将放置机械密封的腔体清洁干净，并且在安装过程中应规避密封面遭到破损，但由于旋转喷射泵机械密封形式为压缩型单面端面形式且内置于泵体，因此在安装过程中，维修人员无法对动环弹簧进行调整，通常是动环使用螺栓固定在壳体上，静环是以定位销进行简易固定，若在机械密封复位过程中检修人员通过增加密封压盖垫子来调整机械密封端面接触距离调整，虽然能够解决机械密封动静环配合间隙的问题，但因增加垫子后，巡检工作人员无法直接观察机械密封出现泄漏，因此，设备检修人员在检修该类泵前，应确认厂站设备管理人员应提供动静环均为硬质合金的机械密封，同时提高在安装过程中机械密封的对中精度和清除安装位置的固体颗粒杂质，以确保端面密封可靠。

4结语

旋转喷射泵的机械密封的失效是由于多方面综合因素作用所至，为全面解决生产中的该类问题，生产管理人员应该从旋转喷射泵本体结构本身、操作环节、机械密封的材质、检修质量等多方面对机械密封失效进行研究分析，在平时的巡检和管理工作中，认真开展设备点检工作，从使用过程中不断总结经验，掌握其相应使用规律，进而促进旋转喷射泵的故障率更低。

参考文献：

[1]闫兴策.旋转喷射泵的原理与特点及常见故障分析[J].内燃机与配件，2020（23）：167-168.

[2]龚大强.化工机械密封技术应用研究[J].化工设计通讯，2021，47（06）：86-87.

[3]宋磊，李克兵，馮长满.化工机械设备故障分析及维修管理措施[J].化学工程与装备，2021（06）：208-209+183.