1、前言

　　安慶石化原有四臺硫酸泵,其運行參數(shù)如表1所示。四臺泵自裝機運行以來,一直存在著機械密封短期失效的問題。

表1　泵運行參數(shù)

　　硫酸泵輸送介質為98%發(fā)煙硫酸,其運行特點是間歇工作,每次連續(xù)運轉只有20min,每天都要頻繁啟動多次。硫酸泵所配機械密封是單端面非平衡型普通結構形式,如圖1所示。該機械密封最多3～5天時間便失效導致硫酸泄漏。長期泄漏致使工作現(xiàn)場存在很大的安全隱患,造成嚴重的環(huán)境污染,同時維修次數(shù)增加,帶來了很大的經濟損失。

圖1　改造前機械密封示意

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

2、失效情況及原因分析

2.1、失效情況

　　在泵頻繁啟動運行5天后解體機械密封查看,該機械密封是單端面非平衡普通大彈簧型結構,動靜環(huán)均為鑲裝硬質合金材質,動環(huán)采用彈簧座凸耳傳動,靜環(huán)采用密封端蓋的銷釘止動,密封圈均為氟膠材質。通過檢查發(fā)現(xiàn)失效情況為:

(1)動靜環(huán)

　　動靜環(huán)密封面嚴重破壞,在動環(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,另動環(huán)與彈簧座的兩個凸耳傳動處均有缺口,且方向一致。

(2)彈簧座

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

(3)密封端蓋

　　密封端蓋內兩個與靜環(huán)接觸的防轉銷釘已消失,且有不規(guī)則斷面。

(4)密封圈

　　與軸接觸的動環(huán)橡膠O形圈變形,已經失效,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

　　通過對泵運行特點以及密封失效現(xiàn)狀等情況的綜合分析,確定了機械密封早期失效的原因為:

(1)材料選型不當

　　原機械密封的動靜環(huán)均采用硬質合金材質,密封圈為氟膠材質,通過查詢資料得出:硬質合金不適合于酸性介質中應用,在濃硫酸介質中應用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到耐腐蝕性能要求,因此機械密封的密封環(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)腐蝕點以及輔助密封圈的腐蝕,從而造成機械密封整體早期失效,出現(xiàn)泄漏。

(2)結構設計不合理

　　根據泵的運行特點分析,動環(huán)的傳動部件彈簧座出現(xiàn)凸耳溝槽磨損以及密封端蓋上的防轉銷釘被剪切等這些現(xiàn)象均是頻繁啟動原因造成,同時靜環(huán)在泵運轉時跟隨動環(huán)一起旋轉造成O 形圈與密封端蓋摩擦出現(xiàn)高溫炭化現(xiàn)象,導致密封失效,出現(xiàn)泄漏。