朱輝　王曉波

　　摘　要：高壓泵柱塞密封性能好壞與使用壽命的長(zhǎng)短直接影響催化劑的正常生產(chǎn)，通過(guò)對(duì)密封失效原因進(jìn)行研究分析，提出改進(jìn)措施，為催化劑平穩(wěn)生產(chǎn)奠定基礎(chǔ)。

　　關(guān)鍵詞：柱塞泵；柱塞密封；改進(jìn)措施

　　高壓泵是催化劑生產(chǎn)過(guò)程中最重要的設(shè)備之一，目前該廠使用的高壓泵主要為往復(fù)式的柱塞高壓泵，主要用于給噴槍內(nèi)注入高壓膠體，正常情況下壓力高達(dá)13MPa，高壓泵的運(yùn)行狀況直接影響到催化劑成品的產(chǎn)量，因此，提高高壓泵柱塞密封的使用壽命對(duì)生產(chǎn)運(yùn)行具有極其重要的意義。

　　1　高壓泵柱塞密封結(jié)構(gòu)

　　高壓泵密封是軸向往復(fù)式動(dòng)密封，屬于“V”型接觸式密封如圖1所示，密封采用氟橡膠材料制成，通常為了延長(zhǎng)密封的使用壽命，使用特殊的支撐圈，分別安裝在密封圈的前后端。

　　2　柱塞密封運(yùn)行現(xiàn)狀

　　該廠高壓泵所輸送的介質(zhì)具有高粘度、強(qiáng)酸性，Cl-含量高，硬質(zhì)顆粒多等特點(diǎn)。在這種流體性質(zhì)下，高壓泵的密封受到了極大的挑戰(zhàn)，膠體中的細(xì)微顆粒在高壓狀態(tài)下，將進(jìn)入密封端面，使密封填料的機(jī)械磨損增加，同時(shí)強(qiáng)酸性和高氯含量也增加了密封填料的腐蝕性，造成高壓泵密封填料壽命僅有3-5天，嚴(yán)重影響了工廠的連續(xù)性生產(chǎn)，耗費(fèi)了大量的人力，同時(shí)也增加了工廠維護(hù)費(fèi)用。

　　3　密封失效分析

　　為了弄清高壓泵密封的主要失效形式和原因，分別對(duì)已失效的高壓泵密封進(jìn)行了解剖分析。

　　3.1失效形式

　　3.1.1密封圈的老化

　　老化產(chǎn)生的部位：橡膠密封圈有老化現(xiàn)象，橡膠密封圈的密封面有裂紋、橡膠硬化，失去彈性。產(chǎn)生原因：一是由于密封圈的壓縮量比較大，所以密封力也就越大，從而導(dǎo)致密封面所受到的摩擦力就越大，溫度急劇升高；二是由于散熱不好加速橡膠密封圈的老化，使得橡膠圈表面變硬、強(qiáng)度和彈性降低、橡膠變脆，耐磨性下降，所以密封圈的表面有裂紋。

　　3.1.2撕裂與斷裂

　　撕裂產(chǎn)生的部位：橡膠密封圈撕裂部分均發(fā)生在與柱塞表面接觸的密封面上產(chǎn)生的原因：

　?。?）膠體進(jìn)入密封表面，密封面的摩擦力增加，密封面的溫度升高，從而增加密封圈的老化，使得密封材料彈性降低；（2）隨著柱塞往復(fù)的運(yùn)動(dòng)，膠體不斷地磨損密封圈，在一定的循環(huán)次數(shù)以后，很容易在老化部位產(chǎn)生裂紋，裂紋的增長(zhǎng)將促使橡膠顆粒迅速與膠體表層分開(kāi)，橡膠纖維被拉斷，最后撕裂；（3）這種撕裂的反復(fù)作用就形成不規(guī)則的裂條，密封根部被嚴(yán)重咬壞、直至喪失密封能力，這樣就導(dǎo)致有更多的膠體進(jìn)入密封表面，經(jīng)過(guò)多次作用，最后導(dǎo)致斷裂。

　　3.1.3磨損

　　磨損產(chǎn)生的部位：密封圈幾乎都有磨損的痕跡，特別是密封面，密封圈的軸向有凹凸不平的劃痕。產(chǎn)生的原因是膠體液進(jìn)入摩擦界面，當(dāng)柱塞在往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，膠體液粘附在柱塞表面，并被帶入到密封面，反復(fù)地磨蝕密封面，失去彈性的橡膠表面就會(huì)產(chǎn)生溝槽。

　　3.2失效原因分析

　　3.2.1抽空

　　當(dāng)喂料泵輸送量降低或高壓泵入口過(guò)濾器堵塞出現(xiàn)抽空，液壓系統(tǒng)中出現(xiàn)空穴現(xiàn)象時(shí)，大量的氣泡破壞了液流的連續(xù)性。當(dāng)大量氣泡隨著液流到壓力較高的部位時(shí)，氣泡在高壓下迅速破裂，并又凝結(jié)成液體，使體積突然減小而形成真空，周?chē)邏阂后w迅速流過(guò)來(lái)補(bǔ)充。由于這一過(guò)程時(shí)間極短，產(chǎn)生局部高溫，柱塞密封圈老化，密封材料彈性降低，并帶有強(qiáng)大沖擊壓力，產(chǎn)生強(qiáng)烈的振動(dòng)和噪聲，從而造成密封圈的損壞。導(dǎo)致高壓泵抽空的直接原因主要是來(lái)量不足，造成來(lái)量不足的原因有以下五個(gè)方面：

　?。?）喂料泵流量輸送量過(guò)小。（2）高壓泵入口過(guò)濾器過(guò)濾面積小。（3）入口管線細(xì)（僅90），且彎頭多，會(huì)增大液體的局部水頭損失，從而降低了泵的吸入能力，造成供液不平穩(wěn)。（4）入口罐液面較低時(shí)，柱塞泵供液不足，也會(huì)造成泵抽空。（5）固含量過(guò)高，液體過(guò)稠時(shí)，流動(dòng)性較差，不能滿足泵的吸入量，造成泵抽空。

　　3.2.2流量壓力波動(dòng)

　　高壓泵入口僅裝有過(guò)濾網(wǎng)，從喂料泵輸出的物料壓力和流量經(jīng)常處于不穩(wěn)定狀態(tài)，高壓泵在不穩(wěn)定狀態(tài)下運(yùn)行，加劇了柱塞和盤(pán)根磨損，導(dǎo)致密封失效。

　　4　改進(jìn)措施

　　針對(duì)高壓泵出現(xiàn)的問(wèn)題，經(jīng)過(guò)分析研究，作出相應(yīng)的改進(jìn)如圖2。

　　（1）增加過(guò)濾器過(guò)濾面積：高壓泵入口過(guò)濾器容易被物料堵塞造成高壓泵抽空從而造成高壓泵盤(pán)根失效，出現(xiàn)高壓泵柱塞漏膠，高壓泵無(wú)法運(yùn)行。為了改善高壓泵過(guò)濾器堵塞，可以增加過(guò)濾器臺(tái)數(shù)，將原來(lái)一臺(tái)過(guò)濾器改為現(xiàn)在兩臺(tái)過(guò)濾器同時(shí)運(yùn)行，這就增加了過(guò)濾器過(guò)濾面積。同時(shí)將原來(lái)兩天清一次過(guò)濾器的過(guò)濾網(wǎng)變?yōu)槊堪嗲逡淮芜^(guò)濾器過(guò)濾網(wǎng)，避免物料堵塞過(guò)濾網(wǎng)。（2）增大喂料泵輸送量：喂料泵是高壓泵的物料輸送泵，該廠現(xiàn)喂料泵的流量是20m^3/h，與長(zhǎng)嶺催化劑廠喂料泵流量50m³/h相比，該廠20m³/h流量相對(duì)較小，從長(zhǎng)嶺催化劑廠高壓泵運(yùn)行情況來(lái)看，長(zhǎng)嶺催化劑廠高壓泵運(yùn)行情況良好且檢修頻率相對(duì)比較低，兩個(gè)廠高壓泵輸送物料情況基本相同。對(duì)此借鑒長(zhǎng)嶺催化劑廠高壓泵喂料泵的輸送流量，喂料泵的流量由原來(lái)每班開(kāi)一臺(tái)喂料泵現(xiàn)改為每班同時(shí)開(kāi)兩臺(tái)泵，以滿足高壓泵入口流量，避免高壓泵抽空。（3）優(yōu)化入口管線：結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際狀況，管線管徑由原來(lái)的90至擴(kuò)大至110，改善柱塞高壓泵的吸入條件，減少泵的抽空現(xiàn)象，取得了良好效果。（4）增加緩沖罐：在高壓泵入口增加緩沖罐來(lái)保證高壓泵入口壓力流量穩(wěn)定，促使物料穩(wěn)定進(jìn)入高壓泵腔體，使得高壓泵能正常平穩(wěn)工作。

　　5　結(jié)語(yǔ)

　　綜上所述，高壓泵柱塞密封失效的主要原因是泵抽空導(dǎo)致密封圈溫度升高。由于密封圈工作表面溫度升高，使得密封材料的密封性能喪失，材料老化，材料的彈性降低，從而導(dǎo)致密封性能降低。因此，只有杜絕泵抽空現(xiàn)象，才能延長(zhǎng)高壓泵密封的使用壽命。

　　參考文獻(xiàn)

　　[1]廣延洪，汪得濤.密封件使用手冊(cè)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1994.

　　[2]朱俊華，戰(zhàn)長(zhǎng)松.往復(fù)泵[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1992.

來(lái)源：《中國(guó)科技縱橫》2017年22期