硫酸泵机械密封失效分析及改造

1、前言

　　安庆石化原有四台硫酸泵,其运行参数如表1所示。四台泵自装机运行以来,一直存在着机械密封短期失效的问题。

表1　泵运行参数

　　硫酸泵输送介质为98%发烟硫酸,其运行特点是间歇工作,每次连续运转只有20min,每天都要频繁启动多次。硫酸泵所配机械密封是单端面非平衡型普通结构形式,如图1所示。该机械密封最多3～5天时间便失效导致硫酸泄漏。长期泄漏致使工作现场存在很大的安全隐患,造成严重的环境污染,同时维修次数增加,带来了很大的经济损失。

图1　改造前机械密封示意

　　本文详细介绍该机械密封的失效情况,分析造成失效的主要原因,并提出相应的改造方案。

2、失效情况及原因分析

2.1、失效情况

　　在泵频繁启动运行5天后解体机械密封查看,该机械密封是单端面非平衡普通大弹簧型结构,动静环均为镶装硬质合金材质,动环采用弹簧座凸耳传动,静环采用密封端盖的销钉止动,密封圈均为氟胶材质。通过检查发现失效情况为:

(1)动静环

　　动静环密封面严重破坏,在动环宽密封面上有两条深浅不一的圆形磨损沟槽,静环密封面也有不规则短小裂纹,另动环与弹簧座的两个凸耳传动处均有缺口,且方向一致。

(2)弹簧座

　　弹簧座在与动环接触的两个凸耳处均有被磨损的沟槽,且方向一致。

(3)密封端盖

　　密封端盖内两个与静环接触的防转销钉已消失,且有不规则断面。

(4)密封圈

　　与轴接触的动环橡胶O形圈变形,已经失效,与密封端盖接触的静环O形圈有炭化的现象,也有不同程度变形,基本失效。

2.2、失效原因分析

　　通过对泵运行特点以及密封失效现状等情况的综合分析,确定了机械密封早期失效的原因为:

(1)材料选型不当

　　原机械密封的动静环均采用硬质合金材质,密封圈为氟胶材质,通过查询资料得出:硬质合金不适合于酸性介质中应用,在浓硫酸介质中应用SiC材料比较合适,具有良好的耐腐蚀性,密封圈在浓硫酸中则只能用聚四氟乙烯材料才能达到耐腐蚀性能要求,因此机械密封的密封环及密封圈的材料存在选型不合理性,由于硬质合金和氟胶材料的硫酸腐蚀,使得密封端面局部出现腐蚀点以及辅助密封圈的腐蚀,从而造成机械密封整体早期失效,出现泄漏。

(2)结构设计不合理

　　根据泵的运行特点分析,动环的传动部件弹簧座出现凸耳沟槽磨损以及密封端盖上的防转销钉被剪切等这些现象均是频繁启动原因造成,同时静环在泵运转时跟随动环一起旋转造成O 形圈与密封端盖摩擦出现高温炭化现象,导致密封失效,出现泄漏。