机械密封在灰水和污水环境下的应用

赵世雄

【摘 要】 随着密封技术的发展，机械密封作为一种性价比合理、抗渗漏能力强的密封形式已在各传动领域得到广泛应用。该文分析了热电厂冲灰冲渣泵和热网首站外网循环泵各种故障产生的原因，介绍了新型机械密封在冲灰冲渣泵和外网循环泵中的改造方案和实施过程。通过实践验证，新型机械密封在灰水及污水环境中，运行平稳，以往故障不再发生，水泵的安全性和可靠性得到了极大提高。

【关键词】机械密封；灰水；污水；抗渗漏

铁煤集团热电厂的水泵：冲渣泵2台、冲灰泵共2台、热网首站外网循泵共7台。它们分别负责电厂130吨锅炉下部捞碎渣机的冲渣供水和锅炉除尘器下部冲灰器供水、以及负责矿区采暖系统中，电厂首站至水暖厂换热站间的二级网热水循环的关键作用。1997年10月按设计进行了外网循环泵的安装，循环泵轴部密封采用了较先进的机械密封形式。2010年冲灰、冲渣泵由于系统的改造更换了新泵型，同样采用了轴部机械密封形式。水泵轴部密封采用机械密封形式和原轴部盘根线密封相比，避免了轴部护套的磨损和更换，不用经常调整更换盘根，将大大减少检修维护的劳动强度，渗漏量几乎为零。有利于泵房设备和环境的卫生达标。但由于当初在系统的设计、水泵选型、安装上考虑欠妥，在选择水泵密封形式上只是考虑机械密封性能较好，便于检修和维护，没有考虑到机械密封密封对介质的要求十分严格，水内的颗粒介质随水泵的高速旋转，不断的冲刷磨损机械密封的密封面，使其加速磨损，使用寿命大大降低。其一旦泄露就无法修复，只能进行更换，还有它对安装技术要求较高的缺点也暴露出来，导致了因经常更换机械密封，而需相应频繁的切换设备、调整运行系统。虽然后期进行了多方面尝试，更换密封生产厂家，更换不同材质的密封面等仍无法解决其根本问题。因此，为维护生产稳定，有必要对原有机械密封重新进行选取和安装。

一、问题产生的原因分析

（一）热网二级网系统水质问题

系统运行过程中发现 外网循环泵机械密封渗漏问题比较突出。在检修人员和相关技术人员的多方面调整，调试下，不见明显好转。运行人员经常发现循泵的填料室时常有小股的水间歇外漏，检查循泵泵轴，无窜动和跳动、运行正常。最后检测循环水水质较混，内含少量颗粒。分析得出的结论是热网二级网管路每年的维修和建设过程中会混入部分泥沙。虽通过系统内的排污器经常排污仍达不到机械密封的使用要求。

（二）冲灰、冲渣系统水质问题

冲灰、冲渣系统改造投运后，平稳运行一段时间，水泵也出现了机械密封间歇渗漏的现象表现和外网循环泵的密封出现的故障形式一样，由于选泵密封形式之前，对储灰坝灰水进行水质化验，水质符合机械密封要求。在对冲灰渣泵体内部的检修过程中，发现泵体内残留有少量片状灰垢，经过对系统的多方面分析，得出垢片的结论是由于运行多年的回水管路（灰坝至电厂6.4公里）管内壁积垢，切换管路的过程中，由于管路冷热温度和压力变化造成管路内壁积垢部分脱落。 掺杂在回水中流到冲灰渣水池后进入冲灰渣泵，造成水质颗粒超标。

（三）机械密封的失效分析

机械密封运行过程中，密封面的磨损是不可避免的，由于密封面是耐磨材质，正常磨损十分轻微，外部旋转环内设置的弹簧持续向静止环施加一定的压力，保证旋转环和静止环密封面紧密结合。清水介质时，机械密封运行100小时后，密封面的磨损不应大于0.02mm，使用周期一般不少于一年。但灰水或污水状态下，机械密封运行初期，密封面结合紧密，渗漏量微乎其微，介质里面的颗粒和悬浮物无法进入密封结合面，但会进入旋转体内腔的加力弹簧周围，逐渐沉积包裹弹簧，淤积一定程度后，造成弹簧很难变形。运行一段时间密封面磨损后由于旋转体内弹簧不能及时施加弹力给旋转体密封面，结合面间隙逐渐加大，开始渗漏，介质里面的细小颗粒随水进入密封结合面。细小颗粒加速密封面的磨损，随着密封结合面越来越粗糙，漏量也逐渐增大，随着间隙越来越大，更大的颗粒进入密封结合面，磨损速度跳跃式上升，短时间内就会烧损机械密封。

二、解决方案

为了水泵安全、稳定、可靠的投入运行，需要一种能适应灰水和污水环境的机械密封。通过以上对冲灰冲渣水泵和外网循环泵的工况分析，了解了机械密封烧损原因。我们决定采用其它结构的密封，因为要保证水泵介质符合原有机械密封的要求，凭借现有设备和设施无法做到。新型密封应具有如下特点：

（1） 密封面应有较高的硬度，用来抵御杂质的磨损和冲刷。

（2）避免使用多弹簧机械密封，因其单个弹力弱小，易被杂质束缚。

（3）旋转体内的弹簧应有隔离杂质的能力，避免杂质淤积在弹簧周围。

综合机械密封以上特点，多方面联系其它机械密封使用单位、机械密封生产厂家和水泵生产厂家，经多方面比较论证，最后选用一种型号：11—BURGMANN SH的机械密封，它的特点是：

（1）高硬度合金配合碳化硅密封面。

（2）旋转体内配置单弹簧。

（3）旋转体弹簧外部设置一层弹性橡胶，能隔离介质内杂质进入旋转体。

三、方案实施

由于外网循环泵只能冬季运行，一旦改造失败，影响矿区供热。试验对象选定冲灰渣泵，2010年6月至10月，根据冲灰渣泵原密封尺寸，选出相对应的新密封型号并进行采购。分别对4台冲灰渣泵进行密封改造。冲灰渣泵更换新型密封后投入运行，平稳运行一年后机械密封无渗漏。

2011年10月，冲灰渣泵全年不间断运行一年后，对冲灰、冲渣泵进行密封改造后的解体检查。改造后的密封工况良好，仍然可以继续使用，因冲灰渣泵运行一年期间，未进行任何调整和维护。决定将新型密封更换到外网循环泵上。

2012年对2#、3#外网循环泵进行密封改造，改造后的循环泵经过一个采暖期的运行，未发生渗漏现象，今年检修2#、3#外网循环泵的过程中，检查运转5个月的机械密封，密封面光洁磨损轻微，完全还可以再运行一个冬季。拆解下旋转体后，检查内部清洁，弹簧光亮。

经过3年的运行试验，证明新型机械密封完全适应灰水和污水介质，保证了设备的平稳运行。今年将对剩余的外网循环泵密封进行改造。

四、实施效果

（1）更换新型机械密封在灰水或污水工况下，设备可以连续平稳运行2—3年。

（2）避免因密封漏水，污水进入轴承室而损害轴承。延长了设备运行周期。

（3）设备除清理卫生工作外，基本处于免维护状态。

（4）降低检修劳动强度，减少配件消耗。

（5）有利泵房环境和设备卫生的标准化达标。

五、结束语

此次改造方案实施后，通过连续的运行和考察，改造后的设备运行稳定，故障消除。现在泵房环境整洁，水泵无渗漏，日常处于免维护状态，只需每年一次例行解体检查。减少检修人员投入，降低发电生产成本，为我厂实现辅机无人看守，远程操控奠定坚实的基础。