兰州石化物流中心强酸泵的故障分析与处理

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第10期 俞金源等：兰州石化物流中心强酸泵的故障分析与处理 593.1.1 机械密封的动静环磨损分析通常，机械密封动静环磨损的原因见表2。

摩擦副采用的材料耐磨性差、摩擦系数大、端面比压过大2 介质中的固体颗柳入导致动静环磨损机械密封的平衡程度 也是影响磨损的-个参数WB2A型系列密封的摩擦副采用的是耐磨性好、硬度高、耐腐蚀性好的氧化铝陶瓷，除氢氟酸、氟硅酸及浓碱外，几乎耐各种介质的腐蚀。摩擦副材料选择没有问题。

端面比压对机械密封工作情况有重要影响，比压过大将造成干摩擦面发热，磨损加剧，功率消耗增加，比压过小易造成泄漏-3 J。下面，通过理论计算进行机封端面比压校核，查找动静环磨损的主要原因。端面比压计算见表3 J。

表3 端面比压计算对于介质压力不高的，应选用比较小的比压值。

为保证启动和停车时的密封及补偿面磨损等，端面比压对于外流式来说，建议取 0.2-0.4MPa J。从上面计算可以看出，端面比压值满足推荐值。

针对原因3，该机械密封的安装形式为外流过平衡式，不存在平衡程度的问题。因此，动静环磨损的根本原因就是介质带来的固体颗粒。在对拆卸下来的机械密封件进行观察时，发现动静环接触面上有严重的结晶现象。这些结晶目前还无法判断是何种物质，但是通过实验发现这些结晶溶于水，用水冲洗就可以清理干净，初步判断，可能是硫酸腐蚀形成的硫酸盐。在清理后便会发现磨损的痕迹，因此介质会沿密封面发生泄漏。

结晶直接导致动环的活动受阻，不能形成有效的端面比压压紧动静环，产生泄漏。在实际检修中，发现该结晶现象严重，经常使动静环无法活动，只有用水泡洗后才能继续使用。

3.1.2 动环紧固螺钉松动和摩擦副破损动环紧固螺钉在-般情况下是不可能松动的。

由于该泵是用于卸送罐车中的浓硫酸，在开始卸送时必然有-段时间处于抽空状态，因此振动强烈。

在较长时间的振动下，动环紧固螺钉发生松动，动环在轴上窜动，与静环脱离，造成机械密封泄漏。情况严重时，振动造成的冲击将很脆的陶瓷摩擦副震碎，直接造成密封失效。

3.2 轴承损坏轴承损坏是机械密封失效后发生的。机械密封失效后，浓硫酸直接喷在轴承上。尽管轴承设计有保护盖，但是保护盖不能完全阻止硫酸的进入，导致轴承滚珠和保持架发生腐蚀，产生黑色的小麻点。

时间-长，滚珠和滚道麻点严重，进而发生轴承烧坏的情况。保持架在多次腐蚀以后失去了固定滚珠的功能，造成了轴承的散架。

3.3 泵体腐蚀严重82泵房的强酸泵泵体材质为 l Crl8Ni9Ti，其腐蚀速率见表 4。

表 4 1Crl8Ni9Ti腐蚀速率 对于1 Crl8Ni9Ti这种不锈钢，浓硫酸对其腐蚀性很小，可以满足使用要求，浓度小于2%的超稀硫酸也可以满足腐蚀要求。但是对于20% -6o%间的稀硫酸其腐蚀速率过高，不能使用。该泵的输送介质为浓硫酸，理论上是可以满足使用要求的，但是在实际生产中还是发生了严重的腐蚀。通过实地分析发现，该泵在检修前必须进行吹扫，吹扫的方法就是用水冲洗。冲洗时，浓硫酸被稀释成稀硫酸，随着冲洗的次数不断增多，冲洗的速度跟不上，因此就产生了明显的腐蚀。

4 解决方案甘 肃 科 技 第 29卷4.1 改造思路 熔聚合物，其基本结构如图5所示。

在未改造前，该泵的密封件由4套机械密封组 03 4 融 o### 乎- 构如图所示。 -图 3 4套机械密封所在处结构1.泵体，2.静环，3.轴承箱，4.动环 。

4套机械密封的设计原意是想利用原有的4个轴承形成强有力的4个支撑点，为齿轮泵的挠性转子提供最大限度的支撑。但是，在82泵房的工况条件下，4套机械密封反倒成了故障频发的原因，任意- 套机械密封泄漏都需要及时检修，造成人力物力财力极大的浪费。诸如上述原因，将除联轴器外的3处机械密封去掉，原有滚动轴承用IOB(聚苯酯)填充ervE(聚四氟乙烯)材质滑动轴承代替，将动密封点改为静密封点，彻底解决机械密封故障频发的现状。

除此之外，由于浓硫酸对人体的危害较大，-旦喷溅到人体身上很容易发生烧伤、灼伤等人身伤害事故。为了避免机械密封失效时浓硫酸从泵中喷出，在泵腔内靠近机械密封静环处设计减压套结构，如图4所示。这样-来，即便是机械密封彻底失效，由于减压套和泵轴形成的直径间隙非常小(80.19ram)，泵腔内浓硫酸也不会-下子喷出来。此外，减压套在-定程度上可以减轻该泵的抽空振动对转轴和机械密封的影响。减压套在泵抽空振动时可以充当滑动轴承，起到辅助支撑的作用，减小转轴振动幅度，可以有效防止振动造成的机械密封动静环破损、动环紧固螺钉松动的现象。

图4 减压套所在位置4.2 POB填充PTFE简介POB，即聚苯酯，是聚对羟基苯甲酸苯酯的简称，是-种芳香族聚酯系耐热聚合物，它是以对羟基苯甲酸为基本原料而制得的具有高结晶性的不溶不图5 POB(聚苯酯)的基本结构POB作为-种新型特种工程塑料，具有如下独特性能：分解温度高达530C，可在300"C长期使用，具有良好的自润滑性、耐磨性、电绝缘性；耐辐射，耐- 切有机溶剂等。

聚四氟乙烯是-种特殊的热塑性塑料，简称PTFE，使用氟石、三氯甲烷等为原料经加热裂解、聚合而成，其分子结构如图6所示。

， .-F F寸 图6 PTFE(聚四氟乙烯)的基本结构PTFE作为-种工程塑料具有如下性能：分解温度高达415℃，可在250℃以下长期使用，具有使用温度宽(250--150℃)，摩擦系数低、自润滑性能好、吸水率低、电性能优良、耐化学药品性能好等优点，对无机酸有很好的耐酸性 J。

POB能和任何比例的 PTFE混合。任意填充PTFE有效地提高了材料的耐磨性，另-方面POB起到了润滑剂的作用。此外，POB填充 FE降低了材料的摩擦系数，对对磨材料不造成损伤 。基于上述特性，本文选取该材料作为滑动轴承材料。

4.3 POB填充 PTFE滑动轴承校核8设计出的改造方法科不科学，选用的材料合不合理，都需要理论计算验证▲行POB填充IyI下E滑动轴承的校核计算，见表5。

通过以上计算可以看出，从理论上讲改造是可行的，三项校核均满足材料特性要求。

4.4 实际改造过程有了上述的构想分析之后，进行了改造方案的实施，具体做法如下：1)将泵上4套机封保留1套，即泵转子与联轴器相连处保留1套密封。

2)其余部分用 POB填充 FE滑动轴承形成静密封点，如图7所示。

3)在机封腔前段加-减压套(POB填充 PTFE材质)，如图4所示，左侧为泵腔介质端。

4)加工与轴承座尺寸配套的四氟垫片，用以密封泵体与轴承座之间的静密封点。

第 lO期 俞金源等：兰州石化物流中心强酸泵的故障分析与处理 61图7 POB滑动轴承及轴承座装配4.5 其他故障改进轴承损坏是由机械密封失效引起的，只要延长机械密封的使用寿命，则剩下的 1套轴承使用寿命也会相应增大。

泵体腐蚀严重最根本的解决方法是选用更好的泵体材料，譬如不锈钢 3 16L(00Crl7Nil4Mo2)，其在常温 90%浓度下的硫酸中腐蚀速率仅为0.1mm/a以下，比 1Crl8Ni9Ti的 0.46mm/a的腐蚀速率熊多。即便是在稀硫酸中，不锈钢316L的腐蚀速率也在0.1-1.0mm/a(常温)之间，比1Crl8Ni9Ti的 3.0-4.6mm/a(常温)要强很多。

除了不锈钢316L之外，还可以选择更好的2O 合金，其耐腐蚀性能比3l6L还要强，在稀硫酸中基本不腐蚀 J。

虽然有更好的耐腐蚀材料可供选择，但是这些更好的耐腐蚀材料的价格相应昂贵，真正改造不划算。虽然腐蚀严重，但是可以从腐蚀的原因再着手想办法，改变作业习惯，减缓设备的腐蚀，延长设备的使用周期。

为了避免在检修前的吹扫中浓硫酸变为稀硫酸，在拆卸泵体时将浓硫酸旧能的倒干净，用抹布擦拭后再用水冲。冲洗的时候要注意，用大量的水迅速冲洗，尽量不要形成稀硫酸。

(下转第48页)48 甘 肃 科 技 第29卷3 结论采用DB-17毛细管柱对气雾杀虫剂中胺菊酯、氯菊酯和高效氯氰菊酯本能同时有效的分离和测定，分析时间较短；方法精密度、准确度较高、操作简便；线性关系良好，能满足分析检验要求，有利于质检机构和生产企业对相关产品的质量监督与控制。