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摘要：随着D、E流程合并，D流程压煮压滤的重要性更加凸显出来，压滤机承担了整个生产线的压滤生产，压滤泵则承载了压煮出料槽到压滤机的转运任务，它的正常运行是生产的重要保证。通过对压滤泵的拆解，进行故障分析，并进行一段时间的跟踪后，发现压滤泵在使用中存在一些问题，可进行一些改进以延长泵的使用寿命，降低对生产的影响。
关键词：机械密封;泄露;冷却
引言
压滤泵顾名思义就是压滤机专用泵，在特定的条件下会出现腐蚀、磨损等现象，不仅运行时要注意，而且对它的维护和保养也很重要。压滤泵主要用来输送一些液体，包括水、油、乳浊液、酸碱液体等，也可输送液体、气体混合物以及含悬浮固体物的液体。压滤机用泵的机械密封采用负压装置，在压力不断增加而流量逐渐减少的情况下长期输送液体，机械密封不承受工作压力，确保机械密封永不泄漏，是建设文明工厂的理想设备。
1.项目概况
1.1项目研究简介
我司由于工艺的特殊性，压煮料具有高温及较强的碱性，并含有颗粒物，冲蚀性较强，致使泵的过流部件和密封元件受到磨损而极易损坏或出现异常故障。压滤泵故障主要表现为泵壳的冲蚀及漏料，泵壳在此种工矿下难免出现冲蚀，因此我们的研究重心放在如何延长机械密封的使用寿命。现有的压滤泵机械密封的使用寿命短、不耐磨，使得频繁的更换机械密封及整机，经常造成停机维修，影响了一部主流程的生产，备品消耗极高并且给钳工带来很大的工作量。因此压滤泵机械密封的使用问题已经成为制约一部生产的一大难题。两台泵承担了整个流程其中一道工序的全部物料转运工作，一旦出现故障，流程生产将受到比较大的影响。通过系统的数据统计，从今年1月份到3月份3#压滤泵共出现过28次机械密封漏，4#压滤泵共出现过18次机械密封漏。如此高的故障率，已经让生产举步维艰，也让钳电班组筋疲力尽。如何提高泵的使用寿命已迫在眉睫。
1.2机械密封的工作原理
机械密封是靠一对或数对垂直于轴作相对滑动的端面在流体压力和补偿机构的弹力（或磁力）作用下保持贴合并配以辅助密封而达到阻漏的轴封装置。
常用外置机械密封结构如图1所示，由静止环1、动密封面2、动环3、O型密封圈4、弹性元件5和弹簧座6等元件组成。旋转环和静止环往往可以根据它们是否具有轴向补偿能力而称为补偿环或非补偿环。
机械密封中流体可能泄漏的途径有如图1中的A、B、C、D四个通道。C、D泄漏通道分别是静止环与压盖、压盖与壳体之间的密封，二者均属静密封。A通道是静止环与轴之间的密封，当端面摩擦磨损后，它仅仅能追随补偿环沿轴向作微量的移动，实际上仍然是一个相对静密封。因此，这些泄漏通道相对来说比较容易封堵。静密封元件最常用的有橡胶O形圈或聚四氟乙烯V形圈，而作为补偿环的旋转环或静止环辅助密封，有时采用兼备弹性元件功能的橡胶、聚四氟乙烯或金属波纹管的结构。B通道则是旋转环与静止环的端面彼此贴合作相对滑动的动密封，它是机械密封装置中的主密封，也是决定机械密封性能和寿命的关键。因此，对密封端面的加工要求很高，同时为了使密封端面间保持必要的润滑液膜，必须严格控制端面上的单位面积压力，压力过大，不易形成稳定的润滑液膜，会加速端面的磨损;压力过小，泄漏量增加。
1.3机械密封失效分析
1.3.1轴腐蚀
可能原因：（1）轴本身材质不耐腐蚀;（2）轴与轴套之间有相对运动;（3）机械密封出现了A通道泄漏;
1.3.2安装不规范，调节间隙不适当，安装面不干净或未垂直，达不到技术要求;
1.3.3磨擦副耐磨性不强;
1.3.4粗颗粒进入端面副;
1.3.5机械密封冷却不良。
2.技术方案
通过上面的失效分析，我们相应的做出了一些技术改进，如下：
2.1更换损坏的轴，并对轴进行热处理，以加强它的抗冲蚀能力。
2.2通过加强对钳工的培训，并对泵的检修流程进行严格要求，通过不定期的现场检查去发现问题，并反馈给班组，以此来保证检修质量。
2.3摩擦副的损坏是机械密封失效的主要原因，改进摩擦副首先要清楚摩擦材料需要具备什么条件，然后再选择最为适合的材料。
摩擦材料的基本条件：机械强度高，能耐压和耐压力变形;具有耐干磨性，耐高载荷性，自润滑性好;配对材料的磨合性好，无过大的磨损和对偶腐蚀;耐磨性好，寿命长;导热性和散热性好;耐高温性好;抗热裂性好;耐腐蚀性强;线膨胀系数小，能耐热变形和尺寸稳定性好;切削加工性好，成型性能好。
原本使用的Si3N4填充聚四氟乙烯由于强度不够，在实际运行中一旦进入了物料中的颗粒杂质就会导致接触副的磨损，从而使机械密封内部的弹簧进水，最后导致密封失效。因此，改用TD硬化处理技术的SiC合金作为摩擦副的材料，SiC合金磨损率为0.6um/h，腐蚀速度为0.08g/㎡.h，耐磨性和耐腐蚀性都较原有机械密封有了很大提高，但由于SiC合金不抗冲击，因此，必须保证摩擦副运行时的震动较小。这就要求机械密封的安装人员能准确找到机械密封的安装位置，并且泵的联接轴和电机的输出端处于同一水平面上（高度误差小于0.04mm）。SiC分为反应烧结碳化硅和无压烧结碳化硅两类。反应烧结碳化硅是由硅金属与石墨在碳化硅基体中反应而制得，最终的材料里游离硅含量通常在8%—12%，而无压烧结碳化硅完全是由碳化硅组成的。大致来说，PH值在4--11之间的情况下推荐使用反应烧结碳化硅，在这个范围以外，应使用无压烧结碳化硅。因此根据一部实际情况决定选用无压烧结碳化硅作为摩擦副材料。
2.4设定超压报警，由于泵是往密闭的腔体内打料，系统容易产生憋压，偶尔的超压就会使密封失效，而机械密封一旦弹开，物料将持续的通过密封面，导致机封无法复位。 2.5加大冷却水量，在日常巡检中，发现一部很多泵都存在冷却不良现象，主要有冷却水阀门忘打开、冷却水管折断、冷却水未连接等情况，通过设备检查通报，督促一部进行整改，以保证机械密封的冷却。
3.方案的实施与完善
通过对钳工班的理论培训后，在两台压滤泵上安装了改进后的机械密封，机械密封作为精密部件，制造及安装精度都要求很严格，如果装配不当会影响机械密封性能，密封零件、轴表面、密封腔体必须清洗干净，并保证密封液管路畅通;密封安装之前，轴表面、磨擦副工作端面应涂以低粘度润滑油或水;安装时应核对密封的安装尺寸，一般单弹簧密封轴向安装尺寸最大允差为±1.0mm，双弹簧为±0.5mm;安装后用手盘动旋转环，保证灵活转动，并有一定浮动性。然后进行静压试验和动压试验后，方可投入使用。两台压滤泵在3月29号完成了机械密封的改造工作，并同步在管道上设置了压力检测装置，在控制柜上布置了超压报警装置，一旦压力超过，泵将停止工作，以此来确保机械密封不被顶开，从而防止物料进入密封面。
4.结语
通过以上改造，3#压滤泵原平均出现机封漏料时间为3.21天，改造后延长为27.83天;4#压滤泵原平均出现机封漏料时间为5天，改造后延长为37.11天。目前，压滤泵检修已经不会对一部的生产产生影响，也大大降低了钳工的检修强度，具有很显著的效益，并且可以在其它同种工矿条件下泵进行推广。细节决定成败，造成设备频繁故障的原因往往都是一些小问题累积导致的，只要花时间去观察就能找到根源，因此在今后的工作中，应多去注意细节，这是解决疑难问题的基本工作。
参考文献：
[1]裘祖荣，石照耀，李岩.机械制造领域测量技术的发展研究[J].机械工程学报，2010，14：1-11.
[2]张西平.机械制造自动化技术特点与发展趋势[J].河南科技，2013，08：78+82.
[3]孙雅洲，梁迎春，程凯.微米和中间尺度机械制造[J].机械工程学报，2004，05：1-6.
[4]刘道华.机械设计专家系统开发工具的关键技术研究[D].西安建筑科技大学，2006.
[5]吕明.机械设计技术的现状与趋势研究[J].广东石油化工学院学报，2012，06：46-49.
关键词：机械密封;泄露;冷却
引言
压滤泵顾名思义就是压滤机专用泵，在特定的条件下会出现腐蚀、磨损等现象，不仅运行时要注意，而且对它的维护和保养也很重要。压滤泵主要用来输送一些液体，包括水、油、乳浊液、酸碱液体等，也可输送液体、气体混合物以及含悬浮固体物的液体。压滤机用泵的机械密封采用负压装置，在压力不断增加而流量逐渐减少的情况下长期输送液体，机械密封不承受工作压力，确保机械密封永不泄漏，是建设文明工厂的理想设备。
1.项目概况
1.1项目研究简介
我司由于工艺的特殊性，压煮料具有高温及较强的碱性，并含有颗粒物，冲蚀性较强，致使泵的过流部件和密封元件受到磨损而极易损坏或出现异常故障。压滤泵故障主要表现为泵壳的冲蚀及漏料，泵壳在此种工矿下难免出现冲蚀，因此我们的研究重心放在如何延长机械密封的使用寿命。现有的压滤泵机械密封的使用寿命短、不耐磨，使得频繁的更换机械密封及整机，经常造成停机维修，影响了一部主流程的生产，备品消耗极高并且给钳工带来很大的工作量。因此压滤泵机械密封的使用问题已经成为制约一部生产的一大难题。两台泵承担了整个流程其中一道工序的全部物料转运工作，一旦出现故障，流程生产将受到比较大的影响。通过系统的数据统计，从今年1月份到3月份3#压滤泵共出现过28次机械密封漏，4#压滤泵共出现过18次机械密封漏。如此高的故障率，已经让生产举步维艰，也让钳电班组筋疲力尽。如何提高泵的使用寿命已迫在眉睫。
1.2机械密封的工作原理
机械密封是靠一对或数对垂直于轴作相对滑动的端面在流体压力和补偿机构的弹力（或磁力）作用下保持贴合并配以辅助密封而达到阻漏的轴封装置。
常用外置机械密封结构如图1所示，由静止环1、动密封面2、动环3、O型密封圈4、弹性元件5和弹簧座6等元件组成。旋转环和静止环往往可以根据它们是否具有轴向补偿能力而称为补偿环或非补偿环。
机械密封中流体可能泄漏的途径有如图1中的A、B、C、D四个通道。C、D泄漏通道分别是静止环与压盖、压盖与壳体之间的密封，二者均属静密封。A通道是静止环与轴之间的密封，当端面摩擦磨损后，它仅仅能追随补偿环沿轴向作微量的移动，实际上仍然是一个相对静密封。因此，这些泄漏通道相对来说比较容易封堵。静密封元件最常用的有橡胶O形圈或聚四氟乙烯V形圈，而作为补偿环的旋转环或静止环辅助密封，有时采用兼备弹性元件功能的橡胶、聚四氟乙烯或金属波纹管的结构。B通道则是旋转环与静止环的端面彼此贴合作相对滑动的动密封，它是机械密封装置中的主密封，也是决定机械密封性能和寿命的关键。因此，对密封端面的加工要求很高，同时为了使密封端面间保持必要的润滑液膜，必须严格控制端面上的单位面积压力，压力过大，不易形成稳定的润滑液膜，会加速端面的磨损;压力过小，泄漏量增加。
1.3机械密封失效分析
1.3.1轴腐蚀
可能原因：（1）轴本身材质不耐腐蚀;（2）轴与轴套之间有相对运动;（3）机械密封出现了A通道泄漏;
1.3.2安装不规范，调节间隙不适当，安装面不干净或未垂直，达不到技术要求;
1.3.3磨擦副耐磨性不强;
1.3.4粗颗粒进入端面副;
1.3.5机械密封冷却不良。
2.技术方案
通过上面的失效分析，我们相应的做出了一些技术改进，如下：
2.1更换损坏的轴，并对轴进行热处理，以加强它的抗冲蚀能力。
2.2通过加强对钳工的培训，并对泵的检修流程进行严格要求，通过不定期的现场检查去发现问题，并反馈给班组，以此来保证检修质量。
2.3摩擦副的损坏是机械密封失效的主要原因，改进摩擦副首先要清楚摩擦材料需要具备什么条件，然后再选择最为适合的材料。
摩擦材料的基本条件：机械强度高，能耐压和耐压力变形;具有耐干磨性，耐高载荷性，自润滑性好;配对材料的磨合性好，无过大的磨损和对偶腐蚀;耐磨性好，寿命长;导热性和散热性好;耐高温性好;抗热裂性好;耐腐蚀性强;线膨胀系数小，能耐热变形和尺寸稳定性好;切削加工性好，成型性能好。
原本使用的Si3N4填充聚四氟乙烯由于强度不够，在实际运行中一旦进入了物料中的颗粒杂质就会导致接触副的磨损，从而使机械密封内部的弹簧进水，最后导致密封失效。因此，改用TD硬化处理技术的SiC合金作为摩擦副的材料，SiC合金磨损率为0.6um/h，腐蚀速度为0.08g/㎡.h，耐磨性和耐腐蚀性都较原有机械密封有了很大提高，但由于SiC合金不抗冲击，因此，必须保证摩擦副运行时的震动较小。这就要求机械密封的安装人员能准确找到机械密封的安装位置，并且泵的联接轴和电机的输出端处于同一水平面上（高度误差小于0.04mm）。SiC分为反应烧结碳化硅和无压烧结碳化硅两类。反应烧结碳化硅是由硅金属与石墨在碳化硅基体中反应而制得，最终的材料里游离硅含量通常在8%—12%，而无压烧结碳化硅完全是由碳化硅组成的。大致来说，PH值在4--11之间的情况下推荐使用反应烧结碳化硅，在这个范围以外，应使用无压烧结碳化硅。因此根据一部实际情况决定选用无压烧结碳化硅作为摩擦副材料。
2.4设定超压报警，由于泵是往密闭的腔体内打料，系统容易产生憋压，偶尔的超压就会使密封失效，而机械密封一旦弹开，物料将持续的通过密封面，导致机封无法复位。 2.5加大冷却水量，在日常巡检中，发现一部很多泵都存在冷却不良现象，主要有冷却水阀门忘打开、冷却水管折断、冷却水未连接等情况，通过设备检查通报，督促一部进行整改，以保证机械密封的冷却。
3.方案的实施与完善
通过对钳工班的理论培训后，在两台压滤泵上安装了改进后的机械密封，机械密封作为精密部件，制造及安装精度都要求很严格，如果装配不当会影响机械密封性能，密封零件、轴表面、密封腔体必须清洗干净，并保证密封液管路畅通;密封安装之前，轴表面、磨擦副工作端面应涂以低粘度润滑油或水;安装时应核对密封的安装尺寸，一般单弹簧密封轴向安装尺寸最大允差为±1.0mm，双弹簧为±0.5mm;安装后用手盘动旋转环，保证灵活转动，并有一定浮动性。然后进行静压试验和动压试验后，方可投入使用。两台压滤泵在3月29号完成了机械密封的改造工作，并同步在管道上设置了压力检测装置，在控制柜上布置了超压报警装置，一旦压力超过，泵将停止工作，以此来确保机械密封不被顶开，从而防止物料进入密封面。
4.结语
通过以上改造，3#压滤泵原平均出现机封漏料时间为3.21天，改造后延长为27.83天;4#压滤泵原平均出现机封漏料时间为5天，改造后延长为37.11天。目前，压滤泵检修已经不会对一部的生产产生影响，也大大降低了钳工的检修强度，具有很显著的效益，并且可以在其它同种工矿条件下泵进行推广。细节决定成败，造成设备频繁故障的原因往往都是一些小问题累积导致的，只要花时间去观察就能找到根源，因此在今后的工作中，应多去注意细节，这是解决疑难问题的基本工作。
参考文献：
[1]裘祖荣，石照耀，李岩.机械制造领域测量技术的发展研究[J].机械工程学报，2010，14：1-11.
[2]张西平.机械制造自动化技术特点与发展趋势[J].河南科技，2013，08：78+82.
[3]孙雅洲，梁迎春，程凯.微米和中间尺度机械制造[J].机械工程学报，2004，05：1-6.
[4]刘道华.机械设计专家系统开发工具的关键技术研究[D].西安建筑科技大学，2006.
[5]吕明.机械设计技术的现状与趋势研究[J].广东石油化工学院学报，2012，06：46-49.