参数信息的准确提供对密封设计的影响

　　密封设计涉及的问题较多，各种参数都对最终的设计有着重要的影响，而且在一些要求的理解上是不一致的，有些参数的细节提供上有微小差别，就能造成很大的影响，这就要求原始信息的提供必需完整、准确、全面，这样才能避免失误的产生，影响设备的正常运行，尤其是一些参数较高的密封，更是对此十分敏感。该文通过对现场问题的综合分析和检查，找出了密封失效的真正原因，提出修改方案，实践表明，改进后的密封性能良好。

　　引言

　　在密封的设计和选型过程中， 密封制造商需要泵制造商或终端用户提供输送介质准确的参数信息，包括详尽的介质名称、含量、温度、入口压力、出口压力、密封腔压力、转速、饱和蒸汽压力、密度、粘度等信息，用户是否有一些特殊要求， 这些信息对密封的选型和设计都有着重要的影响， 决定着密封是否能长期正常运行。一旦信息提供不准确或不完整，可能造成密封泄漏、寿命短暂等现象，这一点在一些高参数的密封应用上问题十分明显。本文就某化肥厂的4124-P1-1.2 泵位发生的问题来说明准确的参数信息对密封选型和设计的重要性。

1、现场问题及分析解决

　　某化肥厂的4124-P1-1.2 泵位共两台泵，为关键设备，决定着全厂的正常生产，一旦出现问题，后果不堪设想，设备具体的设计参数如表1 所示。

表1 设计参数

　　此泵位在最初设计时，技术文件提供的介质“工艺冷凝液”是清洁的循环水，不含有其它介质，API 方案11+62，在API62 标准中，相关的图示和说明如图1 所示。

1-急冷接口(Q) 2-排液口(D) 3-冲洗接口(F) 4-密封腔

图1 API 方案11+62

　　API62 方案说明：由外源提供急冷液。所以需要急冷是为了防止固体颗粒在密封的大气侧积累。通常配合间隙很小的节流衬套使用。

　　最终用户对API62 方案的设计并未做任何特殊要求，因此，密封按正常的设计进行，设计方案如图2 所示。

图2 初始密封设计方案

　　此设计在发货给用户前已经通过实验室的模拟运转试验检验，满足设计要求。但是当泵制造商到最终用户现场运转时出现问题，运转3 天后泄漏，而且最终用户对API62 方案冷却水的少量泄漏十分不满意， 认为是设计失误，此泵位由于压力较高，泄漏量非常大，无法继续运转，用户面临停产的危险，因此，用户要求设备制造商以最快的速度、最佳的方案来解决问题。处理此类问题时， 查找密封失效和最终用户要求未被满足的原因都需要对现场实际情况进行调查，通过现场观察、询问、检查，将收集的资料进行分析和判断，才能得出合理的结论，在分析和判断机械密封的故障时，必须正确和全面的反映出故障的现象，并做好记录，保存好已经损坏的密封元件，这才能准确的找出原因并加以解决，所以，一般需要从如下几个方面着手进行分析和检查：①密封设计和制造是否有问题，包括设计参数是否正确、加工精度是否符合标准等;②选型或安装是否有误，包括介质、温度、压力等参数是否和设计一致、安装是否满足尺寸和精度要求;③设备本身是否存在问题， 包括现场工艺运行是否稳定、是否有抽空、气蚀等情况发生、泵的震动等参数是否超标等。

　　综合使用寿命的要求和高压密封的设计经验、实验验证等，这些设计参数可满足使用要求，在密封设计和制造方面未发现任何问题。

　　其次，从选型和安装方面，经过现场核实各参数资料，发现了问题，设备制造商提供的介质信息有误，原提供的“工艺冷凝液”是循环水，不含其它介质，而现场实际的介质是水，含微量NH3(氨)和CH3OH(甲醇)，由于含量非常小，设备制造商并未对此引起重视，也未在所提供的信息中进行说明， 而这对密封选型影响非常大， 由于原设计在辅助密封圈的选择上根据的是清洁的循环水，所以采用了氟橡胶，经过查询相关的腐蚀数据手册，发现NH3(氨)和CH3OH(甲醇)对氟橡胶有一定的腐蚀性，是不能作为辅助密封的。在损坏密封的情况上可找到相一致的证据， 其辅助密封圈已经完全失效，从而导致密封静环组件位置偏移，破坏了石墨静环端面， 形成大量泄漏， 这是导致密封失效的主要原因。从安装方面来看， 由于原密封采用的是集装式设计，压缩量已经确定，因此未发现问题。对于最终用户在冷却水不允许泄漏的要求，经过现场了解情况得知，用户的冷却水管线是封闭的， 进水管线为0.42MPa，出水管线为0.3MPa， 最终用户认为设备制造商的水封可以完全实现零泄漏， 这种要求在最初的设计要求中并未明确说明，而设备制造商认为按API62 的解释，这只是一个节流装置，少量的泄漏是符合要求的，而现场应用的API62 方案水封装置， 无法满足此压力下的零泄漏要求，直到密封在现场应用时，双方才发现此在问题上理解的差异。

　　最后，在设备本身方面，经过与现场工艺人员、控制人员的交流，整体工艺运转平稳，未出现抽空、气蚀等情况发生，泵的震动等参数符合国家标准要求，经过检测， 泵体各联接与配合部位尺寸公差和位置公差均满足国家标准要求，未发现问题。

　　根据以上的检查和分析， 密封失效的原因是由于设备制造商提供的介质信息有误， 导致辅助密封圈失效，造成泄漏，而最终用户要求未被满足的原因是由于现场的使用要求没有在最初的设计要求中说明， 导致设计中没有相关解决方案。