中间再循环水泵机械密封泄露原因探讨

摘要：某厂凝结水系统装有一台中间再循环水泵，经过检查后发现水泵轴封处嗤水，泄漏量较大，需要尽快处理。维护人员接到通知后，办理了工作票对中间再循水泵进行解体检查。文章对中间再循环水泵机械密封泄露原因進行了探讨。

关键词：中间再循环水泵；机械密封；泄露原因；压缩量；轴套 文献标识码：A

中图分类号：TH136 文章编号：1009-2374（2017）06-0163-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.06.082

1 系统简介

某厂凝结水系统装有一台中间再循环水泵，主要为凝结水精处理系统前置过滤器至凝结水高速混床提供冲洗水源。系统配有旁路系统。在高速混床投运前必须先用中间再循环水泵进行冲洗，当氢电导率、电导率、硅等指标化验合格后，高速混床才能投入运行，将凝结水输送至凝结水母管，再经过低压加热器输送至除氧器。泵的型号为AZ150-500A，单级单吸悬臂式离心泵，过流部分的材质是S30408不锈钢。

2 事件经过

运行人员在现场冲洗高速混床，投运中间再循水泵，检查发现水泵轴封处嗤水，泄漏量较大，需尽快处理，现运行的高速混床还有6小时失效，如不能将B混床冲洗合格，凝结水如走旁路系统会影响凝结水品质。维护人员接到通知后办理工作票对中间再循水泵进行解体检查。解体后，检查测量机械密封压缩量4.7mm（标准3.2～5.0mm）检查机械密封轴套没有磨损痕迹、用外径千分尺和内外径千分尺测量轴套外内径尺寸，尺寸在合格范围内。检查轴套0形圈没有老化、腐蚀、破损、变形现象。检查机械密封动静环面无裂纹、有轻度磨损现象。动静环内0形圈同样没有出现老化、腐蚀、破损等现象。同时在解体过程中，拆卸叶轮并帽螺母时，检查并帽四氟垫片没有严重变形。在未检查出问题的情况下，决定更换机械密封和轴套，领用一套新的0形圈进行更换，并决定将机械密封压缩量调整至标准值的上限5.0mm。

安装机械密封后中间再循环水泵投入试运行，水泵在启动阶段轴封处有微渗现象发生，当运行5分钟后轴封处由微渗变成线状泄露量。15分钟后，水泵机械密封开始甩水。

服务水泵再次大修，机封压缩量进一步增加，由上次的5.2mm调整到6.5mm，设备回装后试运发现机封已无泄露。至此，机械密封泄露问题得以彻底解决。

3 原因分析

由于解体时没有发现问题，水泵进行试运转过程中，又出现机械密封泄漏现象。可能出现的原因有以下四种：（1）泵体静环腔室有砂眼；（2）静环腔室与泵体连接螺栓力矩值紧力不均匀，造成泵体与静环腔室不同心；（3）轴套0形圈在安装过程中经过轴台时由于凡士林涂抹不均匀被轴台切断；（4）机械密封失效。

再次办理工作票，对中间再循水泵进行解体检查，检查静环腔室与泵体连接的四颗螺栓力矩值一致。不存在静环腔室与泵体不同心现象。泵体静环腔室解体后做金属探伤渗透检查，没有发现静环腔室有砂眼、裂纹等缺陷。从轴上取出轴套，拆除轴套上的机械密封。检查轴套内二道0形圈和动静环内0形圈完好无损伤。排除了上述三种原因后，着重对水泵机械密封进行检查和分析：

3.1 从机械密封工作原理分析

机械密封是一种依靠弹性元件对动、静环端面密封副的预紧和介质压力与弹性元件压力的压紧而达到密封的轴向端面密封装置。泵正常工作时，动环与静环之间的轴向间隙非常狭窄，在两个环的配合面之间形成了一层极薄的液体膜，起着冷却和润滑端面的作用。同时水泵转动时机械密封的动环端面与静环端面相互贴合并相对运动而组成一个密封空间，它能有效防止泵体内的水泄漏。当动、静环端面圆周晃度大超过0.07mm以上时，动静环面贴合形成间隙，也能造成机械密封泄漏。

3.2 从机械密封结构上分析

中间再循环水泵的机械密封组件是由动环、静环、传动销、弹簧、弹簧座、防转销、动环0形圈、静环0形圈等部件组成。当泵进水时，进口电动阀没有遵循从开度10%～30%等过渡，一下全开势必造成动环弹簧受到挤压，在开泵时发生弹簧不回座的情况从而造成泄漏。机械密封结构，如图1所示。

从机械密封结构图中可以分析出：（1）密封副密封面处泄露a处泄露；（2）静环与压盖的辅助密封件b处泄露；（3）动环与轴（或轴套）的辅助密封c处泄露；（4）压盖与密封箱体之间静密封d处泄露；（5）轴套与轴静密封e处泄露；（6）动环镶嵌结构配合f处泄露。

其中，a、b、c三处为动密封，a处密封面是主要密封面，是决定机械密封摩擦、磨损和密封性能的关键，同时也决定机械密封的工作寿命。据统计，机械密封的泄露约有80%～95%是由于密封端面密封副造成的；b、c处是辅助密封面，是决定机械密封密封性和动环追随性的关键，特别是c处密封面，首先要防止因锈蚀、水垢、结焦等原因而造成的动环无法动弹；d、e、f处为静密封，应根据介质选用相容材料的密封垫或相应的配合。

根据现场中间再循环水泵机械密封结构分析，从泄漏情况判断，两次泄露点应为密封副密封面处泄露。

综合以上情况，分析造成机封泄露的原因有：（1）安装过程中，密封面损坏；（2）密封没有压缩量；（3）密封端面变形严重；（4）安装时端面没有处理干净，有异物。

3.3 机械密封失效从泵体振动情况分析

对振动的分析可以判断出不平衡及不同心等问题，经现场观察，中间再循环水泵运行时并无异常振动。

3.4 机械密封失效从水泵运行声音分析

根据异音情况可以判断出是否存在抽空、汽蚀等现象，端面液膜汽化（闪蒸），润滑液膜不足，密封上有零件脱落或杂物落在密封腔内，未对中或叶轮及泵轴动平衡不良，汽蚀、轴承有问题等缺陷。

3.5 从机械密封泄露状态分析

泄露状态主要观察停泵时的泄露情况、开泵时的泄露情况、泄露量的大小及形态以及泄露与轴转速、介质压力、温度等的关系。通过观察，发现机械密封呈柱状泄露，转速变化过程中，泄漏量变化不明显。

4 处理措施

第一次机封拆卸后，检查机械密封各零部件，密封面无损伤，机械密封室内部无异物，动静环端有轻度磨损现象。此可以确定是机械密封磨损后造成动、静环面之间形成间隙，当中间再循环水泵在转动过程中，由于动静环相互贴合不紧密，未能形成一个有效的密封端面，造成中间再循环水泵内部压力水向外泄漏。在进行更换新机械密封、轴套及一套新0形圈后。还是出现甩水现象，虽然做了大量细致的检查工作，也未检查出造成机封泄漏的原因，为此从机械密封失效机理出发，从机械密封原理和结构入手，深入分析决定调整机械密封压缩量。通过查阅大量资料和图纸，得出增大机械密封压缩量超出生产厂家给定的标准范围。可能造成中间水泵电流过载，压缩量过大造成动环与静环之间相互贴合紧密形成液体膜极薄，当水泵运转时造成机械密封烧损。为了进一步判断是由于机械密封压缩量造成的泄漏，决定先将机械密封压缩量调整至5.1mm，然后制作压磅专用工具，将压力升至中间隙水泵工作压力的1.25倍，盘动泵转子，灵活无卡涩，静置10分钟后，再次盘动泵转子，灵活无卡涩，观察轴封处有介质从机械密封处渗出并呈线状泄漏。通过此次试验可以清晰得出，是由于压缩量造成。当将压缩量调整到5.9mm时，盘动泵转子卡涩现象，静置10分钟后，再次盘动泵转子，卡涩加剧，检查轴封处无渗水现象。如果就此运行，会出现中间水泵电机过载和机械密封烧损。如何解决此现象，就不能单纯从机械密封压缩量入手，通过对机械密封轴套与泵轴台长度测量得出，轴套与轴台配合端面位置相应缩短0.72mm。为验证，将上次更换下来的旧轴套（与轴台配合）端面车削0.50mm。将机械密封压缩量调整5.3mm（超标0.30mm）后，安装压磅专用工具，叶轮腔室注水，将压力升至工作压力的1.25倍，静置10分钟，盘动泵转子灵活，无卡涩，观察机械密封腔室处无渗水现象。

通过上述处理，中间再循环水泵试转30分钟，检查中间水泵机械密封无泄漏和渗水现象。

5 结语

中间再循环水泵的泄漏故障，造成效率的下降和能量损失。它表现的形式就是造成凝结水品质的下降，也给机组的经济、安全稳定运行带来隐患。

参考文献

[1] [美]斯克莱特.机械设计实用机构与装置图册[M].北京：机械工业出版社，2007.

[2] 李新华.密封元件选用手册[M].北京：机械工业出版社，2010.

[3] 蔡仁良.流體密封技术[M].北京：化学工业出版社，2013.

[4] 孙玉霞，李双喜，李继和.机械密封技术[M].北京：化学工业出版社，2014.

作者简介：朱玉健（1971-），男，安徽淮南平圩发电有限责任公司汽机部技师。

（责任编辑：小 燕）