污水处理中设备机械密封的故障和处理

汪 祥

（中国石化资产管理公司荆门分公司，湖北荆门 448002）

0 引言

机械密封装置是污水处理系统中的一种重要设备，是相对运动中静环与动环之间相互贴合而构成的一种装置，此时动静环两者之间形成了一种流体膜，在转轴与机体之间营造一种良好的密封效果。机械密封装置具有良好的密封效果，工作状态较为稳定，适用于酸碱性腐蚀液，可以在高温状态下工作，因此在污水厂广泛应用。在污水处理装置的运行中，机械密封故障占总故障的30%～50%，因此要不断加强对其的有效处理。

1 污水泵常见故障

污水处理中机械密封设备运行中，在设备机体与静环底座压合位置处容易出现泄漏现象，机械密封轴颈与动环轴套之间容易出现泄漏，机组运转中一旦压力突然变大，就会造成大量污水与药剂喷洒出来，导致两密封端面出现泄漏。污水处理过程中，发生故障的设备主要有离心泵、轴流泵、往复泵、回转泵、往复式压缩机、引风机、鼓风机等[1]。

某污水厂2019—2020 年发生故障的设备合计195 台（其中有密封231 套），具体情况如下：离心泵112 台，2019 年密封失效18 台、失效率0.122%，2020 年密封失效34 台、失效率0.230%；轴流泵3 台，2019 年密封失效18 台、失效率0.122%，2020 年密封失效0 台；往复泵49 台，2019 年密封失效1 台、失效率3.570%，2020 年密封失效1 台、失效率3.570%；回转泵9台，2019 年密封失效1 台、失效率8.330%，2020 年密封失效1台、失效率8.33%；引风机7 台，2019 年密封失效1 台、失效率7.140%，2020 年密封失效2 台、失效率14.290%；鼓风机13 台，2019 年密封失效1 台、失效率3.850%，2020 年密封失效3 台、失效率11.540%（表1）。

表1 故障分析处理前的故障类型及数量

2 污水泵故障原因分析

污水泵故障的常见位置为联轴器，原因较为复杂，主要有设备运行中技术指标不过关、安装时电机与设备主轴未处于标准部位。例如，在安装作业中，精度达不到要求则容易出现故障；电机安装底座基础牢固性不足，在使用时则局部沉降容易产生偏移，或一些旧设备未及时检查，导致出现故障[2]。

运行中轴承出现异常现象的主要原因为，轴承损坏或松旷时未及时进行必要的维护，使得设备运行中滚动体与内、外圈之间间隙不断增加，超过一定的限度之后就会出现滚动体脱落、隔离圈断裂等现象，使主轴的运动轨迹产生较大偏移，影响设备有效运行，导致出现轴向窜动、径向跳动现象，进而降低机械密封效果，最终导致部件碎裂。

各设备的密封主要失效模式及原因见表2。

表2 设备密封主要的失效模式及原因

3 污水泵故障防范的技术方案及措施

（1）离心泵的主要失效模式为动静密封面泄漏，解决方案为：①机械密封由内循环冷却改为新鲜水冷却方式，并安装过滤器；②加强设备检修隐蔽工序质量检查，控制动环补偿环固定底座与轴同心度偏差小于0.005 mm；③加强设备检修质量验收，严格控制联轴器对中误差小于0.08 mm；④升级为耐酸碱材料的橡胶密封。

（2）往复泵、回转泵、鼓风机的主要失效模式均为动静密封面泄漏：往复泵故障的解决措施主要是减少动静环压比、加大冷却管直径[5]；回转泵则应加强启运操作管理，在启泵前应灌泵排净气体；鼓风机则应定期检查和清除过滤网上的灰尘，降低轴振动值。

（3）引风机的主要失效模式为橡胶密封泄漏，日常应加强设备检修动静环O 形密封安装工序质量的检查。

在对各种类型机械密封设备进行故障诊断与处理过程中，要求不断加强对设备各个零部件的有效诊断与处理，促进设备内部各个零部件之间的有效贴合，避免出现结构错乱问题。在运行中一旦出现问题组件与零部件，要求由专业人士负责，加强对各项设备的合理使用。在设备检查时着重分析主轴轴颈表面是否光滑、是否有不同程度的缺陷，一旦出现联轴器损坏严重现象则要及时更换，并严格检测轴承转动灵活性与运转精度，出现径向窜动严重、轴向偏离现象的则应及时更换。检测机械密封摩擦严重程度，一旦磨损超过一定限度则及时更新，重点检测端面的平整度，是否出现变形现象，重点检测端面的粗糙度与平整度。如果不符合污水厂设备技术管理要求，则及时更换新件或重新研磨，全面检测补偿弹簧、O 形密封圈及相关附件[6]。

对设备运行情况进行有效控制，在池体结构中布置底部抽泥单元，由此有效清理池底淤泥。设备的有效运行容易受到固态微粒的影响，一旦颗粒含量超过一定限度则要求有效优化污水输送泵站池体结构。由此将污水中固态沉积物集中于一沉池之中，从而降低输出口池体污水固态物含量，为设备的有效运行创造必要的支持条件，从而降低机械密封磨擦副故障的发生概率。这要求有效结合池体污泥沉积程度，及时清理池底淤泥，并在完成之后采取必要的环保措施，从而为设备的有效运行提供一定的环保措施。

补偿环安装之前，要求仔细检查轴颈、轴端，避免运行装置中出现尖角、毛刺现象，在矩形槽内部尤其是轴颈内部涂抹一层润滑脂。在各项设备组合中尽量设置大截面的O 形圈，并综合运用专业的安装工具。这样可为设备的有效运行提供各项必要支持，避免轴颈键槽锋利棱边损伤密封圈[7]。

安装矩形槽后密封圈时，应避免扭曲扭转现象，并保证弹簧处于正常位置、各项参数运行正常。比压小时容易发生泄漏，比压过大则容易破坏动环与静环之间的配合关系，为此在安装作业开展之前涂抹一层润滑脂，以配件之间的有效贴合。安装完成之后，应及时关注电机与机体的运行稳定性，重点关注局部损坏或沉降现象、基础预埋螺栓松动等问题，一旦出现装置异常现象则及时进行调整。优化联轴器设备选择，安装时要求精准把握各项参数，重点为两轴中心线位置精度，一般使用百分表和塞尺进行调整。

4 采取措施后的效果

通过对机械密封设备故障类型的诊断、原因分析及技术方案的制定，及时处理了各种类型的故障，实现了对离心泵、轴流泵、往复泵、回转泵、往复式压缩机、引风机、鼓风机等故障类型的有效处理，在污水厂运行中取得了良好的运行效果。在2021年4 月—2022 年4 月的监测中，上述设备中仅有8 台离心泵发生了密封失效故障、失效率为5.405%，与2019 年的12.162%、2020 年的22.972%相比，使用效果更佳。

5 结束语

在污水厂各种类型的设备中，由于密封机械设备导致的故障类型较多，故障表现形式较为复杂，在具体的处理过程中要求不断加强故障原因分析，基于各项设备的参数进行必要的检测分析，并制定相应的处理方案，进而保障污水厂设备的有效运行，为污水的有效处理提供技术支持。