重质蜡泵机械密封泄漏分析及解决方案

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摘 要：针对潞安煤基合成油有限公司，重质蜡泵机械密封泄漏严重且使用寿命短导致检修频次高，为此特做专项分析，并提出合理化解决方案使其改进后的机械密封无泄漏且使用寿命延长，大幅降低对重质蜡泵的检修频次，降低劳动强度，为该装置平稳、高效运行和装置清洁化生产夯实了基础。

关键词：重质蜡泵 机械密封 泄漏 波纹管

中图分类号：TQ050.7 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）03（c）-0080-02

煤基合成油生产装置中的重质蜡泵，主要承担着将费托反应器中生成的重质蜡输送到装置系统中的任务。该输送泵型皆为悬臂式单级离心泵，该泵型的机械密封为单端面波纹管机封。但自从投运以来，机封泄漏严重且使用寿命短，导致多次停泵检修，影响了装置的正常生产运行。

1 重质蜡泵机械密封泄漏分析

机械密封是由一对或数对动环与静环组成的平面摩擦副构成的密封装置。它是靠弹性构件（如弹簧或波纹管）和密封介质的压力在旋转的动环和静环的接触表面（端面）上产生适当的压紧力，使这两个端面紧密贴合，端面间维持一层极薄的液体膜而达到密封的目的。它具有密封性能好、泄漏量小、端面磨损能自动补偿、能耗少、使用寿命长等特点。

重质蜡泵选用内装内流式金属波纹管机械密封（见图1）。端面密封形式为单端面密封。带波纹管的静环在压盖内安装，动环安装于轴套，浸入介质中。辅助系统选用带换热器正向自冲洗和急冷冲洗。自冲洗介质走波纹管外侧，将波纹管机封浸入介质中（内流式），用于自；急冷介质走波纹管内侧，急冷介质选用0.5 MPa蒸汽用于加热机封，防止物料凝固，急冷出口无回流管路，直接排入大气中。

机械密封虽然在动设备中普遍应用，但重质蜡泵的机械密封在使用过程中主要存在以下几方面的问题：（1）密封性能差，泄漏量大；（2）使用寿命短（一般在14天之内便出现滴油现象）；（3）急冷冲洗蒸汽无法回收，能耗大。从泄漏部位可分为以下几个方面：（1）从节流环漏出；（2）从机封急冷出口漏出；（3）从压盖密封端漏出。下面我们将逐一进行分析。

1.1 从节流环漏出

物料从节流环漏出主要原因是机封端面密封失效造成的，使得物料通过动静环的接触端面窜入波纹管机封内侧，使物料顺轴套流至节流环处，节流环不能起到密封作用，从而使物料流出。造成端面密封失效的原因主要有：（1）波纹管弹性失效；（2）动静环端面摩擦受损；（3）波纹管断裂。

1.1.1 波纹管弹性失效

造成波纹管弹性失效的原因：对静环作受力分析可知，静环受到了来自动环支承力F和液膜推开力R的作用使得波纹管压缩从而产生弹性，由于波纹管在使用过程中长时间处于高温下，使得波纹管材料内部放生了蠕变，即微观塑性变形随时间的延续而增加，波纹管逐渐由弹性变形变为塑性变形，导致波纹管的弹性受损，弹性力Fd下降，在端面面积S不变时，根据弹簧比压公式Ps=Fd/S，可知弹簧比压下降，从而导致端面比压P随之下降（P=Ps+P载-P液膜）。使得端面密封失效发生泄漏。

1.1.2 动静环端面摩擦受损

造成动静环端面摩擦受损的原因：（1）由于物料为重质蜡，采用自冲洗方案，由于冲洗管路内径很小，导致重质蜡在大气环境温度降低时，冲洗管路极易堵塞。此外，采用的换热器方式，用冷却水降温，在停泵后，冲洗管路极易发生堵塞，一旦堵塞需要拆卸后才能疏通。由于机封端面无法得到及时，不能形成有效的液膜，从而导致机封端面干磨使得密封失效；（2）重质蜡经过管道输送至泵时，有时会带有催化剂粉末或管道内的固体微粒（如铁锈），导致机封端面摩擦受损使得密封失效。

1.1.3 波纹管断裂

波纹管断裂的原因：（1）由于安装泵时未找正或安装集装机封未锁紧定位块，在安装时导致机封受力不均，在起泵后，机封端面承受着交变应力，在长时间运行后，波纹管会因为疲劳失效而导致断裂；（2）由于重质蜡在常温下极易凝固，在泵体伴热未投用或伴热温度太低时重质蜡会粘覆在机封上，如果在起泵时不盘车，直接启动有时会将波纹管从波片焊接处拧断；（3）波纹管制造缺陷。

1.2 从机封急冷出口漏出

从上述说明可知，当端面密封失效、端面受损、波纹管断裂会使物料直接流入波纹管内侧，而波纹管内侧恰好是急冷冲洗的通道，所以物料从急冷出口漏出和从节流环漏出的原因是一致的。

1.3 从压盖密封端漏出

由于集装式机封采用内装内流式，当压盖密封垫（聚四氟乙烯）在受到高温作用下发生变形，物料会在压力作用下从密封面流出；当压盖密封垫（石墨缠绕垫）在受到螺栓预紧力的作用下发生塑性变形后，再次使用此压盖安装在泵体时就会密封不严，导致物料流出。

2 重质蜡泵机械密封泄漏的解决方案

从重质蜡泵机械密封的泄漏分析可以得出，要解决泄漏问题应从以下方面入手。

2.1 波纹管的弹性失效的解决方案

（1）重新选取波纹管的材料，提高其弹性极限，使其抵抗微观塑性变形的能力增强。

（2）从废物回收再利用的角度考虑，并不是所有的弹性失效的波纹管机封都需要更换成新的，从多年的现场检修经验来看，因为弹性失效的波纹管机封的端面大多数没有受到损伤，波纹管因其结构的特殊性依旧有弹性，通过塑性变形后的旧机封具有一定的抗变形性能，只是波纹管的总高度变矮了，如果此时将新、旧机封进行测量，将减少的高度用同等厚度的铜皮或铝皮制作成垫片安装在波纹管与压盖的底部，然后进行回装。实践证明，此方法很有效。

2.2 动静环端面摩擦受损的解决方案

（1）改变其冲洗方案：对于低转速、出口压力小于2 MPa时将带换热器正向自冲洗改为储罐阻塞液循环冲洗，密封液选用320#热传导液，密封液压力源一般比进口压力高0.4 MPa，一般选用氮气来加压密封液或增加齿轮泵来强制循环。在储罐内部应加伴热盘管，蒸汽压力为0.5 MPa，蒸汽上进下出，此盘管作用是加热密封液，使其具有良好的流动性，同时可以对机封加热，防止重质蜡粘覆波纹管。在出现机封泄漏，导致密封液中带蜡时，蒸汽盘管还可以起到融化污染的油的作用，使得处理事故时快速有效。取消急冷冲洗方案，从而防止物料从急冷出口漏出且节约蒸汽。对于高转速、高压力的泵型选用外加系统阻塞液循环冲洗。在外加油站系统中仍需加装热源（蒸汽盘管或电加热器），作用同上。

（2）改变机封的密封形式：将内装内流式单端面金属波纹管机械密封改为外流式双端面金属波纹管机械密封或串联式单端面金属波纹管机械密封。此机封应与改进的冲洗方案配套使用，密封液走波纹管的外侧。

2.3 从压盖密封端漏出的解决方案

更换压盖密封垫片：重质蜡泵在使用过程中发现四氟乙烯制成的密封垫是不可以密封高温油蜡的，必需更换为耐高温的密封垫，如石墨缠绕垫。如果原压盖使用的密封垫为石墨缠绕垫，在重新装配是要检查其是否凸出于槽面，如果没有凸出，应及时更换石墨缠绕垫。在回装机封时也必需检查轴套的静密封圈，以及动静环的静密封圈是否完好，如果出现变形或损坏应立即更换。

2.4 从操作方面解决

在造成机封泄漏的分析中可以看出，人为因素导致的机封泄漏或损坏也是不可忽视的一项，这就需要对工作人员进行相应的培训。在检修期间，检修人员一定要细致，一定要对机泵进行找正。在起泵前，操作人员一定要检查伴热系统是否通畅，伴热温度是否符合要求；是否能盘动车；密封液系统是否投运；密封液压力是否符合要求。

3 结论

通过技术改造，重质蜡泵的机械密封寿命显著增加，在长周期运行下泄漏情况也明显改观，同时从根本上解决了急冷液回收问题，使得降低了能耗。为煤基合成油生产装置平稳、高效运行和清洁化生产，创造了有利条件。

参考文献

[1] 林峥.实用密封手册[M].上海：上海科学技术出版社，2008（7）.

[2] 成大先.机械设计手册.单行本.与密封[M].北京：化学工业出版社，2004（1）.

[3] 刘鸿文.材料力学Ⅰ[M].北京：高等教育出版社，2004（1）.