離心泵的長周期穩(wěn)定運行直接關(guān)乎到企業(yè)的安全生產(chǎn)和經(jīng)濟效益，筆者闡述了根據(jù)宏觀現(xiàn)象判斷離心泵機械密封狀況的具體方法。

　　作為化工生產(chǎn)中主要設(shè)備之一的離心泵，其機械密封的好壞直接關(guān)系到操作工的人身安全和企業(yè)的經(jīng)濟效益，根據(jù)宏觀現(xiàn)象判斷機械密封的狀況，然后排除故障便成了安全、穩(wěn)定生產(chǎn)的重要保證。

1、機械密封簡介及常用的密封沖洗方案

　　機械密封又稱為端面密封，是旋轉(zhuǎn)軸用動密封，靠一對或幾對垂直于軸作相對滑動的端面在流體壓力和補償機構(gòu)的彈力作用下保持結(jié)合并配以輔助密封而達到阻漏的軸封裝置，其主要優(yōu)點是性能可靠。泄漏量小，使用壽命大，功率低，不需要經(jīng)常維修，且能適應(yīng)于生產(chǎn)過程中自動化和高溫、低溫、真空、高速以及各種強腐蝕介質(zhì)等苛刻工況的密封要求。隨著科技的發(fā)展和社會的進步，API標準規(guī)定機械密封必須100%是集裝式機械密封，集裝式機械密封的主要優(yōu)點是出廠的時候就已經(jīng)設(shè)定好了動、靜環(huán)之間的初始預(yù)緊力，在使用的時候不需要再進行設(shè)定，這樣也就避免了因為安裝工人水平有限造成在安裝時如果預(yù)緊力過大密封壽命減短或者預(yù)緊力較小使用效果不理想的問題。

　　機械密封最主要的部件是由硬性材料做成的動環(huán)(如SiC)和軟質(zhì)材料做成的靜環(huán)(一般是石墨)，工作時由于它們之間有相對運動，避免不了會產(chǎn)生摩擦熱，為解決這一問題，經(jīng)常用泵送介質(zhì)或者其他液體對密封面進行及時冷卻。根據(jù)離心泵輸送介質(zhì)的特性，大部分離心泵用機械密封常用的沖洗方案主要有PLAN11、PLAN13、PLAN14、PLAN21、PLAN52、PLAN53以及PLAN62中的一個、兩個或者多個沖洗方案的組合。

2、單端面機械密封沖洗方案

　　2.1、PLAN11方案

　　采用單端面機械密封，沖洗方案為PLAN11的泵一般用來輸送比較清潔無污染，泄漏出來沒有什么大的危害但有一定的壓力的介質(zhì)。在該方案下，一般遇到的泄漏問題相對比較簡單，那就是如果密封端有介質(zhì)泄漏出來的話，則說明該泵的機械密封已經(jīng)被損壞了，根據(jù)泄漏量的大小以及工況決定是否應(yīng)該對機械密封進行更換。

　　2.2、PLAN21方案

　　采用單級機械密封，沖洗方案為PLAN21的泵一般用來輸送比較清潔無污染但是溫度較高的介質(zhì)。從泵出口引出一部分介質(zhì)外經(jīng)冷卻器(一般用水冷)冷卻后回到密封腔，對密封進行沖洗和冷卻。

　　在該方案下，泵運行過程中可能發(fā)生的宏觀現(xiàn)象有:泵密封端有介質(zhì)泄漏出來，則說明該泵的機械密封已經(jīng)被損壞，根據(jù)情況決定是否需要更換機械密封;機械密封溫度很高而密封端又沒有泄漏任何介質(zhì)。

　　機封溫度很高而密封端又沒有介質(zhì)泄漏有兩個可能:一是冷卻水冷卻效果不好，沖洗介質(zhì)沒有得到很好的冷卻;二是冷卻器內(nèi)盤管損壞，由于密封介質(zhì)壓力大于冷卻水的壓力導(dǎo)致密封液全部流到冷卻水管中。對這兩種情況最好的區(qū)分方法就是檢查沖洗液從冷卻器進至泵內(nèi)的這段管線溫度是否過高，如果高則說明是冷卻器盤管的問題，反之則是冷卻水量比較小。

　　另外，在部分裝置采用該方案的離心泵上通常后綴PLAN62方案，通常用冷卻循環(huán)水作為該方案的沖洗介質(zhì)，目的是防止當(dāng)機械密封出現(xiàn)嚴重損壞現(xiàn)象時介質(zhì)泄漏出來對人身造成燙傷傷害。

　　2.3、PLAN11+PLAN62方案

　　泵密封為單級密封并且被用來輸送有毒有害易腐蝕及有顆粒的介質(zhì)時，常選用的沖洗方案為PLAN11+PLAN62。該方案的具體沖洗路線為從泵的出口引一股介質(zhì)對密封進行沖洗然后流至泵腔內(nèi)，另外再接一路蒸汽或者冷卻水對泄漏出來的少量介質(zhì)進行稀釋、防止結(jié)晶并將其沖走，以防對人身造成傷害。

　　現(xiàn)場可能見到的現(xiàn)象為當(dāng)關(guān)閉PLAN62方案的介質(zhì)時，泵送介質(zhì)泄漏至環(huán)境中或者冷卻水的回水量明顯大于進水量，則說明機械密封已經(jīng)遭到了破壞，需要盡快更換機械密封。

3、雙端面機械密封沖洗方案

　　3.1、無壓雙機械密封

　　3.1.1、PLAN11+PLAN52方案

　　當(dāng)泵所輸送的介質(zhì)為易燃易爆易腐蝕的介質(zhì)，不允許其向環(huán)境中有任何泄漏的情況時，通常采用無壓串聯(lián)機械密封，其沖洗方案為PLAN11+PLAN52。該方案的具體沖洗路線為從泵出口引一股介質(zhì)對主密封冷卻沖洗，另外帶有一個專門用來存儲密封液的虹吸罐，儲存在虹吸罐里面的沖洗液通過熱虹吸原理循環(huán)對第二級密封進行冷卻沖洗，若泵的轉(zhuǎn)速比較高或者當(dāng)軸徑比較大時，產(chǎn)生熱量比較快通常在第二級密封的動環(huán)上帶有泵送環(huán)(泵效應(yīng)環(huán))，在整個循環(huán)過程中，70%的循環(huán)動力來自于熱虹吸，泵送環(huán)補充30%的循環(huán)熱動力。該方案是目前化工裝置中最為常見的一種密封沖洗方案，例如輸送甲醇、汽油、丙烯以及液態(tài)烴等離心泵都采用該方案。

　　泵運行過程中如果虹吸罐液位有較大幅度的上升或者帶壓現(xiàn)象，此時操作畫面上會有虹吸罐液位或者壓力高報警。在該情況下:將泵切換至備用泵，停下該泵后關(guān)閉沖洗液用的冷卻水上、回水閥，在盤車的同時打開虹吸罐底部(頂部)閥進行泄壓(降液)，如果壓力能泄至0或者液位能穩(wěn)定且再次投用冷卻循環(huán)水后液位無變化，則說明泵在曾經(jīng)運行或者停泵時出現(xiàn)過振動現(xiàn)象，使得一級動靜環(huán)面非100%接觸運行，引起某一瞬間的泄漏，可通過將液位、壓力調(diào)回到正常值后備用或者運行;若再次投用冷卻循環(huán)水后液位有變化，則說明虹吸罐盤管損壞;如果在盤車的同時打開底部(頂部)閥時不能泄壓至0或液面回到正常值，則說明第一級機械密封損壞，根據(jù)實際情況決定是否對機械密封進行維修或者更換。

　　泵運行過程中如果有介質(zhì)或者沖洗液泄漏至環(huán)境中，通過觀察泄漏位置作出判斷:沿著軸泄漏出來，說明是軸與軸套間的O形圈損壞;在機械密封端面處(機械密封與泵接觸的地方)泄漏，說明是該處的O形圈損壞;從驅(qū)動環(huán)處泄漏出來，說明至少第二級密封損壞，根據(jù)實際情況決定是否對機械密封進行維修或者更換。

　　另外，根據(jù)介質(zhì)的特性，考慮到兩級機械密封同時損壞時，介質(zhì)泄漏至環(huán)境中所造成的危害，例如當(dāng)介質(zhì)為乙烯時，部分機械密封在PLAN11+PLAN52的基礎(chǔ)上增加PLAN62方案，通過利用氮氣稀釋可能泄漏的乙烯外同時防止結(jié)霜進一步損壞機械密封。

　　3.1.2、PLAN13+PLAN52方案

　　該方案與PLAN11+PLAN52的輸送介質(zhì)特性相同或者相近，區(qū)別在于第一級沖洗方案，通常情況下當(dāng)泵為立式泵時，例如槽罐泵、高速泵上選用的都是該方案。其中PLAN13方案的沖洗路線為，從泵腔體內(nèi)引一股液體對機械密封端面進行冷卻沖洗，然后返回至入口。在啟泵前盤車時可通過返回至入口的管線將泵腔體內(nèi)的不凝氣通過入口高點排出。

　　在該方案下，泵運行過程中可能遇到的宏觀現(xiàn)象與PLAN11+PLAN52方案一樣，根據(jù)對密封的判斷確定問題。

　　3.1.3、PLAN14+PLAM52方案

　　一般輸送輕烴類的離心泵時，采用無壓雙重密封，選用的沖洗方案為PLAN14+PLAN52。漿泵出口引出一股介質(zhì)對密封進行沖洗，然后將產(chǎn)生的氣體排出到泵入口端。這種情況下，出現(xiàn)的宏觀現(xiàn)象與PLAN11+PLAN52方案一樣，根據(jù)對密封的判斷，確定問題。

　　3.2、有壓雙重機械密封

　　無壓機械密封是針對泵送介質(zhì)可以允許有少量泄漏然后將其排至火炬燒掉，對于部分不能通過排至火炬燒掉的介質(zhì)，例如三乙基鋁等介質(zhì)，此時機械密封的形式與無壓雙重機械密封有所不同，第一級與第二級機械密封的布置采用背靠背式，沖洗方案為在PLAN52基礎(chǔ)上給虹吸罐加壓即PLAN11+PLAN53方案，使得密封液壓力高于泵腔內(nèi)的10%左右，這樣一旦機械密封損壞，虹吸罐里面的密封油將會泄漏至泵腔內(nèi)，中控室有虹吸罐液位低報警，便知道密封已損壞。該方案下，一般常見現(xiàn)象為虹吸罐密封油液位下降，到現(xiàn)場觀察如果密封油沒有泄漏到泵外，則說明是第一級密封壞了。相反，如果發(fā)現(xiàn)漏至泵外，則說明是第二級機械密封已損壞，應(yīng)及時對密封進行更換。

4、機械密封失效泄漏的原因分析

　　機械密封失效的主要形式是動、靜環(huán)之間的磨損失效。動、靜環(huán)之間的緩沖補償一般是由彈簧的彈力提供，所以初始值的設(shè)定將決定其壽命的長短。

　　工藝條件不穩(wěn)定和安裝不良造成的震動、離心泵抽空氣化、瞬間斷流都會導(dǎo)致機械密封動、靜環(huán)之間的液膜破壞，使機械密封在無潤滑條件下干態(tài)運行，密封環(huán)溫度迅速上升，有的直接燒毀，有的則因為泵恢復(fù)正常工作狀態(tài)時被急劇冷卻，形成熱沖擊而破裂。除此之外，沖洗流體和沖洗條件不良，也會對機械密封形成沖擊，致使機械密封遭到破壞。

　　機械密封密封圈失效也是密封失效的主要原因之一。

　　在裝配機械密封前清洗不徹底，碰、劃傷元件;裝配不到位;彈簧裝偏、緊固螺釘沒擰緊以及拆卸時損壞等，都是機械密封損壞的原因。

5、結(jié)束語

　　在離心泵運行過程中要確保機械密封裝配時適宜的彈簧壓縮量，以延長機械密封的使用壽命。裝配機械密封動環(huán)O形圈時，為了便于裝配，防止O形圈斜卷需在軸或軸套上涂抹少量潤滑劑，并且要嚴格控制工藝操作和工藝指標，在流量調(diào)節(jié)和開停車時，避免發(fā)生振動、泵抽空以及沖洗流體斷流等現(xiàn)象。