热水轮回泵机械密封的生效综合及革新
　　 我厂80万t/年催化裂化装置取热器所用的3台型号为ZF25025500型热水循环泵(位号:P2103/1,2,3)是2004年装置扩建时加装的泵,工作介质为高温高压饱和水,原热水循环泵使用的机械密封为美国生产,由于这种机械密封属于进口产品,是在国外生产,存在着供货周期长,价格昂贵,且在实际的使用中频繁发生泄漏,机械密封的使用周期最长为165天,最短仅为19天,平均寿命为70天,在使用的短短的9个月的时间内因机械密封泄漏更换了7套机械密封,造成了很大的浪费,同时也带来巨大的检修工作量,严重影响了装置生产。为节约成本,也为了使配件国产化,通过对热水循环泵机械泄漏的原因分析,对该泵的机械密封进行了国产改造。1、密封泄漏原因分析
　　 热水循环泵主要参数见表1。
表1　热水循环泵主要参数
　　 在多次检修过程中将发生的机械密封解体时发现:石墨静环上的摩擦副接触凸台被磨平,端面粗糙,并有开裂现象。动环表面变成墨色,并且出现径向裂纹。辅助密封圈老化失效,摩擦副处密封轴套有烧伤痕迹。一般来说,机械密封的失效原因大体有6个方面,见表2。
表2　机械密封失效原因统计
　　 由表2可以看出造成机械密封失效主要原因是:设计缺陷、装配误差或工艺操作使用不当。根据该泵密封使用情况和失效后的损坏情况,除密封失效及寿命短外,其余一切情况正常,因此,可以排除装配误差,大致可以认为是设计缺陷、工艺操作的因素引起的密封失效。初步判断其机械密封失效有如下几点:
　　 (1)动、静环材料选择不合适。原机械密封使用的静环的材质为浸树脂石墨,在高温下膨胀量过大、膨胀不均匀导致静环密封面和动环密封面不平行,在运转的过程中加剧了动、静环的磨损,同时这种摩擦产生大量的摩擦热,造成了静环的热裂,这种情况在密封解体检查过程中多次出现,是造成密封泄漏的主要原因。
　　 (2)密封的自冲洗水量太小。由于循环热水温度高,而通过密封的冲洗水量太小、流速过慢,对动、静环起不到很好的冷却效果。密封腔内温度高易使密封端面间液膜产生汽化,液膜承载能力降低,液膜减薄,摩擦副在不稳定的似汽相状态下工作,摩擦热增加,端面温升过大,进而引起更多的组分汽化。如此循环,最终摩擦副在干摩擦状态下工作,使石墨静环磨损加剧。同时,过大的端面温升使碳化钨动环出现径向热裂纹,辅助密封圈老化,介质泄漏增加,密封寿命大为缩短,最终使机械密封迅速失效。
　　 (3)弹簧选择不合适。弹性元件在机械密封主要起补偿、预紧及缓冲作用,要求始终保持弹性,才能保证端面摩擦副紧密贴合和动环补偿。因为弹簧的弹性和高温稳定性直接决定端面密封比压的大小,比压过大,一方面会造成密封面之间的润滑液膜厚度减小,磨损加剧,另一方面也由于密封端面产生大量的摩擦热,破坏了动、静环端面材料原有的性能,从而进一步加剧了密封端面的摩擦,造成热裂。端面比压过小,密封端面处于液体摩擦状态,弹簧在高温作用下,弹力降低、甚至完全失去弹性,以致不能保证端面摩擦副贴合,此时机械密封的密封性能将无法保证。所以,正确选择弹簧材料,特别是弹簧的高温强度和稳定性,才能保证合适的弹簧比压,从而使机械密封处于最佳的工作状态。
　　 (4)泵抽空。由于热水循环泵输送的介质为高温高压饱和水,温度达到258℃,压力达到416MPa,在这种苛刻的工作环境下极易造成泵抽空,当泵抽空时,泵体产生剧烈振动和噪声,泵内压力波动较大,机械密封端面比压随之变化,使密封环面开启、间歇振荡、干摩擦、敲击造成密封面击溃、严重磨损,炸裂、不接触、倾斜等情况。此现象必然导致密封出现不稳定的工作状态,密封失效泄漏的可能性将大大增加。
　　

罗茨水环真空机组、罗茨旋片真空机组