工业水曝气机轴封泄露原因分析及技术改造

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1、中国石油克拉玛依石化公司2014年技术交流论文工业水曝气机轴封泄露原因分析及技术改造论文作者：谢延斌王东刘福工作单位：检维修中心钳工车间单位领导签字：-12-中国石油克拉玛依石化公司2014年技术交流论文工业水曝气机轴封泄露原因分析及技术改造谢延斌王东刘福（检维修中心钳工车间，新疆克拉玛依，834003）摘要：曝气机是工业污水处理装置中的一种液下长轴设备，因工作环境恶劣，且轴封部件长期沉浸在污水中，加上轴封本身设计不合理等特点，容易出现密封泄露，进而造成污水窜入设备本体，引发设备转子、轴承等部件锈蚀、

2、磨损，并最终导致设备震动过大而无法正常使用。而通过增加密封轴套、重新选型机械密封以及设置前置梳齿密封等技术改造措施，有效提高了曝气机整体密封性，延长了密封使用寿命。本文首先对原曝气机轴封泄露原因进行了分析，然后对技术改造过程进行了阐述和说明。关键词：液下长轴设备轴封泄露技术改造某石化公司工业污水装置采用AO池，生物降解的方式实现污水的净化处理，其中在AO池中生存有大量的工业菌类，而这些菌种需要充足的氧气才能存活，为了达到该目的，需要在池中安装工业曝气机。而该装置采用的曝气机为液下长轴设备，型号为WQF

3、-100，池中共安装该类型设备21台。但自装置开工以来，曝气机的运行状况并不理想，经常性的发生震动和轴承烧毁等问题，维修频次非常高，每台设备平均半年就要进行一次彻底的大修，这给装置正常操作和设备维修带来了很大的工作量，同时产生了较高的维护成本。为了彻底解决该问题，从2013年开始，我们对该设备进行了技术改造，重点改造内容为曝气机的密封系统。1曝气机的结构及工作原理WQF-100型曝气机为液下长轴设备，其传动轴为2m长的不锈钢薄壁空心管，最大外径为40mm、内径为33mm，轴头上端周向均匀钻有筛孔，用于

4、吸入空气。传动轴由三套轴承固定安装在两段不锈钢钢桶内部，轴端最下部安装有密封腔和叶轮，叶轮采用开式空心结构，轴端上部通过联轴器与电机相连。设备整体结构如下图1所示。这样电机带动轴和叶轮旋转，而叶轮在高速旋转的情况下，在其叶片顶端产生负压区，空心传动轴内部的空气就会在压差的作用下不断流向叶轮，并被叶轮送出，实现了给OA生化池通气供氧的作用，确保了池中微生物的正常繁殖和生长，并最终实现了生物污水净化目的。-12-中国石油克拉玛依石化公司2014年技术交流论文图1曝气机整体结构示意图2运行中存在的问题由于曝

5、气机为筒形结构，内部的轴承采用预先加注机油进行润滑，所以轴承的润滑性直接决定着设备的使用状况和寿命。而曝气机是下潜在污水中工作的，一旦筒体内部出现窜水，必然会造成内部轴承润滑不良，引发曝气机震动，严重时会有轴承烧毁抱轴的风险。所以曝气机自身的轴封性能显得至关重要。该设备原有的轴封系统采用单端面机械密封外加骨架油封的结构，其中骨架油封为第一道密封，失效后再由机械密封进行密封。但设备所处的介质环境为炼厂污水，含有大量的颗粒和泥沙，并有一定的腐蚀性，工作的环境非常苛刻。原设计的骨架油封在这种污水环境中使用寿

6、命非常短，特别容易出现磨损和老化。一旦第一道骨架油封失效，后续的机械机械密封使用周期就会大大缩短。所以该设备主要的故障还是轴封系统不可靠，容易出现泄漏，造成设备内部进污水，引发轴承烧毁、转子磨损等严重问题。根据维修情况统计，每年曝气机因内部进水造成的轴承锈蚀、烧毁故障占到了所有检修工作量的80%以上，所以设备轴封系统的升级改造成为解决该设备问题的一个关键。3轴封系统失效的原因分析3.1轴封系统的结构如图2-12-中国石油克拉玛依石化公司2014年技术交流论文所示，该曝气机原轴封采用单端面大弹簧机械密封

7、形式，安装在下部的密封腔内，腔体内部预先加注润滑油，起到润滑冷却密封的作用。而在腔体的下部端盖又加装一道骨架油封，起到第一级密封的作用，同时也将污水中较大的固体颗粒进行阻隔，保护内部机械密封。另外，该设备传动轴采用的是薄壁空心不锈钢管，机械密封没有轴套部件，密封的动环座直接通过紧定螺钉安装在传动轴上，而一旦传动轴密封段出现磨损或弯曲变形，就得设法修复或更换新轴，维修的难度较大。图2曝气机原轴封结构示意图3.2轴封失效原因分析曝气机原轴封系统在设计结构上存在较大的缺陷。从上图2中可以看出，一旦最下部的骨

8、架油封失效，腔体内的润滑油就会流失，污水倒灌进密封腔，引起机械密封摩擦不正常。而污水也会从静环与传动轴之间的间隙进入密封腔体，这时就完全依赖动环密封圈和密封摩擦副对污水进行密封，但由于原密封动环密封圈不耐腐蚀，接触到含腐蚀性的污水介质后会出现涨大失效的问题，造成密封性能下降。另外一定压力的污水介质作用于密封摩擦副的背面，形成了反向压力，如图3所示。而一般机械密封在设计时都是承受正向压力的，即被密封的介质处于密封元件的外围。查询相关资料得知密封承受反向压力