P-101泵是EO/EG裝置反應(yīng)器的凝液水泵，為8×15SVH型單級(jí)懸臂式離心泵，投產(chǎn)以來(lái)，機(jī)械密封失效頻繁，運(yùn)行周期平均為1個(gè)月左右。為此在檢修過(guò)程中對(duì)該機(jī)封故障進(jìn)行了分析，并采取了相應(yīng)的改造措施。

一、泵端機(jī)封及沖洗系統(tǒng)

　　該泵采用單端面、內(nèi)裝式、高背壓型機(jī)械密封，動(dòng)、靜環(huán)材質(zhì)分別為碳化鎢、石墨浸樹(shù)脂，密封圈為硅橡膠“O”形圈。

　　密封端面采用內(nèi)沖洗方式，如圖1所示，從泵出口管線引出的高溫（264。C）水經(jīng)中間冷卻器冷卻后注人密封腔，對(duì)密封端面進(jìn)行沖洗冷卻。

二、機(jī)封故障診斷

1．故障現(xiàn)象

　　機(jī)封部件拆檢后，發(fā)現(xiàn)主要故障現(xiàn)象是：(1)動(dòng)、靜環(huán)“O”形密封圈失效，老化變硬，“O”形截面塑變成方形；(2)靜環(huán)失效，密封端面被咬蝕出現(xiàn)彗星狀痕跡；(3)補(bǔ)償環(huán)磨損；(4)補(bǔ)償環(huán)彈簧失效，失去補(bǔ)償作用。

2．失效分析

　　故障原因分析表明，密封沖洗系統(tǒng)存在問(wèn)題及密封腔溫度過(guò)高是造成機(jī)械密封頻繁失效的主要原因。

(1)機(jī)械密封沖洗系統(tǒng)分析

　　如圖1所示，原設(shè)計(jì)的機(jī)械密封外沖洗系統(tǒng)是自該泵出口引出的水經(jīng)過(guò)冷卻器后，流人密封腔對(duì)機(jī)封端面進(jìn)行沖洗。 但經(jīng)計(jì)算，沖洗液壓差△P<0，即密封沖洗系統(tǒng)實(shí)際為外沖洗。 為進(jìn)一步驗(yàn)證，在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行了實(shí)際測(cè)量，以判斷密封沖洗液流向。用測(cè)溫儀分別對(duì)中間冷卻器兩側(cè)的密封沖洗管線表面a、 b兩點(diǎn)進(jìn)行溫度測(cè)量，a點(diǎn)的溫度是85.7℃， b點(diǎn)的溫度是135.2℃，溫差達(dá)50℃左右，證實(shí)液體是自密封腔經(jīng)換熱器換熱后流向泵出口，即密封沖洗液是逆流。

(2)內(nèi)沖洗失效造成靜環(huán)咬蝕

　　內(nèi)沖洗液對(duì)密封端面起到?jīng)_洗、潤(rùn)滑、冷卻作用，沖洗液正常壓差為0.05 ~0.1 MPa，流速在3~4.6m/s范圍內(nèi)。內(nèi)沖洗失效，機(jī)封端面為半液摩擦，介質(zhì)內(nèi)的顆�；蚪Y(jié)晶進(jìn)入摩擦端面，進(jìn)一步加劇端面的磨損，產(chǎn)生較高的摩擦熱而無(wú)法有效帶走，造成機(jī)封靜環(huán)端面因溫度過(guò)高而出現(xiàn)金屬咬蝕現(xiàn)象，導(dǎo)致機(jī)械密封泄漏。

(3)密封腔溫度高造成密封圈老化變形

　　由于密封沖洗系統(tǒng)失去作用，密封沖洗液逆流，密封腔內(nèi)介質(zhì)溫度等于操作溫度264℃），超過(guò)硅橡膠“O”形密封圈的使用溫度范圍（-60 ~260℃ )，造成密封圈很快老化與塑性變形，機(jī)械密封泄漏。

三、機(jī)械密封的改造措施

　　1．如圖2所示，從該泵旁邊的P- 102A泵的出口引人溫度為85℃、壓力為3.2MPa（可調(diào)）的水至密封腔進(jìn)行外沖洗，關(guān)閉原來(lái)的自沖洗管線，以降低密封腔溫度并提高沖洗液壓力至3.2Mpa。

　　2．如圖3所示，在葉輪上開(kāi)四個(gè)ф8mm的平衡孔，在降低葉輪背壓的同時(shí)起到平衡軸向力作用，但泵的容積效率損失增加。經(jīng)過(guò)核算，平衡孔的泄漏量約為設(shè)計(jì)流量的2%~5%，使密封腔內(nèi)壓力降低了0.1 MPa左右，使沖洗液壓差△p=0.6MPa 。

　　3．如圖4所示，為了減少葉輪上增開(kāi)平衡孔對(duì)泵容積效率的影響，調(diào)整葉輪定距套尺寸，把葉輪的背隙由10mm減至4mm，進(jìn)一步降低葉輪背側(cè)壓力，提高沖洗液壓差。

　　4．改進(jìn)泵的操作步驟。改造后介質(zhì)和沖洗液之間溫差很大，先打開(kāi)密封沖洗液，使沖洗液壓力達(dá)到3. 2MPa，再按步驟啟動(dòng)泵，以防止密封元件因急冷急熱而脆裂。

四、效果

　　改造后的機(jī)械密封沖洗系統(tǒng)自投人運(yùn)行以來(lái)密封腔表面溫度為85℃，大大低于改造前的135.2℃ ;壓力表顯示密封腔外沖洗液壓力3.2MPa，符合使用要求。4個(gè)月后對(duì)機(jī)封拆卸檢查，各密封元件完好無(wú)損。至今機(jī)封已穩(wěn)定運(yùn)行16個(gè)月，工藝操作穩(wěn)定性和可靠性大幅提高。密封沖洗系統(tǒng)改造后取得了滿意的效果，消除了裝置安全生產(chǎn)的一大隱患，創(chuàng)造了可觀的經(jīng)濟(jì)效益。