1、前言

　　安慶石化原有四臺(tái)硫酸泵,其運(yùn)行參數(shù)如表1所示。四臺(tái)泵自裝機(jī)運(yùn)行以來(lái),一直存在著機(jī)械密封短期失效的問(wèn)題。

表1　泵運(yùn)行參數(shù)

　　硫酸泵輸送介質(zhì)為98%發(fā)煙硫酸,其運(yùn)行特點(diǎn)是間歇工作,每次連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)只有20min,每天都要頻繁啟動(dòng)多次。硫酸泵所配機(jī)械密封是單端面非平衡型普通結(jié)構(gòu)形式,如圖1所示。該機(jī)械密封最多3～5天時(shí)間便失效導(dǎo)致硫酸泄漏。長(zhǎng)期泄漏致使工作現(xiàn)場(chǎng)存在很大的安全隱患,造成嚴(yán)重的環(huán)境污染,同時(shí)維修次數(shù)增加,帶來(lái)了很大的經(jīng)濟(jì)損失。

圖1　改造前機(jī)械密封示意

　　本文詳細(xì)介紹該機(jī)械密封的失效情況,分析造成失效的主要原因,并提出相應(yīng)的改造方案。

2、失效情況及原因分析

2.1、失效情況

　　在泵頻繁啟動(dòng)運(yùn)行5天后解體機(jī)械密封查看,該機(jī)械密封是單端面非平衡普通大彈簧型結(jié)構(gòu),動(dòng)靜環(huán)均為鑲裝硬質(zhì)合金材質(zhì),動(dòng)環(huán)采用彈簧座凸耳傳動(dòng),靜環(huán)采用密封端蓋的銷釘止動(dòng),密封圈均為氟膠材質(zhì)。通過(guò)檢查發(fā)現(xiàn)失效情況為:

(1)動(dòng)靜環(huán)

　　動(dòng)靜環(huán)密封面嚴(yán)重破壞,在動(dòng)環(huán)寬密封面上有兩條深淺不一的圓形磨損溝槽,靜環(huán)密封面也有不規(guī)則短小裂紋,另動(dòng)環(huán)與彈簧座的兩個(gè)凸耳傳動(dòng)處均有缺口,且方向一致。

(2)彈簧座

　　彈簧座在與動(dòng)環(huán)接觸的兩個(gè)凸耳處均有被磨損的溝槽,且方向一致。

(3)密封端蓋

　　密封端蓋內(nèi)兩個(gè)與靜環(huán)接觸的防轉(zhuǎn)銷釘已消失,且有不規(guī)則斷面。

(4)密封圈

　　與軸接觸的動(dòng)環(huán)橡膠O形圈變形,已經(jīng)失效,與密封端蓋接觸的靜環(huán)O形圈有炭化的現(xiàn)象,也有不同程度變形,基本失效。

2.2、失效原因分析

　　通過(guò)對(duì)泵運(yùn)行特點(diǎn)以及密封失效現(xiàn)狀等情況的綜合分析,確定了機(jī)械密封早期失效的原因?yàn)?

(1)材料選型不當(dāng)

　　原機(jī)械密封的動(dòng)靜環(huán)均采用硬質(zhì)合金材質(zhì),密封圈為氟膠材質(zhì),通過(guò)查詢資料得出:硬質(zhì)合金不適合于酸性介質(zhì)中應(yīng)用,在濃硫酸介質(zhì)中應(yīng)用SiC材料比較合適,具有良好的耐腐蝕性,密封圈在濃硫酸中則只能用聚四氟乙烯材料才能達(dá)到耐腐蝕性能要求,因此機(jī)械密封的密封環(huán)及密封圈的材料存在選型不合理性,由于硬質(zhì)合金和氟膠材料的硫酸腐蝕,使得密封端面局部出現(xiàn)腐蝕點(diǎn)以及輔助密封圈的腐蝕,從而造成機(jī)械密封整體早期失效,出現(xiàn)泄漏。

(2)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理

　　根據(jù)泵的運(yùn)行特點(diǎn)分析,動(dòng)環(huán)的傳動(dòng)部件彈簧座出現(xiàn)凸耳溝槽磨損以及密封端蓋上的防轉(zhuǎn)銷釘被剪切等這些現(xiàn)象均是頻繁啟動(dòng)原因造成,同時(shí)靜環(huán)在泵運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)跟隨動(dòng)環(huán)一起旋轉(zhuǎn)造成O 形圈與密封端蓋摩擦出現(xiàn)高溫炭化現(xiàn)象,導(dǎo)致密封失效,出現(xiàn)泄漏。