关于加热炉进料泵机械密封故障的思考

　　1 机械密封故障原因分析

　　该机械密封的故障现象主要表现为机械密封的驱动端和非驱动端轴套向环境侧发生了过量的轴向位移，导致机械密封波纹管的压缩量和密封断面比压远大于设计要求值，若在该情况下起动机泵，则会在很短的时间内烧坏机械密封，导致机械密封突然泄漏。通过对出现该异常情况前对机泵所做的各项操作进行初步分析可以得知引起轴套过量位移的可能原因主要有以下两方面。

　　(1)温度冲击在机泵预热过程中，当机泵和机械密封在较短时间内从常温升高至350℃左右时，轴套和轴都会出现热膨胀，由于轴套和轴材质不同，所以两者的热膨胀变形量也不同，当轴向环境侧的膨胀量大于轴套向环境侧的膨胀量时，轴和轴套之间就出现相对移动。

　　(2)压力冲击 机械密封腔设计压力为3kgf/cm2(1kgf/cm2=0.1MPa，下同)，加热炉进料泵是通过连接在运行泵出口的DN50的预热线进行预热。由于运行泵出口压力高达41kgf/cm2，若预热线阀门开度过大，则会使密封腔内压力急剧升高，机械密封轴套在介质的推力作用下会向环境侧发生移动。

　　对该机械密封拆卸检查后发现只有固定轴套的顶丝以及与顶丝接触的轴表面有严重的磨损，其他零部件完好无损。从该机械密封的结构图可以看出，轴套与轴之间的约束只有6条顶丝，其目的是限制轴套与轴之间的轴向和周向相对位移，轴套在密封腔内的部分为自由端，没有轴肩的约束，因此当机械密封受到温度冲击时，轴和轴套会受热膨胀，轴套较大的热膨胀变形会朝着自由端。轴套和轴之间有顶丝固定，因此轴的膨胀会引起轴套在向自由端膨胀的同时向环境侧移动。由于机械密封在设计时已全考虑了热膨胀变形量，因此即使当介质温度升至峰值值，泵轴的轴向膨胀量也不足以引起轴与轴套之间发生超额的相对位移，况且轴套与轴之间的间隙很小，这个数量级的热介质不足以使轴出现可以导致轴与轴套之间产生很大位移的热膨胀量。

　　正常情况下轴套在介质压力F介、隔离液压力作用在轴套上的合力F合、波纹管弹性力F、大气压力Fa以及顶丝与轴之间的摩擦力f的共同作用下处于平衡状态，如下式所示：F介+F合+F+Fa+ f=0在轴套和轴之间没有相对位移之前F合+F + Fa值为常数，从上式可以看出，若密封腔内介质压力F介持续变大，在轴套和轴之间没有相对位移之前f的值便相应变大，但f的峰值值fmax是由拧紧轴套顶丝时的旋紧程度决定的一个固定值，因此当F介持续变大到超过fmax值后，轴套和轴之间便出现相对位移。于此同时波纹管开始受到压缩，F值变大，F的变化量平衡了(F介-fmax)，使轴套和轴之间停止相对移动，因此破坏这种平衡状态的原因只有密封腔内介质压力的突然上升。

　　2 加热炉进料泵机械密封常见故障的预防措施

　　对于在高温、高压及高流量工况下运行的加热炉进料泵来说，机械密封的使用寿命和使用可靠性至关重要，具有高寿命、高可靠性的机械密封是机泵长周期安全生产的必要条件。机械密封属于动密封，也是机泵运行过程中较为容易出现故障的部位，因此，科学的检修安装、设备运行过程中的正确使用、实时检查维护以及故障排除非常必要。

　　1.机械密封日常检查与维护

　　机泵运行期间对机械密封部位进行检查和维护非常重要，通过检查可以及时发现并排除机械密封在运行中存在的问题，避免因某些异常因素造成对机械密封严重的损伤。定期检查P—110/1、2的运行和备用情况，检查确保plan32系统冲洗蜡油的压力和流量正常，定期检查、清理plan32系统管线入口Y形过滤器，定期校验温度计和压力表;检查隔离液系统压力，进、出口温度及温差，隔离液冷却器进、出口温度及温差，及时向隔离液系统补压或更换隔离液，定期检查、清理隔离液冷却器;检查轴套与轴间隙、轴套和密封大盖间隙内是否有泄漏及泄漏物特征;检查确认备用机泵按操作规程要求预热良好，避免机械密封在预热过程中受到压力冲击，定期按泵运行时旋向盘车检查泵转子各部件;检查机泵运行状态，避免机泵在汽蚀和抽空状态下运行。

　　2.机泵检修前和检修完毕重新投用前注意事项

　　机泵因其他原因需要检修时，为了尽可能地保护机械密封不受损伤，在机泵检修需蒸汽吹扫前以及检修完毕重新投用前一定要严格按要求进行相应处理，要求机泵需检修时应在停用plan32系统后及时给隔离液系统泄压，并在泄压过程中检查DCS报警系统是否按设定值报警，泄压完毕后用充气工具检查隔离液系统蓄能器压力是否达到规定值;机泵检修蒸汽吹扫前应保证plan32系统冲洗至少30min，尽可能赶尽密封腔内的渣油。

　　3.严防进料泵受到压力冲击

　　上述分析得知加热炉进料泵机械密封出现故障的原因是机械密封在预热过程中受到了压力冲击。加热炉进料泵预热介质来自运行泵出口，进入泵体的介质流量通过DN50的阀门手动控制，由于介质压力大，阀后没有压力表和流量控制措施，不同操作人员的经验及操作方法也不尽相同，因此机泵预热的操作和管理难度大。为了避免机泵在以后的预热过程中可能出现的压力冲击隐患，应在预热线阀后增设限流孔板和压力表，方便操作人员随时观察进入泵体的预热介质压力，防止因手动控制不当引起压力过高，保证进入泵体的介质压力不会对机械密封造成损伤。

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