朱輝 王曉波（bō）
摘 要：高壓泵（bèng）柱（zhù）塞密封性能好壞與使（shǐ）用壽命的長短直接影響催化劑的正常生產，通過對密封失效（xiào）原因進行研究分析，提出改進措施，為（wéi）催化劑（jì）平穩生（shēng）產（chǎn）奠定（dìng）基礎（chǔ）。
關（guān）鍵詞：柱塞泵；柱塞密封；改進措施
高壓泵是催（cuī）化劑生產過程中Z重要的設備之一，目前該廠使用（yòng）的高壓泵主要為往複式的柱塞高壓泵，主要用於給噴槍內注入高壓膠體，正常（cháng）情況下壓力高達13MPa，高壓泵（bèng）的（de）運行狀況直接影響到催化劑成品的產量，因此，提高高壓泵柱塞密封的使用壽命對生（shēng）產運行具有極其（qí）重要的意義。
1 高壓泵柱塞密封（fēng）結構
高壓泵密封是軸（zhóu）向往複式（shì）動密（mì）封，屬於“V”型（xíng）接觸式密封如圖1所示（shì），密封采用氟橡膠材料製成，通常為了延長密封的使用壽命，使用特殊的支撐（chēng）圈，分別安裝在（zài）密封圈（quān）的前後端。
2 柱塞密封運行現狀
該廠（chǎng）高（gāo）壓泵（bèng）所輸送的介（jiè）質（zhì）具有高粘度、強酸性，Cl-含量高，硬質顆粒多等特點。在（zài）這種流體性質（zhì）下，高（gāo）壓泵的密封受到（dào）了極大（dà）的挑戰，膠（jiāo）體中的細微顆（kē）粒（lì）在高壓狀態下，將進入密封端（duān）麵，使密封填料的機械磨損增加（jiā），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，嚴重影響了工廠（chǎng）的連續（xù）性生產，耗（hào）費了大量（liàng）的人力，同時也增加了工廠維護費用。
3 密封失效分析
為了（le）弄清高壓泵密封的主要失效形式（shì）和原因，分別對已失效的高壓泵密封進行了解剖分析。
3.1失效形式
3.1.1密（mì）封圈的老化
老化產生的部位：橡膠密封圈（quān）有老（lǎo）化現象，橡膠密封圈的密封麵有裂紋（wén）、橡膠硬化，失去彈性。產生原因：一是由於密封圈的壓縮量（liàng）比較大，所以密封力也就越大，從而導致密封麵（miàn）所受到的摩擦力（lì）就越大，溫度急劇升高；二是由於散熱不好加速橡膠密封圈的老化，使得橡膠（jiāo）圈表麵變硬、強度和彈性降低、橡膠變脆，耐磨性下降，所以密封（fēng）圈（quān）的表麵有裂（liè）紋。
3.1.2撕裂與斷裂
撕裂產生的部位：橡膠密封圈撕裂部分（fèn）均發生（shēng）在與柱塞表麵接觸的（de）密封麵上產（chǎn）生的原因：
（1）膠體進入密封表麵，密封（fēng）麵的摩擦力增加，密封麵的溫（wēn）度升高，從而增（zēng）加密封圈的老化，使得密封材料彈性降低；（2）隨著柱塞往複（fù）的運動，膠體（tǐ）不斷地磨（mó）損密封圈，在一定的循環次數以（yǐ）後，很容易在老化（huà）部位產（chǎn）生裂紋（wén），裂紋的增長將（jiāng）促使橡膠顆粒迅速與膠體表層分開，橡膠纖維被拉（lā）斷，Z後撕裂（liè）；（3）這種（zhǒng）撕裂的反複作（zuò）用就形成不規則的裂條（tiáo），密封（fēng）根部被嚴重咬（yǎo）壞、直至完全喪失（shī）密封能力（lì），這樣就導致有更多的膠（jiāo）體進（jìn）入密封表麵，經過多次作用，Z後導致（zhì）斷裂。
3.1.3磨損
磨損產生的部（bù）位：密封圈（quān）幾乎都有磨損的痕跡，特別是密封（fēng）麵，密封圈的軸向有凹凸不平的劃痕（hén）。產生的原因是膠體液進入摩擦界麵，當柱塞（sāi）在往複運動（dòng）時，膠體液粘附在柱塞表（biǎo）麵，並被帶入到密封麵（miàn），反複地磨蝕密封麵，失（shī）去彈性的橡膠表麵就會（huì）產生溝槽。
3.2失效原因分析
3.2.1抽空（kōng）
當（dāng）喂料泵輸送（sòng）量降低或高壓泵入口過濾器堵塞出現抽空，液壓係統中出現空穴現象時（shí），大量的氣泡（pào）破壞（huài）了液流的（de）連續（xù）性。當大量氣泡隨著液流到壓力較高的部位時，氣泡在（zài）高（gāo）壓下迅速破裂，並又凝結成液體，使體積突然減小而形成真空，周（zhōu）圍（wéi）高壓液體迅速流過（guò）來補充。由於這一過程時間極短（duǎn），產生局部高（gāo）溫，柱塞密封圈老化，密封材料彈性降低，並帶有強大（dà）衝擊壓力，產生強烈的振動和噪聲，從而（ér）造成密封圈的（de）損壞。導致高壓泵抽空的直接原因主要是來量不足，造成（chéng）來量不（bú）足的原因有以下五個方麵：
（1）喂料泵流量輸送量過小。（2）高壓泵入口過濾器過濾麵積小。（3）入口管線細（僅90），且（qiě）彎頭多，會增大液體的局（jú）部水頭損失，從而降低了泵的吸入能力，造成供液不平穩。（4）入口罐液麵較低（dī）時（shí），柱塞泵供液不足，也會造成泵抽空。（5）固含量（liàng）過（guò）高，液體過稠時，流動性較差，不能滿足泵的吸入（rù）量，造成泵抽空（kōng）。
3.2.2流量壓力波動
高壓（yā）泵入口僅裝有過濾網，從喂料泵輸出的物料壓力和（hé）流量經常處於不穩定狀態，高壓泵在不穩定狀態下運行，加劇了柱（zhù）塞和盤（pán）根磨損，導致密封失效。
4 改進措（cuò）施
針對高壓泵出現的問題，經（jīng）過分（fèn）析（xī）研究，作出相應的改進如圖2。
（1）增加過濾器過濾麵積：高壓泵入口過濾器容易被物料堵（dǔ）塞造成（chéng）高壓（yā）泵抽空從而造（zào）成高壓泵盤根失（shī）效，出現高壓泵柱（zhù）塞漏膠，高壓泵無法運行。為（wéi）了改（gǎi）善高壓泵過濾器堵塞，可以增加過濾器台數（shù），將原來一台過濾器改（gǎi）為現在兩台過濾器同時運行，這就增加了（le）過濾器過濾麵（miàn）積。同時將原來兩天（tiān）清一次過濾器的過濾網變為每班（bān）清一次（cì）過濾（lǜ）器過濾網，避（bì）免（miǎn）物料堵塞（sāi）過濾網。（2）增大喂料泵輸送（sòng）量：喂（wèi）料泵是高壓泵（bèng）的（de）物料輸送泵，該廠現喂料泵的流量是20m3/h，與長嶺（lǐng）催（cuī）化劑廠喂料泵流量50m3/h相比，該（gāi）廠20m3/h流（liú）量相對較小，從長（zhǎng）嶺催化劑廠高壓泵運（yùn）行情況（kuàng）來看（kàn），長嶺催化劑廠高壓泵運行（háng）情況良好且檢修頻率相對比較（jiào）低，兩個廠高壓泵輸送物料情況（kuàng）基本相同。對此借鑒長嶺催化劑廠高壓泵喂（wèi）料泵的輸送（sòng）流量，喂（wèi）料泵的流量由原來每班開一台喂料泵現改為每（měi）班同時開兩台泵，以（yǐ）滿足（zú）高壓泵入口（kǒu）流量，避免高壓泵抽空。（3）優化入口管線：結合現場實際狀況，管線管徑由（yóu）原來的90至擴大至（zhì）110，改善柱塞高壓泵的吸（xī）入條件，減少泵的抽空現象，取得了良好效果。（4）增加緩衝罐：在高壓泵入口增加緩衝罐來保證高壓泵入口壓力流（liú）量（liàng）穩（wěn）定，促使物料穩定進入高（gāo）壓（yā）泵腔體，使得高壓泵能正常平穩工作。
5 結（jié）語
綜上所述，高（gāo）壓泵柱（zhù）塞密封失效（xiào）的主要（yào）原因是泵抽空導致密封圈溫度（dù）升高。由於密封（fēng）圈工作表（biǎo）麵溫度升高，使得密封材料的密封性能喪失，材料（liào）老化，材料的彈（dàn）性降低，從而（ér）導致密封性（xìng）能降低。因此，隻有杜絕泵抽空（kōng）現（xiàn）象，才能延長高壓泵密封的（de）使用壽命。
參考文獻
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來源：《中國科技縱橫》2017年（nián）22期
