參數(shù)信息的準確提供對密封設(shè)計的影響

　　密封設(shè)計涉及的問題較多，各種參數(shù)都對最終的設(shè)計有著重要的影響，而且在一些要求的理解上是不一致的，有些參數(shù)的細節(jié)提供上有微小差別，就能造成很大的影響，這就要求原始信息的提供必需完整、準確、全面，這樣才能避免失誤的產(chǎn)生，影響設(shè)備的正常運行，尤其是一些參數(shù)較高的密封，更是對此十分敏感。該文通過對現(xiàn)場問題的綜合分析和檢查，找出了密封失效的真正原因，提出修改方案，實踐表明，改進后的密封性能良好。

　　引言

　　在密封的設(shè)計和選型過程中， 密封制造商需要泵制造商或終端用戶提供輸送介質(zhì)準確的參數(shù)信息，包括詳盡的介質(zhì)名稱、含量、溫度、入口壓力、出口壓力、密封腔壓力、轉(zhuǎn)速、飽和蒸汽壓力、密度、粘度等信息，用戶是否有一些特殊要求， 這些信息對密封的選型和設(shè)計都有著重要的影響， 決定著密封是否能長期正常運行。一旦信息提供不準確或不完整，可能造成密封泄漏、壽命短暫等現(xiàn)象，這一點在一些高參數(shù)的密封應(yīng)用上問題十分明顯。本文就某化肥廠的4124-P1-1.2 泵位發(fā)生的問題來說明準確的參數(shù)信息對密封選型和設(shè)計的重要性。

1、現(xiàn)場問題及分析解決

　　某化肥廠的4124-P1-1.2 泵位共兩臺泵，為關(guān)鍵設(shè)備，決定著全廠的正常生產(chǎn)，一旦出現(xiàn)問題，后果不堪設(shè)想，設(shè)備具體的設(shè)計參數(shù)如表1 所示。

表1 設(shè)計參數(shù)

　　此泵位在最初設(shè)計時，技術(shù)文件提供的介質(zhì)“工藝冷凝液”是清潔的循環(huán)水，不含有其它介質(zhì)，API 方案11+62，在API62 標準中，相關(guān)的圖示和說明如圖1 所示。

1-急冷接口(Q) 2-排液口(D) 3-沖洗接口(F) 4-密封腔

圖1 API 方案11+62

　　API62 方案說明：由外源提供急冷液。所以需要急冷是為了防止固體顆粒在密封的大氣側(cè)積累。通常配合間隙很小的節(jié)流襯套使用。

　　最終用戶對API62 方案的設(shè)計并未做任何特殊要求，因此，密封按正常的設(shè)計進行，設(shè)計方案如圖2 所示。

圖2 初始密封設(shè)計方案

　　此設(shè)計在發(fā)貨給用戶前已經(jīng)通過實驗室的模擬運轉(zhuǎn)試驗檢驗，滿足設(shè)計要求。但是當(dāng)泵制造商到最終用戶現(xiàn)場運轉(zhuǎn)時出現(xiàn)問題，運轉(zhuǎn)3 天后泄漏，而且最終用戶對API62 方案冷卻水的少量泄漏十分不滿意， 認為是設(shè)計失誤，此泵位由于壓力較高，泄漏量非常大，無法繼續(xù)運轉(zhuǎn)，用戶面臨停產(chǎn)的危險，因此，用戶要求設(shè)備制造商以最快的速度、最佳的方案來解決問題。處理此類問題時， 查找密封失效和最終用戶要求未被滿足的原因都需要對現(xiàn)場實際情況進行調(diào)查，通過現(xiàn)場觀察、詢問、檢查，將收集的資料進行分析和判斷，才能得出合理的結(jié)論，在分析和判斷機械密封的故障時，必須正確和全面的反映出故障的現(xiàn)象，并做好記錄，保存好已經(jīng)損壞的密封元件，這才能準確的找出原因并加以解決，所以，一般需要從如下幾個方面著手進行分析和檢查：①密封設(shè)計和制造是否有問題，包括設(shè)計參數(shù)是否正確、加工精度是否符合標準等;②選型或安裝是否有誤，包括介質(zhì)、溫度、壓力等參數(shù)是否和設(shè)計一致、安裝是否滿足尺寸和精度要求;③設(shè)備本身是否存在問題， 包括現(xiàn)場工藝運行是否穩(wěn)定、是否有抽空、氣蝕等情況發(fā)生、泵的震動等參數(shù)是否超標等。

　　綜合使用壽命的要求和高壓密封的設(shè)計經(jīng)驗、實驗驗證等，這些設(shè)計參數(shù)可滿足使用要求，在密封設(shè)計和制造方面未發(fā)現(xiàn)任何問題。

　　其次，從選型和安裝方面，經(jīng)過現(xiàn)場核實各參數(shù)資料，發(fā)現(xiàn)了問題，設(shè)備制造商提供的介質(zhì)信息有誤，原提供的“工藝冷凝液”是循環(huán)水，不含其它介質(zhì)，而現(xiàn)場實際的介質(zhì)是水，含微量NH3(氨)和CH3OH(甲醇)，由于含量非常小，設(shè)備制造商并未對此引起重視，也未在所提供的信息中進行說明， 而這對密封選型影響非常大， 由于原設(shè)計在輔助密封圈的選擇上根據(jù)的是清潔的循環(huán)水，所以采用了氟橡膠，經(jīng)過查詢相關(guān)的腐蝕數(shù)據(jù)手冊，發(fā)現(xiàn)NH3(氨)和CH3OH(甲醇)對氟橡膠有一定的腐蝕性，是不能作為輔助密封的。在損壞密封的情況上可找到相一致的證據(jù)， 其輔助密封圈已經(jīng)完全失效，從而導(dǎo)致密封靜環(huán)組件位置偏移，破壞了石墨靜環(huán)端面， 形成大量泄漏， 這是導(dǎo)致密封失效的主要原因。從安裝方面來看， 由于原密封采用的是集裝式設(shè)計，壓縮量已經(jīng)確定，因此未發(fā)現(xiàn)問題。對于最終用戶在冷卻水不允許泄漏的要求，經(jīng)過現(xiàn)場了解情況得知，用戶的冷卻水管線是封閉的， 進水管線為0.42MPa，出水管線為0.3MPa， 最終用戶認為設(shè)備制造商的水封可以完全實現(xiàn)零泄漏， 這種要求在最初的設(shè)計要求中并未明確說明，而設(shè)備制造商認為按API62 的解釋，這只是一個節(jié)流裝置，少量的泄漏是符合要求的，而現(xiàn)場應(yīng)用的API62 方案水封裝置， 無法滿足此壓力下的零泄漏要求，直到密封在現(xiàn)場應(yīng)用時，雙方才發(fā)現(xiàn)此在問題上理解的差異。

　　最后，在設(shè)備本身方面，經(jīng)過與現(xiàn)場工藝人員、控制人員的交流，整體工藝運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，未出現(xiàn)抽空、氣蝕等情況發(fā)生，泵的震動等參數(shù)符合國家標準要求，經(jīng)過檢測， 泵體各聯(lián)接與配合部位尺寸公差和位置公差均滿足國家標準要求，未發(fā)現(xiàn)問題。

　　根據(jù)以上的檢查和分析， 密封失效的原因是由于設(shè)備制造商提供的介質(zhì)信息有誤， 導(dǎo)致輔助密封圈失效，造成泄漏，而最終用戶要求未被滿足的原因是由于現(xiàn)場的使用要求沒有在最初的設(shè)計要求中說明， 導(dǎo)致設(shè)計中沒有相關(guān)解決方案。