82泵房强酸泵的机封改造.docx
《82泵房强酸泵的机封改造.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《82泵房强酸泵的机封改造.docx（15页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
82泵房强酸泵的机封改造
82泵房强酸泵的故障分析与处理
俞金源
摘要：
本文针对82泵房9#强酸泵经常发生机封泄漏、轴承损坏、腐蚀严重、电机跳闸、盘不动车等情况进行了原因分析，查找问题并进行了机械密封改造等措施延长设备使用周期。
关键词：
齿轮泵腐蚀强酸介质机械密封
1、概述
82泵房P-9#泵如图1.1所示，用于该装置卸送罐车中的浓硫酸，对储存和运送起关键作用，也是该装置的主要设备。
由于浓硫酸具有腐蚀性，该泵的工况十分极端，图1.2所示为其工作铭牌。
2007年4月份，该泵自安装以后，多次发生机封泄漏、泵体振动大、轴承损坏、泵体腐蚀严重、电机跳闸、盘不动车等情况。
导致设备检修次数过高、检修成本过大。
图1.182泵房H-9#泵
图1.282泵房H-9#泵工作铭牌
2、泵的工作原理及主要技术参数
2.1齿轮泵的工作原理[1]
82泵房的9#泵为齿轮泵，其工作原理如图2.1所示。
图2.1齿轮泵的工作原理[1]
齿轮泵的工作方式为两个尺寸相同的齿轮在一个紧密配合的壳体内相互啮合旋转，这个壳体的内部类似“8”字形，两个齿轮装在里面，齿轮的外径及两侧与壳体紧密配合。
来自于吸入口的介质在吸入口进入两个齿轮中间，并充满这一空间，随着齿的旋转沿壳体运动，最后在两齿啮合时排出。
2.2主要技术参数
该泵的主要参数如表2.1。
表2.182泵房9#泵的主要技术参数
型号
80NZC-60-40
介质
硫酸
温度
-40℃-180℃
流量
2.8-780m3/h
压力
0.1-2.5MPa
功率
18.5kw
转速
1450
扬程
10～150m
介质粘度
5×10-6～1.5×10-3㎡/s
泵体
不锈钢
转齿
非金属
3、故障现象分析
通过对该泵一段时间的运行故障情况调查，发现该泵出现的故障现象主要有：
动静环磨损，弹簧结垢使机封失效，格兰镶静环密封处腐蚀严重，泵抽空腐蚀磨损，以及轴承损坏等。
表3.1为一段?
?
?
时间内这些故障发生的次数统计。
表3.182泵房9#泵的故障现象及频次
序号
项目
次数
1
动静环磨损
8
2
弹簧结垢使机封失效
6
3
格兰镶静环处腐蚀严重
5
4
抽空
4
5
轴承损坏
2
总计
25
4、故障原因分析
4.1机械密封动静环磨损
通常，机械密封动静环磨损的原因如表4.1所示。
表4.1机械密封动静环磨损原因[2]
序号
原因
1
摩擦副采用的材料耐磨性差、摩擦系数大、端面比压过大
2
介质中的固体颗粒进入导致动静环磨损
3
机械密封的平衡程度β也是影响磨损的一个参数
端面比压对密封工作情况有重要影响，比压过大将造成干摩擦面发热，磨损加剧，功率消耗增加，比压过小易造成泄漏[3]。
本文首先通过理论计算进行机封端面比压校核，查看主要原因。
端面比压计算如下。
计算过程
结果
弹簧比压=0.26MPa+（载荷系数-反压系数）×机封腔压力
其中反压系数对硫酸取0.5，取出口压力为1.2MPa
载荷系数=482-382/482-302=0.71
弹簧比压=0.26+（0.71-0.5）×1.2=0.512MPa
反压系数=0.5
机封腔压力=1.2MPa
载荷系数=0.71
弹簧比压=0.512MPa
对于介质压力不高的，应选用比较小的比压值。
为保证启动和停车时密封，补偿面磨损等，弹簧比压对于外装式来说，建议取0.196～0.294MPa[3]。
从上面计算可以看出，端面比压值较大。
就密封的可靠性而言这是很好的，但是大比压的同时会使静环承受较大的冲击载荷，并加剧磨损，机械密封的使用寿命大大降低。
4.2弹簧结垢使机封失效
此泵的介质是浓硫酸，在停止使用时，浓硫酸在机械密封动静环及弹簧处腐蚀结垢，堵塞了动静环的相对运动路径和弹簧压紧力，使机封失效，如图4.1所示。
图4.182泵房9#泵的机封腐蚀结垢
4.3格兰镶静环处腐蚀严重
浓硫酸对格兰有强烈的腐蚀作用，造成格兰密封处静密封点腐蚀严重，影响密封效果。
4.4泵体腐蚀严重、电机跳闸、盘不动车
泵在停用时，残余在泵内的浓硫酸不能全部排除，发生结垢、结晶现象，阻碍齿轮泵挠性转子的运动，严重时造成跳闸，盘不动车的现象。
5.解决方法
总的来说，该泵的工况十分极端，浓硫酸的强腐蚀性是造成该泵寿命不长的根本原因。
但是本文进行了一些结构上的改进，从减少该泵的机械密封点为出发，大大降低由机械密封导致的泄漏和故障，同时为了减少机械密封的端面压力，采用添加减压套和调整弹簧压缩量的方法从而改善了机械密封的工作环境。
图5.182泵房9#泵的机封改造示意图
在未改造前，该泵的密封由4套机械密封组成，如图5.1所示，红色圆圈标识处为改造前的3套机械密封。
4套机械密封的设计形成了强有力的4个支撑点，充分利用轴承的支撑作用（4套机械密封就有4套轴承），为齿轮泵的挠性转子提供最大限度的支撑。
但是，在82泵房的工况要求下，该泵只是对浓硫酸液体进行卸车作业，对压力的要求不高，故可以采用减少密封点的做法，将图5.1所示的3处机械密封去掉，用POB材质滑动轴承代替。
POB，即聚苯酯，是聚对羟基苯甲酸苯酯的简称，是一种芳香族聚酯系耐热聚合物，它是以对羟基苯甲酸为基本原料而制得的具有高结晶性的不溶不熔聚合物，其基本结构见图5.2所示。
图5.2POB（聚苯酯）的基本结构[4]
POB作为一种新型特种工程塑料，具有如下独特性能：
分解温度高达530℃，可在300℃长期使用，具有良好的自润滑性、耐磨性、电绝缘性；具有耐辐射，耐一切有机溶剂等[4]。
它的晶体呈片状，具有良好的耐压缩蠕变性和优良的摩擦性能，对对磨材料不造成损伤[5]。
因此，本文选取该材料作为滑动轴承材料。
6.实际改造
本文在解决方法分析的基础上进行了改造方案的实施，具体做法如下：
⑴将泵上4套机封WB2A-30，保留1套，即泵转子与联轴器相连处保留一套密封，如图5.1所示。
⑵将泵上其余3套机封除去，用POB滑动轴承代替三套机械密封，如图5.3所示。
（a）POB滑动轴承示意图
（b）轴承座示意图
（c）滑动轴承与轴承座装配示意图
图5.3POB滑动轴承及轴承座示意图
⑶在机封腔前段加一减压套（POB材质），可以减小机封端面压力，同时也可以对齿轮转轴起到一定的定位作用，保证转转轴沿减压套中心线转动。
如图5.4所示，左侧为泵腔介质端。
1
4
3
2
1-轴，2-减压套，3-静环，4-动环
图5.4减压套安装示意图
⑷加工与轴承座尺寸配套的四氟垫片，用以密封泵体与轴承座之间的静密封点，如图5.5所示。
图5.5轴承座垫片
6.实施效果
该泵在改造完成后，平均使用寿命由改造前的不足20天延长至改造后的180天。
在这近半年的运行时间里，该泵的机械密封泄漏量始终保持在最低水平，完全符合《石油化工机械维护规程》的规定标准。
由此可见，本文的改造已经大大降低了该泵故障率和检修频次，降低了劳动强度，节约了检修成本，也实现了装置无波动的服务承诺。
参考文献
[1]武汉理工大学能源与动力工程学院．教学课件．齿轮泵[Z/OL]：
2-3．
[2]齿轮泵机械密封的失效原因分析[EB/OL]．2009年5月27日．中国环保设备网．
[3]关醒凡主编．现代泵技术手册[M]．第1版．北京：
宇航出版社，1995年9月：
601-606．
[4]吴忠茂．POB填充PTFE材料性能的进一步研究[J]．塑料制造，2006，（9）：
48-49．
[5]刘立平，龚俊，司丰增，郭精义．PTFE及POB填充PTFE复合材料的摩擦磨损性能研究[J]．兰州石化职业技术学院学报，2007年6月，卷7，
（2）：
9．
附录
附录内容如下：
1．不锈钢轴承座零件图；
2．POB滑动轴承零件图；
3．POB减压套零件图。
升级会员 