循环氨水泵是一种离心式泵，它的工作原理是：通过机械化澄槽向循环氨水系统中送入循环氨水，循环氨水泵叶轮高速转动，带动氨水随着转动，在离心力下，以较高压力将氨水压入输出管道，输送至焦炉集气管，以达到冷却粗煤气的目的。循环氨水泵主要由电动机、水泵、冷却水、进出口管线、安全阀和自动控制系统等组成。循环氨水泵机械密封的作用是防止介质泄漏，密封摩擦副之间的相对位移。该机械密封在实际应用中主要存在两个问题：一是泵体发热；二是泵内有气体排出。这两个问题在使用过程中会给机械密封造成损伤，使机械密封失效。因此，如何解决这两个问题一直是机械密封研究的重点。本文将针对循环氨水泵机械密封失效的原因进行分析并提出改善建议。
一、机械密封原理
机械密封是指在旋转轴上或旋转表面上，依靠机械作用与流体介质密封相结合的装置。在旋转轴与流体介质之间设置一个相对运动的弹性元件，使流体介质在轴套和轴套之间形成的液膜上产生压力差，从而实现流体介质和密封件之间的相对运动，从而达到密封的目的。
循环氨水泵机械密封是用来防止介质泄漏的一种密封装置。它主要由动环、静环和密封圈组成，动环和静环是用来承受静压并支撑轴（泵）体的；密封圈是用来防止动环端面与轴套之间产生泄漏的。机械密封一般采用弹簧（或金属网）作弹性元件，用来克服动环和静环在径向及轴向推力作用下产生的径向变形，以及在压力作用下产生的环向变形。在流体介质压力作用下，当动、静环两接触表面间形成液膜时，动、静环间就产生了压力差，这种压力差能使动环和静环在弹簧（或金属网）弹性力作用下自动平衡。为了防止流体介质泄漏，同时也为了保持流体介质一定的粘度和防止外界空气进入密封腔内，必须设计一个具有良好气密性、水密性和密封性的辅助密封装置。
二、密封失效原因分析
（1）循环氨水泵的密封系统长期运行，密封腔内存在大量杂质，使密封腔内的介质压力升高，密封液的压力超过机械密封的压力，导致机械密封的失效。另外，由于泵长期运转，润滑油中含有大量的杂质和颗粒，使油进入密封端面、油封、机械密封副，使机械密封磨损[1]。
（2）循环氨水泵在运行过程中，由于泵入口压力过大，导致机械密封安装在轴上的弹簧受力不平衡、变形或断裂。由于弹簧在运行过程中弹性模量发生变化，导致弹簧疲劳磨损甚至断裂[2]。
（3）在泵的启动、停车过程中，由于泵内部温度较高，流体介质具有较大的粘性和腐蚀性。由于摩擦副表面粗糙或有微小裂纹，使介质与机械密封摩擦副发生化学反应产生气泡[3]。
（4）由于操作不当、安装不当等原因造成机械密封端面磨损、泄漏量增大。端面磨损会导致介质泄漏增加、摩擦副发热、机械密封温度升高等现象。端面处的泄漏量过大会使压盖向外突起，造成机械密封过度磨损或过早失效[4]。
（5）机械密封在长期运行过程中可能会产生气膜现象。由于介质压力大于泄漏量造成介质外泄或泄漏增加导致机械密封失效。
（6）循环氨水泵运行过程中出现振动大、振动频率高等现象会使弹簧的弹性降低，造成弹簧疲劳磨损甚至断裂。
（7）循环氨水泵在运行过程中经常出现“吃料”现象。即泵的转速比正常值高，导致介质压力高于机械密封的压力，使弹簧疲劳磨损并断裂。
三、循环氨水泵机械密封失效的解决措施
（一）改进结构，提高密封性能
循环氨水泵机械密封的结构是由泵盖和轴套组成的，它是一个整体。当泵盖在工作过程中受到轴向力时，其径向变形量将增大，从而使密封摩擦副产生相对位移，引起轴套发热。我们对轴套的结构进行了改进，使其能够承受径向力。在轴套内壁增焊一层高强度耐磨材料，并将泵盖上的轴套与泵盖之间的间隙调整到最小。这样做不但可以增加密封圈与轴的接触面积，而且可以提高轴的使用寿命。经过改进后机械密封在实际使用中得到了有效地解决。
（二）改进机械密封的安装
1.泵内有气体排出的解决方法
（1）将密封面的端面磨平，使端面和泵体表面保持一定的距离。
（2）在安装机械密封时，对密封面进行适当的清洗。
（3）将密封圈拆下，让其自由膨胀和收缩，这样就可以避免密封圈与泵体摩擦产生大量的热量。
2.泵内有液体排出的解决方法
（1）在安装机械密封时，注意防止泵体内有液体进入到机械密封的摩擦副之间。
（2）在泵体上加设止回阀，止回阀要保证弹簧与泵的进水口处有一定距离。
（3）安装机械密封时要保证弹簧与泵进水口处的距离在2~3 mm。
（4）在安装机械密封时，对弹簧和止回阀要进行必要的清洗，并保证安装后它们能够正常工作。
（三）调整安装位置，消除径向力
通过多次摸索，我们发现：在机械密封的轴套上装有一个调节螺栓，可以调整密封端面与轴套间的间隙，从而消除径向力。其具体方法是：将调节螺栓的螺孔开大，使之大于轴承内径，然后用专用工具将密封端面与轴套之间的间隙调整到0.5-1.0 mm之间，再将螺母拧紧。将调节螺栓的螺孔开大后，轴套与轴承内径之间的间隙为0.03 mm左右。在轴套上安装一根通轴，在通轴上开有一小孔，将螺母拧紧。调整后，密封端面与轴套间的间隙为0.015 mm左右，效果良好。这样就使机械密封端面与轴套间的径向间隙减小到0.05 mm以下，从而消除了径向力，达到了机械密封正常工作的目的。
（四）调整机械密封的端面间隙
端面间隙过小，会造成密封泄漏；过大，会导致摩擦副磨损加剧，影响机械密封的使用寿命。在正常使用中，端面间隙应控制在0.4~0.5 mm之间，以确保密封性能。通常情况下，端面间隙根据泵的结构和工况进行调整，一般可以在0.1~0.2 mm之间。在调整时，应根据机械密封的使用时间和使用情况进行适当的调整，以确保机械密封的性能和使用寿命。如运行1年以上，端面间隙可以降低到0.15~0.16 mm之间；运行2年以上，可以降低到0.15~0.18 mm之间。
结语：在化工装置中，循环氨水泵是重要的动力设备，它的工作好坏直接关系到装置的安全生产。因此，对它进行定期的检修和维护十分必要。但由于该设备结构复杂，经常出现机械密封失效或因检修不当引起的其他故障，严重影响了设备的正常运行，并造成一定经济损失。本文针对循环氨水泵机械密封失效的原因进行分析，并结合生产实际采取相应措施加以处理，取得了良好效果。
参考文献：
[1]钟世才.高压循环水泵机械密封失效原因及改造[J].清洗世界,2021,37(08):37-38+72.
[2]王德伟.焦化循环氨水泵机械密封频繁失效故障分析[J].山东冶金,2020,42(05):76-77.
[3]高燕清,张驰.强制循环水泵机械密封失效分析[J].设备管理与维修,2017(11):134-135.
[4]袁景.循环氨水泵机械密封失效的原因分析及处理[J].工程技术研究,2016(08):117+181.
