摘要：針對污水泵的實際工況,分析了其軟填料密封失效的原因,設計了污水泵用機械密封,取得了良好的密封效果。

　　關鍵詞：污水泵;軟填料密封;機械密封

　　某石化公司動力車間污水處理泵, 因原用軟填料密封效果不理想, 2個月左右就需停泵更換填料,增加了工人的勞動強度和公司運行成本, 并造成了環境的污染。經過分析該泵實際工況條件, 決定采用機械密封進行改造, 改進后密封效果良好。

　　1　軟填料密封失效分析

　　該污水泵為單級單吸懸臂臥式離心泵, 采用耐磨性較好的芳綸纖維軟填料密封, 其結構如圖1所示。正常工作時入口壓力為常壓, 出口壓力為0.45MPa, 介質溫度為常溫, 轉速為1 450r/min。雖然具有封液入口, 但由于現場沒有潔凈水, 因此沒有采用封液對密封進行潤滑冷卻。

1—軸套;2—泵體;3—底環;4—封液環;5—軟填料;6—壓蓋

　　經分析, 該軟填料密封結構存在如下缺陷:

　　a.密封介質含有的雜質嚴重影響密封性能。雜質進入軟填料密封內部, 進一步增大了填料密封和軸套之間的摩擦、磨損。雖然材料耐磨性較好, 但是使用效果仍然不佳, 泄漏頻繁。另外由于沒有采用封液對填料密封進行潤滑冷卻, 也加劇了填料與軸套之間的磨損。

　　b.工作狀態不穩定需頻繁調整和更換填料。由于軟填料自身具有的粘彈特性, 在工作狀態下會出現明顯的應力松弛[ 1] 。為保持其正常的密封功能, 需不斷地通過壓緊壓蓋來增大填料與軸的徑向接觸力, 同時也增大了軟填料與軸的磨損, 因此不得不經常更換(或添加)填料, 維修工作量和費用大大增加。

　　c.磨損嚴重致使能耗量大。根據軟填料密封的工作機理, 填料密封與軸(或軸套)之間必須保持一較大的徑向接觸壓力以維持密封, 因此填料和軸(或軸套)的摩擦、磨損都很嚴重, 在密封很快失去工作能力的同時, 造成相當大的能耗浪費。

　　2　機械密封改造

　　經過分析該泵的實際工況條件, 決定采用機械密封進行改造。改造后的機械密封結構如圖2所示, 為內裝內流大彈簧旋轉式單端面平衡型機械密封。

1—軸套;2—彈簧座;3—緊定螺釘;4—彈簧;　5—推環;　6—動環輔助密封圈;7—動環;8—靜環;9—密封墊片; 10—靜環輔助密封圈;　11—防轉銷;12—螺釘;13—集裝片

　　2.1　材料選擇

　　由于密封介質含有很多不確定的雜質, 因此摩擦副材料選用硬硬配對。由于SiC的自潤滑性和耐磨性比硬質合金要好, 因此摩擦副材料選用SiC對SiC。

　　考慮到污水介質的不定性, 輔助密封圈材料選用耐腐蝕性和耐溫性均較好的氟橡膠材料。

　　根據現場實際條件, 金屬機加工件選用具有較好性能的不銹鋼材料1Cr18Ni9Ti。

　　2.2　密封結構分析

　　采用大彈簧旋轉式結構可以防止雜質堵塞彈簧使其失去緩沖和補償作用, 同時可以承受較大的軸向變形。為了降低密封端面之間的摩擦熱,彈簧比壓取小一些, 可根據文獻[ 2] 選取。內流式設計可以減少泄漏;平衡型形式可以承受一定的介質壓力波動。摩擦副材料均選用耐磨性較好的SiC, 磨損較小;同時選用整體設計, 不易產生變形。集裝式密封結構整體安裝快速、準確, 減少了安裝失誤對密封的影響。

　　3　結束語

　　經過上述改造后, 該泵運行效果良好, 至今未發生泄漏, 延長了設備的連續運行時間, 降低了人力、物力的浪費, 減少了對環境的污染。目前該機械密封已在動力車間多臺污水泵上得到應用。

　　參考文獻

　　1　郝木明, 顧永泉.密封填料的粘彈特性及其對密封性能的影響.化工機械, 1995, 22(5):277 ～ 282

　　2　顧永泉.流體動密封.山東東營:石油大學出版社, 1994

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