降低液態高壓泵泄漏故障率
一、前言
膨脹煙絲生產線的液態CO2泵入工作好比整條生產線的心臟,出現泄露情況就會使整條生產線癱瘓,大大影響了整條生產線的連續運作。作為一個創新型的社會,設備的連續運轉效率成為了生產效率的重要指標,但在實際的維修中,泄漏情況出現的頻率較高。其內部的機械密封是整個泵體組件的核心,每次的維修更換都勢必會造成較大的人力、財力的損耗,因此保證設備的連續運轉來提高生產效率成為了一個迫在眉睫的問題。
二、傳統液態高壓泵泄漏判斷及處理過程
1.液態高壓泵常見故障簡介
連續的生產對設備的正常運轉提出了很高的要求,但是設備的損壞是在所難免的。膨脹生產線液態高壓泵是整個生產線的核心設備。常見的一些故障包括:電機的過流、聯軸器的斷裂、泵體CO2的泄漏等,其中泵體CO2的泄漏的發生率較高,多是發生在長期停產后,由于機械密封中的O型圈損壞或是動靜石墨環的損壞而造成了泵體的泄漏。
2.泵體泄漏的判斷及分析
CO2輸送管道中混入的空氣凝結成冰粒導致動環與靜環的光滑配合面不能正常的緊貼降低了其密封能力。上述情況可選擇適當手動反轉葉輪軸將動環與靜環接觸面之間混入的細小冰粒經過研磨直至消失,使得動、靜環兩接觸面之間能夠重新得到很好的貼合,密封作用得到重新發揮。經過盤車倒轉處理后的泵體在試車時若仍出現泄漏情況,則可基本確認為泵體葉輪組件中的機械密封組件出現異常。機械密封中的動環裝配在軸套上,其葉輪軸通過聯軸器與三相電機連接。由三相電機驅動作高速旋轉運動,裝于動環內的O型圈在密封的同時還能保證動環在高速旋轉時的穩定性,當動環內的O型圈由于外在原因而受損降低其對動環旋轉時的穩定作用。高速旋轉產生的離心作用將使動環與軸套產生激烈的摩擦動作,在接觸應力的作用下將使石墨環碎裂,故而影響到了整個機械密封組件的密封性,產生CO2液體的泄漏。
3. 泵體泄露處理

1)停止運行P22泵
2)關閉P22進、出口有關閥門
3)設備拆卸
4)損壞件的檢查及更換
5)設備復位安裝
完成整個維修過程需要至少兩個半小時。
4.降低故障率的意義
通過以上的故障分析及處理可以看出,更換密封部件是個復雜的過程,根據統計整個過程最少要經歷2個小時,大大增加了設備的故障時間,降低了整個生產線的工作效率,
冷熱端設備的正常運轉是生產線的工作重點,生產線的停止給公司造成了較大的財產損失。提高設備連續運行時間,充分發揮設備的流水線生產能力,也是節能降耗政策的體現。
三、密封部件整改措施
研究并討論了液態高壓泵泄露事故后,認為其泵體中的機械密封件石墨動環的運轉穩定性對整個泵體在打液作業時的密封性起著至關的作用。觀察軸套、石墨動靜環的具體配合以及O型圈的安置后發現其中的O型圈恰位于軸套上的一臺階處(下圖箭頭1指示),將備件套裝中的O型圈直徑、動環大內徑表面與軸套臺階表面之間的距離進行測量,結果顯示兩者尺寸能夠滿足密封作用。對裝配圖紙進行分析比較,發現位于臺階1位置右側存在相同構造的臺階2(下圖箭頭2指示)聯系O型圈的作用以及動、靜石墨環的破裂原因采取類比的方法,考慮是否能在此位置也采取相似的做法,增加一O型圈,將原有單一O型圈的密封改為雙O型圈的密封(下圖箭頭指示),

密封性型增加的同時也使得運轉的穩定性提高。測量此位置處的動環內壁與軸套表面的間距,并制作適合的O型圈,O型圈直徑的大小以及軸套的松緊配合程度均為實際的操作實施增加未知的變數,經過一段時間的實驗后最終制定處了
圖中箭頭指示為靜環于1部分中的安裝位置,其底部有一定位銷,便于對靜環的定位

機械密封組件

密封組件

工作圖示
四、密封部件整改后使用效果和特點
在針對由于機械密封組件故障引起的液態高壓泵泄漏事故的處理后,經過較長時間的觀察,可基本確定此次的改進方案是成功的,不但使設備故障率得到很好的控制而且節約了成本,提高了流水生產線的效率,小小的技術改造產生了很好的經濟回報,對此次做出的技術改造前后對比作簡要陳述:
①機械密封的密封性能得到增強。
原有的單一O型圈使用由于外在原因磨損后密封性能將大大降低,加大了動環的碎裂幾率,從而使得液態高壓泵的泄漏出現可能。利用原件上的現有條件增加安裝的O型圈,在前圈磨損的情況下仍能起到與前圈相同的密封作用,此種二次密封的設計可以避免液態高壓泵泄露的密封性作用上給予增強。
②對石墨動環運轉的穩定性以及緩沖性有很好的提高作用。
在前面內容中已介紹了石墨動環在葉輪組件中是作高速旋轉的,則它的旋轉穩定性就必須得到保證。動環中原存在的O型圈在密封的同時也利用其橡膠材質的相關特性來保證石墨動環在旋轉時的穩定性,然而當原有O型圈受損后,石墨動環的就沒有了可靠的“扶手”,由于液態高壓泵的啟停是通過電機驅動,所以在啟停階段和運轉階段石墨動環與軸套之間會存在接觸應力,當此“扶手”消失或是其維持石墨動環旋轉穩定性的能力下降的同時缺少了緩沖機制,石墨動環就會與軸套接觸,在接觸應力的作用下會使動環磨損嚴重會出現動環碎裂,新增加O型圈在當原有O型圈受損之后仍能起到一定的穩定和緩沖作用,可以減緩動環的磨損,使石墨環運轉的穩定性能夠得到很好的提高。
2010年年底設備進行整改之后,事故的故障率得到明顯控制,大致由每季度2至3次降低為一年1至2次,省時省工提高效率的同時還節省了維修成本。
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