楊 勝

(云南解化清潔能源開發(fā)有限公司解化化工分公司云南開遠(yuǎn)661600)

氨水泵機(jī)械密封失效原因及改造

楊 勝

(云南解化清潔能源開發(fā)有限公司解化化工分公司云南開遠(yuǎn)661600)

1 存在問題

云南解化清潔能源開發(fā)有限公司解化化工分公司煙氣脫硫系統(tǒng)采用氨法脫硫工藝。氨水經(jīng)加壓送入吸收塔與鍋爐煙氣充分接觸，將污染物SO2回收再利用，2臺(tái)IHE80-50-250型氨水泵為單臂單級(jí)懸臂式離心泵，介質(zhì)為污氨水(氨質(zhì)量分?jǐn)?shù)12%～22%、少量酚類及少量粉塵顆粒)。該氨水泵自2009年2月投入運(yùn)行后，故障率比較高，運(yùn)行周期基本在20～30d，檢修較頻繁，嚴(yán)重制約著煙氣脫硫系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

2 原機(jī)械密封失效統(tǒng)計(jì)

原氨水泵機(jī)械封密封采用了平衡型雙端面密封(見圖1)，機(jī)械密封密封面動(dòng)環(huán)和靜環(huán)材質(zhì)均為碳化硅。根據(jù)日常檢修記錄，該氨水泵主要故障是機(jī)械密封失效，2009年至2012年機(jī)械密封失效部位頻次統(tǒng)計(jì)見表1。

圖1 氨水泵機(jī)原平衡型雙端面密封結(jié)構(gòu)

表1 2009年至2012年機(jī)械密封失效部位頻次統(tǒng)計(jì)

從表1中可以看出，在機(jī)械密封失效的比例中，動(dòng)環(huán)、靜環(huán)密封面磨損嚴(yán)重導(dǎo)致密封失效的比例較大，合計(jì)占總失效比例的48.28%。對(duì)該氨水泵同步更換軸套的頻次及失效軸套磨損情況進(jìn)行檢查后發(fā)現(xiàn)，由于軸套磨損嚴(yán)重，軸套的平均壽命在2～3個(gè)月。

3 原機(jī)械密封失效的原因及分析

3.1 冷卻水水質(zhì)的影響

用于離心泵機(jī)械密封的冷卻水一般采用流動(dòng)且無雜質(zhì)的軟水，冷卻水在動(dòng)、靜環(huán)密封面上形成一層非常薄的液膜，同時(shí)帶走機(jī)械密封運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的熱量，以延長(zhǎng)機(jī)械密封壽命。該氨水泵機(jī)械密封所用的冷卻水為鈣鎂離子含量較高的硬水且含有微量顆粒(水處理系統(tǒng)中的吸附劑碎渣)。水垢會(huì)影響機(jī)械密封內(nèi)彈簧性能的正常發(fā)揮，且彈簧越小影響越明顯;冷卻水中的顆粒一旦進(jìn)入密封面，必定導(dǎo)致密封面磨損加劇，是密封面磨損嚴(yán)重的主要原因。

3.2 瞬間軸向竄動(dòng)對(duì)機(jī)械密封的影響

氨水泵采用Y系列三相交流電動(dòng)機(jī)和梅花彈性聯(lián)軸器。氨水泵在停運(yùn)和啟動(dòng)時(shí)，可能會(huì)產(chǎn)生的瞬間軸向竄動(dòng)，而瞬間軸向竄動(dòng)量的大小與電機(jī)電壓、氨水泵出入口瞬間壓力差等多種因素有關(guān)，瞬間軸向竄動(dòng)量對(duì)機(jī)械密封的使用壽命有一定的影響。

3.3 機(jī)械密封裝配難度大，影響其使用壽命

檢修質(zhì)量的優(yōu)劣直接影響到機(jī)械密封的使用壽命，尤其是平衡型雙端面密封在裝配時(shí)對(duì)技術(shù)要求更高，機(jī)械密封與機(jī)械密封室的尺寸是配套的，并且在軸套上無定位點(diǎn)，導(dǎo)致機(jī)械密封的裝配難度大。若一只機(jī)械密封的彈簧收縮量過小時(shí)，另一只機(jī)械密封的彈簧收縮量則過大，彈簧收縮量過大的機(jī)械密封被損壞的概率更高。

3 改造措施

由于在煙氣脫硫系統(tǒng)區(qū)域內(nèi)未鋪設(shè)無雜質(zhì)的軟水系統(tǒng)管線以及冷卻設(shè)施，故無法改造冷卻水系統(tǒng)，只能對(duì)機(jī)械密封進(jìn)行了改造，將原來的平衡型雙端面機(jī)械密封改為大彈簧式單端面機(jī)械密封(見圖2)，取消外供冷卻水，避免了水質(zhì)對(duì)機(jī)械密封的影響。

圖2 大彈簧式單端面機(jī)械密封

大彈簧式單端面機(jī)械密封比原雙端面機(jī)械密封更具有優(yōu)勢(shì):①對(duì)于氨水泵啟停時(shí)產(chǎn)生的瞬間軸向竄動(dòng)，大彈簧變化的空間較大，可以大幅度地削弱了其瞬間沖擊力;②直徑較大的彈簧環(huán)繞在軸套上，運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)避免了介質(zhì)中灰塵顆粒的積集，同時(shí)減少了氨的揮發(fā)量;③通過對(duì)軸套的改進(jìn)，大幅度降低了機(jī)械密封的安裝難度，同時(shí)延長(zhǎng)機(jī)械密封使用壽命;④采用自冷卻的方式進(jìn)行改造，節(jié)省了外供冷卻水的費(fèi)用。

改造前、后軸套示意見圖3和圖4，軸與機(jī)械密封密封面示意見圖5。經(jīng)過有關(guān)計(jì)算校驗(yàn)，該數(shù)據(jù)符合工藝要求。

圖3 改造前軸套示意

圖4 改造后軸套示意

圖5 軸與機(jī)械密封密封面示意

與原軸套相比，改造后的軸套具有以下優(yōu)勢(shì):①軸套上有機(jī)械密封座，機(jī)械密封安裝方便，避免了機(jī)械密封因自鎖螺栓松動(dòng)后移而導(dǎo)致機(jī)械密封失效;②機(jī)械密封彈簧彈力減弱后，在機(jī)械密封上添加適當(dāng)?shù)膲|子即可縮小其間距，增加彈簧彈力;③軸套尾部直徑適當(dāng)縮小，增加了流通面積，有助于機(jī)械密封冷卻。

2013年11月，運(yùn)用該改造方案對(duì)第1臺(tái)氨水泵進(jìn)行改造。改造后，設(shè)備運(yùn)行正常。2014年3月更換動(dòng)環(huán)和靜環(huán)O形圈時(shí)檢查了動(dòng)、靜環(huán)密封面機(jī)械密封，無明顯磨損。更換O形圈后回裝，運(yùn)行至2014年4月，因動(dòng)環(huán)和靜環(huán)密封面上有明顯的磨損，機(jī)械密封失效;軸套無明顯磨損，可繼續(xù)使用。

2014年1月，采用同樣方法對(duì)第2臺(tái)氨水泵進(jìn)行改造。改造后，機(jī)械密封一直運(yùn)行至2014年5月，因動(dòng)環(huán)和靜環(huán)密封面上有明顯磨損，機(jī)械密封失效;軸套無明顯磨損，可繼續(xù)使用。2014年4月，對(duì)ZA50-2200A型濃縮泵的機(jī)械密封、軸套及機(jī)械密封壓蓋等采用以上改造思路進(jìn)行了改造，機(jī)械密封使用壽命由原來的30～50d提高至100d以上。

氨水泵使用大彈簧式單端面機(jī)械密封后，運(yùn)行效果較好。改造前、后2種機(jī)械密封實(shí)際使用情況對(duì)比見表2。

表2 改造前、后2種機(jī)械密封實(shí)際使用情況對(duì)比

根據(jù)表2可看出，大彈簧式單端面機(jī)械密封更適用于該氨水泵，不僅提高了氨水泵的運(yùn)行率，穩(wěn)定了系統(tǒng)運(yùn)行，而且降低了檢修費(fèi)用。

2014-09-03)