神华宁夏煤业集团有限责任公司烯烃-分公司宁夏银川750411
摘要:针对某化工企业某台多级离心泵的故障原因进行了分析从机械密封、装配精度以及实际运行情况等方面入手,对长期易损坏问题进行了多角度分析通过分析对比,找出了影响机泵运行周期和机械密封使用寿命短的主要原因,制定了相应处理措施.提高了机械密封的使用寿命.间接提高了机泵运行的周期.达到了良好的效果。
关键词:多级离心泵;机械密封
多级离心泵在社会生产行业中应用广泛,具有运行稳定、可控性强以及输出压力强等优势。多级离心泵相比于单两级离心泵结构更复杂,其设计、使用以及维修均有较高的要求。如果工作人员出现疏忽,将导致多级离心泵使用后经常出现一系列故障,影响其正常使用。如果不按照规范进行装配与检修,将导致零部件出现磨损,从而使泵的使用寿命缩短,并且产生更高的维护成本,影响生产的顺利进行。因此,需做好多级离心泵的检修工作,才能多级离心泵在生产中的作用得到发挥。
1.问题的提出
在现代工业生产过程中,机泵的应用领域很广,尤其在化工行业,各种形式机泵的使用非常广泛。多级离心泵的使用在化工行业中起着非常重要的作用,多用于锅炉给水泵等大流量、高压力的工作环境中。但是在多级离心泵在运行的过程中,经常会出现一些故障,影响机泵的长周期运行,其中一个非常常见的故障便是机械密封的损坏。本文根据机泵运行实际情况,对该离心泵机械密封进行故障分析,并制定了相对应的处理措施。
2机械密封的结构与原理
多级离心泵的工作原理为:输送的液体,在一定的压力条件下由泵的吸入口进入,在叶轮的作用下,液体的势能及动能均增加,液体到达导叶后,部分动能向势能转换,导叶的反叶片在水力的作用下向下一级叶轮入口进行液体的输送。因为各级传输的不断进行,各级均增加了等同的压力。液体在末级导叶经过后,到达泵筒体的环形室,最终经过叶出口进入至叶出管路。多级离心泵在矿产、化工以及石油等行业生产中应用广泛。
3机械密封故障原因分析
通过对机泵运行过程中出现的问题,对故障原因进行分析总结,并对各种类型的机械故障做了详细的统计,从不同角度分析原因,找到影响机泵故障的主要因素。如图1所示,综合各种机械故障,对故障原因进行分析。
3.1机械密封冷却水水质
初始设计时,为了保证机封冷却水的温度降低,降温装置设计为中间换热器冷却,使冷却水的温度达到要求。换热器是通过管程和壳程不同温度的介质进行热量交换,达到降温的作用,换热器如图3所示。
可是在机泵的实际运行当中,流动的介质为灰水(即充满杂质颗粒的煤浆污水),经常导致换热器内部管束堵塞,造成参加换热面积的管束减少,直接导致了换热面积的减小,使冷却器的换热效果下降,回流进入机械密封的冷却水温度变高,造成动静环之间冷却效果降低,机械密封动环和静环之间温度升高,磨损加剧。动静环之间磨损的加剧,使动静环温度继续升高,整个形成恶性循环,最终导致机封磨损、偏磨,甚至碎裂和损坏,使机械密封的作用失效,机泵内部介质外泄。
3.2机械密封设计缺陷
该机泵的机械密封在选用的过程中,选择了多弹簧式机械密封,,这种机械密封的特点就是补偿机构由多个弹簧组成的,受力分布相对均匀,但是也会存在很多的问题。
由于机泵内部介质为灰水,经常造成机械密封内部堵塞,尤其在弹簧间和动静环之间积垢问题严重,同时弹簧兹直径较细,容易发生腐蚀,造成弹簧不发生作用,失去自动补偿的作用。同时,由于每个弹簧的结垢程度不同,弹簧补偿距离不均衡,造成动静环倾斜,发生偏磨现象,使机械密封的泄露更加严重。
3.3泵体振动大
机泵的运行过程中,根据每日定期巡检记录运行状态,发现机泵会发生较大的振动,超出正常运行的范围。经过运行参数的分析和现场的调查,发现振动大的主要原因有三个。
首先,由于灰水介质颗粒大,容易堵塞,所以在入口滤网处,较大的灰水颗粒阻挡了灰水介质进入机泵内部进行工作,造成机泵大量不足,产生较大的振动,甚至发生气蚀,严重时造成机泵叶轮的变形和口环的磨损。
其次,原因是机械密封泄露时,轴承箱容易进水,而轴承箱没有对轴承进行有效的保护措施,轴承容易混进水,造成轴承的损坏,振动加剧,如图3所示.
最后,是平衡鼓的磨损,平衡鼓磨损后,整个机泵轴向的平衡作用被破坏,平衡鼓起不到平衡轴向力的作用,造成推力轴承受力较大,轴负荷升高,机泵振动加剧,严重时会发生机泵损坏。
3.4叶轮及口环变形
由于机泵运行不稳定,振动大,轴向负荷大,平衡鼓作用不稳定,造成机泵内部损坏严重,最常见的现象就是叶轮的变形和叶轮口环的磨损,使口环间隙增大且不平衡。通过对口环的重新加工,可以改善口环间隙的要求,但是会出现一些问题,由于叶轮口环与壳体口环相互配合,虽然间隙值通过加工达到要求,但是会出现叶轮口环和壳体口环不同心的现象。
4故障处理方法
4.1机械密封冷却水改造
由于中间换热器容易造成堵塞,所以取消密封冷却水中间换热器,由泵第二级引出管线对机械密封直接供水(灰水温度为50℃-70℃),保证了密封冷却水的足量和稳定,可以保证机封动静环之间的供水充足,同时可以在一定从程度上增强机封的冷却能力。
4.2机械密封型式的改造
机封型式采用了多弹簧式,容易造成弹簧结构,失去自动补偿能力,造成偏斜磨损,使机封损坏。所以改变机械密封结构,将多弹簧式改为单弹簧式,提高机械密封的弹性补偿能力,克服弹簧积垢造成的损坏。同时旧式机封外端采取紧定螺钉固定,运转时容易发生松动,导致机械密封压缩量变化。新改进的机封改为两端固定限位式,防止机封压缩量改变,保障了动静环之间的良好运行。
3机泵口环的精配
针对同心度加工精度不高和灰水介质易对口环造成磨损的问题,通过不断试验,对口环间隙进行多次测量和复核,在不影响打量的前提下,适当放大口环、平衡鼓间隙值,将壳体口环内径扩大,保证口环、平衡鼓相配合时不发生剐蹭。较大的口环间隙.也可保证灰水不堵塞口环。同时.平衡鼓材质由铜改为钢,增强耐磨性。
5结论
通过对机泵运行故障的原因分析与处理,使机泵运行周期得到了明显的提高,性能的提高主要有以下几个方面。
第一,机泵运行过程中,两端轴承振动情况有了明显的改善.基本维持在机泵设计振值要求范围内。
第二,机泵在输送介质的过程中,流量输出仅仅设计值,并且保持稳定,表面口环间隙的调整未影响机泵的打量情况,保证了机泵稳定的流量输出。
第三,机泵运行平稳,轴承温度正常,润滑有温度正常,未出现异常现象。
从之前的一个月更换一次机械密封,降低到六个月更换一次,大幅度地提高了机械密封的使用寿命。同时对后期机械密封的改进采取了进一步的举措,将中压锅炉给水泵的清净水引入机械密封,可以很大改善机封的使用工况.保证机泵长周期满负荷运行。
参考文献
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