高温水泵机械密封泄漏分析与改造

何志华，刘 英，庞永兵，朱 柯，肖 彪，李 亮

（新疆大全新能源有限公司，新疆 石河子 832000）

1 高温水泵简介

高温水泵是新疆大全新能源5 000 t/a多晶硅项目装置的重要设备，该泵位号P0403A～F，共6台，5开1备，有时全部投入使用。由于泵的机械密封处泄漏严重，从开始安装调试，生产厂家专业人员多次维修调整并更换部件，一直未消除此缺陷。该泵的主要性能参数如下。

型号：SLZE250-500；

介质：高温热水；

介质温度：正常125℃，最高145℃；

泵进口压力：正常0.263MPaG，最大0.400MPaG；

泵出口压力：正常0.6 MPaG；

泵转速：2 950 r/min二级电机；

流量：6 000 Nm3/h；

冷却器冷却水进口温度：33℃；

冷却器冷却水出口温度:42℃；

冷却器冷却水出口压力:0.4 MPa；

密封冲洗方案：PLAN23+PLAN62 API682；

密封冲洗液：泵自身热水介质。

2 机械密封泄漏原因分析

2.1 解体检查故障现象

通过对泵机械密封解体检查，发现弹簧处有大量淤积物；静动摩擦副磨损严重，摩擦副端面出现大量磨损；动环辅助密封圈塑性变形，老化发泡而失效。

2.2 原因分析

2.2.1 直接原因

（1）大量淤积物使弹簧失效，动环不能有效补偿，使得摩擦副端面处泄漏。

（2）密封腔体内大量热量未被有效带离密封腔体，导致密封腔内温度上升，使动静环摩擦副磨损增大，也使辅助密封圈在高温下逐渐发生塑性变形并老化失效而导致泄漏。

2.2.2 进一步检查分析结果

（1）进冷却器的冲洗液温度为110℃，出冷却器的机械密封冲洗液温度过低（20℃高一些），正常出口冷却温度应为60℃左右，对比同装置以往高温水泵运行情况，可能是机械密封的冲洗液未有效地循环。

（2）P0403泵输送高温热水，冲洗液流量低，高温热水汽化或残留的气体进入冷却器管段后，没有排气口，形成气阻，影响流速。

拧开冷却器的活接头检查机械密封冲洗液管路，水流量非常小，证明此路机械密封液管路的确没有效循环起来，循环压力不够。

以上进一步说明PLAN23方案机械密封的冲洗液没有效循环，动送环没起到应有的作用而失效，最终导致机械密封泄漏。

2.3 现场P0403泵机械密封冲洗方式

单端面自冲洗PLAN23+PLAN62 API682，机械密封冲洗方式见图1。PLAN23是一种进入密封腔对摩擦副端面冲洗冷却的冲洗方式。

图1 PLAN23冲洗方式

PLAN62是对机械密封的静环背面进行急冷却冲洗方式，不对动静环摩擦副起作用，见图2。设备运行时可关闭此路冲洗液。

经以上分析，PLAN23机械密封冲洗方式不能满足实际使用要求，需改为PLAN21冲洗方式。PLAN21方案冲洗液不会因泵的动送环影响不上压而密封失效，同时，不同厂家设计的动送环结构有差异，会影响输送冲洗液能力，在安装及检修时，对动送环漏装或调整不到位而影响冲洗液输送能力；泵的出口液回流作为机械密封的冲洗液，压力高、相对流量大且输送能力有保障。

3 解决方案及改进措施

（1）改机械密封冲洗液管路

a.更改机械密封冲洗液进冷却器管路。把API682 PLAN23冲洗方式改为API682 PLAN21，即把“从泵盖出口管路”改成“从泵出口引出Ø14×2管路进冷却器管路”，见图3。

图3 改造后的机械密封冲洗管路

b.被替代的原泵盖G1/2出口用同规格的丝堵封堵。

c.根据API682 PLAN21，对泵出口管路加一限流孔板或节流阀后，进冷却器，孔板制作（孔板前后直径为Ø5mm～Ø3mm），以便能调整流速。进密封腔的冲洗液的压力按设计值范围调整，以免影响内部水力平衡。

（2）改进冲洗液的冷却器，使被冷却后的温度保持在60℃左右。

（3）对冷却器的机械密封冲洗液管路的高点安装排气口。如不装排气阀，需在运行操作上加强，即在连接丝扣处每次开机前排气操作。

（4）在材质方面，动环O型圈材质应耐高温且质量好。鉴于所输送介质为高温热水，尽量避免使用普通橡胶O型圈。

测绘机械密封动环、静环与O型圈等零件图，备机械密封的易损件。

（5）调整机封的装配压缩量，相关部件不需装入。

4 改造效果

通过对P0403A高温水泵的改造，提升了机械密封的使用寿命，高温水泵的机械密封相对无泄漏运行环境也得到改善，且密封腔的温度始终处于正常范围内。此次改造为水泵的安全平稳运行提供了保障，为生产运行维护节约了很大的成本。