抗磨蝕泵用集裝式機械密封結(jié)構(gòu)特點

1、抗磨蝕泵用集裝式機械密封結(jié)構(gòu)特點母福生1文傳順2魯智明2（1 中南大學(xué) 湖南長沙 2自貢兆強密封制品實業(yè)有限公司 四川自貢） 摘要：通過對固體顆粒和使用工況對機械密封危害的分析，介紹用于輸送固體顆粒含量高的抗磨蝕泵用集裝式機械密封結(jié)構(gòu)型式及特點。關(guān)鍵詞：集裝式 機械密封 結(jié)構(gòu)一、 前言隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展和環(huán)境保護(hù)要求的提高，許多苛刻的工況條件越來越需要能滿足其使用要求的機械密封來防止泵的“跑、冒、滴、漏”現(xiàn)象。目前按常規(guī)設(shè)計的機械密封，能解決密封材料的耐腐蝕和含固體顆粒10%以下的介質(zhì)泄漏問題，而對于含固體顆粒10%以上，并帶有一定腐蝕性的介質(zhì)，普通結(jié)構(gòu)機械密封則因其失效快、壽命短而不被采用。

2、對抗磨蝕泵而言，在通常狀況下輸送介質(zhì)的固體顆粒含量（重量百分比）達(dá)20%-40%左右，這給普通結(jié)構(gòu)機械密封在高濃度磨粒工況條件下使用提出了嚴(yán)重挑戰(zhàn)。因此，能滿足固體顆粒含量高、帶一定腐蝕性、便于安裝使用的泵用集裝式機械密封對脫硫、制鋁、水泥、洗煤等行業(yè)顯得尤為重要。二、 固體顆粒和使用工況對機械密封的危害介質(zhì)中的固體顆粒可能是輸送液體本身含有固體物，也可能是隨溫度、濃度等工況條件變化而產(chǎn)生固體物。當(dāng)固體物濃度超過10%時，對機械密封易產(chǎn)生如下危害：（1）、在密封腔內(nèi)產(chǎn)生沉積和沖刷而使機械密封失效。（2）、密封面的潤滑和散熱效果差，并伴有密封面因碾磨、犁削作用而產(chǎn)生劇烈的磨損，同時伴隨泄漏的產(chǎn)生

3、。（3）、密封元件及彈簧堵塞，使機械密封過早的喪失追隨性而失效。（4）、由于使用工況條件的不同，機械密封材料因磨粒磨損和腐蝕，導(dǎo)致機械密封的密封性喪失和使用壽命的降低。因此，針對抗磨蝕泵不同使用工況條件的特點，應(yīng)采用不同結(jié)構(gòu)型式和不同材質(zhì)來解決磨蝕介質(zhì)對機械密封的危害，延長其使用壽命。三、 抗磨蝕泵用集裝式機械密封結(jié)構(gòu)特點根據(jù)抗磨蝕泵使用要求，可將抗磨蝕泵用集裝式機械密封結(jié)構(gòu)分為：內(nèi)沖洗集裝式機械密封，外冷卻集裝式機械密封，無水型集裝式機械密封和雙端面機械密封。1、 內(nèi)沖洗集裝式機械密封結(jié)構(gòu)特點內(nèi)沖洗集裝式機械密封如圖一所示：其結(jié)構(gòu)采用軸套夾緊固定在軸上的一種單端面平衡型集裝式機械密封。彈簧采

4、用不與介質(zhì)接觸的保護(hù)式靜止型結(jié)構(gòu)；密封面材料采用硬質(zhì)合金對硬質(zhì)合金或SiC對SiC；密封端蓋上設(shè)有一個能輸送清潔阻封液的沖洗孔，并在密封端蓋的周向上加工出多個均勻分布的淺槽與沖洗孔相通，使阻封液能均勻分布在密封面周圍；密封腔體靠近葉輪端設(shè)置節(jié)流環(huán)，使機械密封在較好的工況條件下運行，并降低阻封液流量?；w材質(zhì)采用耐腐蝕的316L材質(zhì)，此結(jié)構(gòu)特點是：機械密封使用壽命長，但需有一套帶壓阻封液系統(tǒng)，并且阻封液會進(jìn)入輸送介質(zhì)中，會增加處理成本。2、外冷卻集裝式機械密封結(jié)構(gòu)特點外冷卻集裝式機械密封如圖二所示，其結(jié)構(gòu)簡單，浮動性好，彈簧采用抗堵塞、靜止型的大彈簧結(jié)構(gòu)；密封面材料采用硬質(zhì)合金對硬質(zhì)合金，或Si

5、C對SiC；冷卻水不進(jìn)入泵內(nèi)介質(zhì)中，不對工藝介質(zhì)產(chǎn)生影響，并且冷卻水壓力低，一般在0.08MPa以下，流量小，用普通自來水即可；密封面附近的密封腔體制作成喇叭口形狀，便于介質(zhì)的流動和散熱；動組件采用軸向擋圈，防止動環(huán)軸向移動脫落引起泄漏；采用結(jié)構(gòu)簡單的分半卡環(huán)式集裝式結(jié)構(gòu)；與輸送介質(zhì)接觸的基體材質(zhì)采用耐腐蝕很強的316L,其余采用較耐腐蝕的不銹鋼。此機械密封的結(jié)構(gòu)特點使不需帶壓阻封系統(tǒng)，冷卻水資源豐富，管路連接簡單方便；但機械密封的使用環(huán)境較內(nèi)沖洗集裝式機械密封差，骨架油封與軸套之間易磨損。3、 無水型集裝式機械密封結(jié)構(gòu)特點無水型集裝式機械密封如圖三所示，其結(jié)構(gòu)型式與外冷卻集裝式機械密封相似，

6、取消了冷卻沖洗水和骨架油封；大量節(jié)約水資源和運行成本。此機械密封的結(jié)構(gòu)特點是完全靠輸送介質(zhì)（漿液）潤滑密封面，介質(zhì)含固體顆粒的濃度決定密封面的散熱和磨損。隨著密封系統(tǒng)壓力增加，為了減輕軸向載荷，除了保證必要的彈簧預(yù)加載荷外，采用平衡型機械密封結(jié)構(gòu)以減少流體作用面積，也就是減少軸向載荷，即平衡比B（指流體作用面積AS與密封面積Af之比）。因此，機械密封采用平衡型結(jié)構(gòu)，減少密封面的端面比壓和PV值，密封面盡可能靠近葉輪，避免介質(zhì)淤積在密封面周圍導(dǎo)致機械密封失效；密封面附近的密封腔體制作成喇叭口形狀，便于介質(zhì)的流動和散熱。此機械密封的結(jié)構(gòu)特點：節(jié)約了寶貴的水資源。由于機械密封的使用環(huán)境很差，因此，通

7、過對機械密封采用低彈簧比壓和密封面結(jié)構(gòu)的特殊設(shè)計，以此滿足機械密封的使用要求。此結(jié)構(gòu)機械密封的密封腔體在泵運行中絕不允許有抽空和沒有介質(zhì)情況下空運轉(zhuǎn)。4、雙端面機械密封結(jié)構(gòu)特點雙端面機械密封如圖四所示，此機械密封采用兩組密封面背靠背安裝，共用一個彈簧座；采用滑移式通彈簧結(jié)構(gòu)，便于密封腔體的軸向調(diào)整；密封裝置上帶有壓力表，能方便地測出阻封水壓力，避免因阻封水缺乏或不足而使機械密封過早失效；密封腔體上設(shè)有軸向卡圈，防止靜環(huán)因輸送介質(zhì)壓力大于阻封水壓力使靜環(huán)軸向移動，導(dǎo)致機械密封失效；與輸送介質(zhì)接觸的基體材質(zhì)采用耐腐蝕很強的316L,其余基體材質(zhì)采用較耐腐蝕的不銹鋼。此結(jié)構(gòu)機械密封要求阻封水壓力應(yīng)高

8、于密封腔體壓力0.050.1MPa，并且阻封水在泵運行期間必須保持壓力的穩(wěn)定和持續(xù)。該結(jié)構(gòu)機械密封運行穩(wěn)定第一,程x介質(zhì)比重）x2/3,的壓力低于密封腔體介質(zhì)的壓力0.05MPa以上,的趨勢,而介質(zhì)端的靜環(huán)被軸向卡圈固定,從而堵塞彈簧導(dǎo)致機封整體失效,當(dāng)阻封水壓力恢復(fù)正常過后, 動環(huán)O形圈不能復(fù)位,上的現(xiàn)象產(chǎn)生是短暫的時間發(fā)生的,第二，封水的出口端并安裝節(jié)流閥，力表能真實的反映密封腔體阻封水的壓力，安裝在進(jìn)口端，而出口端又沒有安裝節(jié)流閥，達(dá)不到密封效果。第三，分鐘開通阻封水，停泵后3-5分鐘關(guān)閉阻封水四、 結(jié)束語抗磨蝕泵用集裝式機械密封根據(jù)用戶不同的工作條件和現(xiàn)場工藝要求，采用不同的結(jié)構(gòu)形式，

9、以上四種典型結(jié)構(gòu)機械密封已廣泛應(yīng)用于國內(nèi)外抗磨蝕泵上，使用效果滿足用戶使用要求?，F(xiàn)列舉部分應(yīng)用實例于后：1、石家莊強大泵業(yè)的渣漿泵有沃曼泵(AH),ZGB泵等渣漿泵,其中沃曼泵為引進(jìn)澳大利亞沃曼技術(shù),ZGB泵為消化吸收的,共同點為葉輪為螺紋旋轉(zhuǎn)夾緊式,軸徑都為英制的,此類泵使用的機械密封結(jié)構(gòu)分為內(nèi)沖洗集裝式（圖一）和外冷卻集裝式（圖二)。2、石家莊工業(yè)泵廠 渣漿泵主要以ZJ（D為單殼泵）型和ZJL型為主, ZJ(D)臥式渣漿泵主要以雙端面機械密封（圖四)為主,廣泛用于氧化鋁、電廠灰渣、洗煤、礦山等渣漿行業(yè),以及有結(jié)晶析出的化工行業(yè)?？傮w來看, 該結(jié)構(gòu)機械密封運行穩(wěn)定,可靠性強,使用周期長。ZJ（D）臥式渣漿泵還部分使用單端面外冷卻集裝式機械密封（圖二），同時在一些洗煤和電廠灰渣行業(yè)，ZJ(D)臥式渣漿泵也有用無冷卻水單端面集裝式機械密封（圖三）。3、山東華成泵業(yè)渣漿泵主要以ZJA泵型為主，機械密封主要以單端面外冷卻式（圖二）結(jié)構(gòu)，最近開始進(jìn)入脫硫市場，并取得初步成