重油泵ZYB-7.5/2.0機(jī)械密封失效分析及技術(shù)改進(jìn)
一、基本情況：
該泵為單吸懸臂臥式離心泵，損壞情況如下：
1、動環(huán)和動環(huán)座、軸套間的間隙被阻塞
2、動環(huán)和靜環(huán)有環(huán)狀磨損痕跡
3、密封腔內(nèi)有粘稠狀聚合物、焦?fàn)铑w粒等雜質(zhì)
4、彈簧銹蝕嚴(yán)重，被雜質(zhì)和聚合物卡澀，彈性不足
其主要技術(shù)參數(shù)如下表：
介質(zhì) 介質(zhì)溫度 介質(zhì)粘度 流量 揚(yáng)程 吸入/排出壓力 軸功率 電機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)
齒輪 170℃ 7.15mm2/s 8.9m3/h 76m 0.091MPa/0.785MPa 15KW 2950r/m
二、失效分析：
重油泵一般造成密封失效的主要原因有端面液膜失效、材料與介質(zhì)不相容，以及制造和安裝問題等。端面比壓是機(jī)械密封的重要性能參數(shù)，端面比壓要在設(shè)計的范圍之內(nèi)（內(nèi)裝式機(jī)械密封一般為0.4MPa～0.7MPa），以保證機(jī)械密封端面良好配合，使密封面間形成有效液膜。
端面比壓的計算公式為：
Pb＝Pt＋Pp－Pm
Pb＝Pt＋（K-λ）P
其中：d2＝72mm d1＝37mm d2＝34mm
彈簧比壓Pt＝Ft（彈簧力）／［π／4（d22－d02）］＝0.45MPa(廠家設(shè)計值)
載荷系數(shù)K＝（d22－d02）／（d22－d12）＝1.056
膜壓系數(shù)λ=0.742
密封腔內(nèi)介質(zhì)壓力P＝(入口壓力+出口壓力)/2=0.438MPa
可以計算出原8B1-P型機(jī)械密封端面比壓Pb為0.586MPa，是符合設(shè)計規(guī)范的， 在正常工作條件下是能夠滿足生產(chǎn)要求的。這和實(shí)際情況相吻合，在使用初期機(jī)械密封并不泄漏，那導(dǎo)致其失效的原因又是什么呢?這就必須從機(jī)械密封的工作環(huán)境入手，進(jìn)行綜合分析。
重油泵經(jīng)過濾器后注入。在實(shí)際生產(chǎn)過程中，由于齒輪粘度比較大，流動性差，并且齒輪介質(zhì)中含有粒狀和粉沫狀結(jié)焦物，在摩擦副周圍不可避免地存在著結(jié)焦物，這對摩擦副的危害相當(dāng)大。通過對沖洗系統(tǒng)徹底檢查，發(fā)現(xiàn)沖洗液管嚴(yán)重結(jié)焦阻塞。由于該泵處于氣提塔底部，管道和設(shè)備的銹蝕物以及雜質(zhì)和重組份聚合物都沉積在塔底，進(jìn)入泵體內(nèi)的齒輪含有大量的雜質(zhì)和聚合物，同時由于沖洗量不足，使這些雜質(zhì)和聚合物不可避免地沉積于密封腔內(nèi)，造成使動環(huán)和動環(huán)座、軸套間的間隙被阻塞，導(dǎo)致動環(huán)在軸向的動作不靈活甚至被卡死，彈簧被卡澀，不能提供原設(shè)計0.586MPa的端面比壓，導(dǎo)致密封面不能良好地貼和，液膜平衡被破壞，這時密封就會出現(xiàn)微漏，隨著聚合物和雜質(zhì)顆粒進(jìn)入摩擦副端面，密封面逐漸被磨損，再加上動環(huán)軸向補(bǔ)償不靈，造成密封泄漏量增加，最終導(dǎo)致密封徹底失效。
三、改進(jìn)措施
根據(jù)密封的失效原因，我們有針對性地從以下幾個方面進(jìn)行了技術(shù)改造：
1、改變密封結(jié)構(gòu)形式
根據(jù)該泵的具體工況條件，其主要特點(diǎn)如下:
通過自動鎖緊環(huán)實(shí)現(xiàn)精確定心。
可調(diào)節(jié)式壓蓋可直接配合常用螺栓使用，集裝式結(jié)構(gòu)安裝方便。
彈簧位于輔助密封圈外側(cè)，與介質(zhì)完全隔開，避免了彈簧的卡澀。
動環(huán)采用的是整體浮動式非鑲嵌，靜環(huán)是通過計算機(jī)分析，設(shè)計的Z形，其優(yōu)點(diǎn)是散熱好，熱量不宜積聚。
2、用柴油組分作沖洗液
由于齒輪組分過重并含有較多的雜質(zhì)和聚合物，使沖洗管線堵死而造成機(jī)械密封損壞，所以必須選用合適的沖洗液。我們認(rèn)為用混合柴油作為沖洗液比較合適，原因如下：
2.1 混合柴油組分清潔，并與齒輪相容性好。
2.2 混合柴油組分的壓力和溫度都適合重油泵ZYB-7.5/2.0工況?；旌喜裼徒M分為300℃以上的餾分，而齒輪的工作溫度為170℃，混合柴油作沖洗液不會汽化，有效地避免了泵的汽蝕。泵的出口壓力為0.54MPa，出口溫度80℃。泵其密封腔中的壓力可由以下公式估算:
P＝(入口壓力+出口壓力)/2=0.438MPa
沖洗液壓力比密封腔中的壓力大0.1 MPa左右，是非常合適的，直接從泵出口引入密封腔即可。
2.3 用混合柴油組分作沖洗液是最經(jīng)濟(jì)的，幾乎沒用增加任何投入，因為這部分柴油組分最終還是要與齒輪混合。
四、結(jié)束語
通過對重油泵ZYB-7.5/2.0機(jī)械密封結(jié)構(gòu)的改造，并合理選用沖洗液，提高了機(jī)械密封的使用性能，解決了機(jī)械密封頻繁泄漏的問題，降低了設(shè)備維護(hù)和維修費(fèi)用，保證了裝置的連續(xù)穩(wěn)定生產(chǎn)
一、基本情況：
該泵為單吸懸臂臥式離心泵，損壞情況如下：
1、動環(huán)和動環(huán)座、軸套間的間隙被阻塞
2、動環(huán)和靜環(huán)有環(huán)狀磨損痕跡
3、密封腔內(nèi)有粘稠狀聚合物、焦?fàn)铑w粒等雜質(zhì)
4、彈簧銹蝕嚴(yán)重，被雜質(zhì)和聚合物卡澀，彈性不足
其主要技術(shù)參數(shù)如下表：
介質(zhì) 介質(zhì)溫度 介質(zhì)粘度 流量 揚(yáng)程 吸入/排出壓力 軸功率 電機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)
齒輪 170℃ 7.15mm2/s 8.9m3/h 76m 0.091MPa/0.785MPa 15KW 2950r/m
二、失效分析：
重油泵一般造成密封失效的主要原因有端面液膜失效、材料與介質(zhì)不相容，以及制造和安裝問題等。端面比壓是機(jī)械密封的重要性能參數(shù)，端面比壓要在設(shè)計的范圍之內(nèi)（內(nèi)裝式機(jī)械密封一般為0.4MPa～0.7MPa），以保證機(jī)械密封端面良好配合，使密封面間形成有效液膜。
端面比壓的計算公式為：
Pb＝Pt＋Pp－Pm
Pb＝Pt＋（K-λ）P
其中：d2＝72mm d1＝37mm d2＝34mm
彈簧比壓Pt＝Ft（彈簧力）／［π／4（d22－d02）］＝0.45MPa(廠家設(shè)計值)
載荷系數(shù)K＝（d22－d02）／（d22－d12）＝1.056
膜壓系數(shù)λ=0.742
密封腔內(nèi)介質(zhì)壓力P＝(入口壓力+出口壓力)/2=0.438MPa
可以計算出原8B1-P型機(jī)械密封端面比壓Pb為0.586MPa，是符合設(shè)計規(guī)范的， 在正常工作條件下是能夠滿足生產(chǎn)要求的。這和實(shí)際情況相吻合，在使用初期機(jī)械密封并不泄漏，那導(dǎo)致其失效的原因又是什么呢?這就必須從機(jī)械密封的工作環(huán)境入手，進(jìn)行綜合分析。
重油泵經(jīng)過濾器后注入。在實(shí)際生產(chǎn)過程中，由于齒輪粘度比較大，流動性差，并且齒輪介質(zhì)中含有粒狀和粉沫狀結(jié)焦物，在摩擦副周圍不可避免地存在著結(jié)焦物，這對摩擦副的危害相當(dāng)大。通過對沖洗系統(tǒng)徹底檢查，發(fā)現(xiàn)沖洗液管嚴(yán)重結(jié)焦阻塞。由于該泵處于氣提塔底部，管道和設(shè)備的銹蝕物以及雜質(zhì)和重組份聚合物都沉積在塔底，進(jìn)入泵體內(nèi)的齒輪含有大量的雜質(zhì)和聚合物，同時由于沖洗量不足，使這些雜質(zhì)和聚合物不可避免地沉積于密封腔內(nèi)，造成使動環(huán)和動環(huán)座、軸套間的間隙被阻塞，導(dǎo)致動環(huán)在軸向的動作不靈活甚至被卡死，彈簧被卡澀，不能提供原設(shè)計0.586MPa的端面比壓，導(dǎo)致密封面不能良好地貼和，液膜平衡被破壞，這時密封就會出現(xiàn)微漏，隨著聚合物和雜質(zhì)顆粒進(jìn)入摩擦副端面，密封面逐漸被磨損，再加上動環(huán)軸向補(bǔ)償不靈，造成密封泄漏量增加，最終導(dǎo)致密封徹底失效。
三、改進(jìn)措施
根據(jù)密封的失效原因，我們有針對性地從以下幾個方面進(jìn)行了技術(shù)改造：
1、改變密封結(jié)構(gòu)形式
根據(jù)該泵的具體工況條件，其主要特點(diǎn)如下:
通過自動鎖緊環(huán)實(shí)現(xiàn)精確定心。
可調(diào)節(jié)式壓蓋可直接配合常用螺栓使用，集裝式結(jié)構(gòu)安裝方便。
彈簧位于輔助密封圈外側(cè)，與介質(zhì)完全隔開，避免了彈簧的卡澀。
動環(huán)采用的是整體浮動式非鑲嵌，靜環(huán)是通過計算機(jī)分析，設(shè)計的Z形，其優(yōu)點(diǎn)是散熱好，熱量不宜積聚。
2、用柴油組分作沖洗液
由于齒輪組分過重并含有較多的雜質(zhì)和聚合物，使沖洗管線堵死而造成機(jī)械密封損壞，所以必須選用合適的沖洗液。我們認(rèn)為用混合柴油作為沖洗液比較合適，原因如下：
2.1 混合柴油組分清潔，并與齒輪相容性好。
2.2 混合柴油組分的壓力和溫度都適合重油泵ZYB-7.5/2.0工況?；旌喜裼徒M分為300℃以上的餾分，而齒輪的工作溫度為170℃，混合柴油作沖洗液不會汽化，有效地避免了泵的汽蝕。泵的出口壓力為0.54MPa，出口溫度80℃。泵其密封腔中的壓力可由以下公式估算:
P＝(入口壓力+出口壓力)/2=0.438MPa
沖洗液壓力比密封腔中的壓力大0.1 MPa左右，是非常合適的，直接從泵出口引入密封腔即可。
2.3 用混合柴油組分作沖洗液是最經(jīng)濟(jì)的，幾乎沒用增加任何投入，因為這部分柴油組分最終還是要與齒輪混合。
四、結(jié)束語
通過對重油泵ZYB-7.5/2.0機(jī)械密封結(jié)構(gòu)的改造，并合理選用沖洗液，提高了機(jī)械密封的使用性能，解決了機(jī)械密封頻繁泄漏的問題，降低了設(shè)備維護(hù)和維修費(fèi)用，保證了裝置的連續(xù)穩(wěn)定生產(chǎn)
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