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提高機(jī)械密封在高濃度含固量介質(zhì)中的使用壽命

2012-08-31

作者：胡志湘
（貴州省宏?？偣荆?br />
　　1993年，我總公司壓濾脫水廠從芬蘭LAROX公司引進(jìn)了兩臺(tái)料漿泵，其中的機(jī)械密封使用壽命極短，多則一周，少則幾個(gè)小時(shí)。自1995年4月至1996年7月，共損壞23套，其中7套芬蘭產(chǎn)，16套成都產(chǎn)，計(jì)人民幣約9萬元。因礦漿大量泄漏，造成環(huán)境污染，浪費(fèi)資源，嚴(yán)重影響生產(chǎn)，在短短的幾個(gè)月時(shí)間里，由于礦漿泄漏，潤(rùn)滑油遭到了污染，軸承就損壞了兩副。
　　該泵輸送的介質(zhì)為磷精礦，固體含量55％～60％，pH值為8～10，(質(zhì)量)密度ρ＝1.6kg/m3。礦漿粒度分布：75μm58％、37μm34％、20μm18％。
　　該泵的工作壓力為0.4～0.5MPa，溫度≤70℃，運(yùn)行工況：流量Q＝70L/s、揚(yáng)程H＝30m、轉(zhuǎn)速n＝930r/min。由于該泵是從礦漿貯槽輸送到5臺(tái)壓濾機(jī)上，壓濾機(jī)上的進(jìn)漿閥門要頻繁的啟動(dòng)和關(guān)閉，所以泵的出口壓力也就有頻繁的波動(dòng)。
　　原機(jī)械密封采用雙端面、靜止式、多彈簧、外沖洗結(jié)構(gòu)。通過解體，從多次損壞的機(jī)械密封中發(fā)現(xiàn)，有一個(gè)共同的癥狀：彈簧處沉積大量的礦漿，葉輪端動(dòng)環(huán)處出現(xiàn)缺口。電機(jī)端的不銹鋼動(dòng)環(huán)進(jìn)入石墨靜環(huán)中。因此，我們都作了一些改進(jìn)，改進(jìn)后結(jié)構(gòu)見圖1。

圖1 改進(jìn)后的機(jī)械密封結(jié)構(gòu)圖
1.墊環(huán)；2.套；3.泵殼；4.固定螺釘；5.冷卻水回孔；6.封堵液入口；7.銷釘；8.冷卻水蓋；9.水套；10.冷卻水入孔；11.螺釘套；12.固定螺釘；13.軸承壓蓋；14.電機(jī)端動(dòng)環(huán)及其座；15.電機(jī)端靜環(huán)及其座；16.彈簧；17.彈簧座；18.彈簧；19.葉輪端靜環(huán)及其座；20.密封圈；21.軸套；22.葉輪端動(dòng)環(huán)及其座
 
　　1　增加酚醛塑料套
　　圖1左端的塑料套2，在原結(jié)構(gòu)中是沒有的。改造前，葉輪和機(jī)械密封之間有一個(gè)很大的空腔A，造成大量礦漿沖擊機(jī)械密封。為了減少礦漿對(duì)機(jī)械密封的損壞，改進(jìn)后增加了一個(gè)酚醛塑料套2。因?yàn)榉尤┧芰嫌盟疂?rùn)滑時(shí)，摩擦系數(shù)極低(0.01～0.03)，PV值很高(0.53W/mm2，注：W為功的單位)，有良好的抵抗酸堿侵蝕能力，不易因溫度和濕度的變化而變形。
　　2　沖洗結(jié)構(gòu)
　　原機(jī)械密封采用外沖洗結(jié)構(gòu)，外沖洗的目的是起冷卻、潤(rùn)滑作用?，F(xiàn)改為內(nèi)、外沖洗相結(jié)合的結(jié)構(gòu)。內(nèi)沖洗的目的是進(jìn)行“封堵”，減少顆粒對(duì)機(jī)械密封的破壞。根據(jù)流體力學(xué)理論，封堵液壓力應(yīng)比密封介質(zhì)壓力大0.05～0.1MPa，同時(shí)，又根據(jù)酚醛塑料需要用水潤(rùn)滑以及在工藝上有少量的水對(duì)礦漿相混是允許的原則，所以壓力可以取較大值。
　　3　密封副材料
　　機(jī)械密封的高濃度含固量介質(zhì)中使用壽命之所以短，其主要因?yàn)楣腆w顆粒進(jìn)入摩擦副端面起研磨作用，使密封面發(fā)生劇烈磨損而失效。如果顆粒沉積于動(dòng)環(huán)處，動(dòng)環(huán)就失去活動(dòng)性。所以密封副材應(yīng)該硬對(duì)硬?？咳~輪端的密封副材料改進(jìn)前為碳化硅對(duì)碳化鎢，改進(jìn)后為碳化鎢對(duì)碳化鎢?？侩姍C(jī)端的改進(jìn)前為石墨對(duì)不銹鋼，現(xiàn)采用不銹鋼對(duì)不銹鋼，這樣即使有少量的固體粒子進(jìn)入摩擦副間，也會(huì)被堅(jiān)硬的表面所磨細(xì)，不致破壞密封性能，兩摩擦副寬度應(yīng)相等，以免磨出溝槽，摩擦副邊緣不應(yīng)倒角，使顆粒無滯留之處。葉輪端的機(jī)械密封與電機(jī)端的機(jī)械密封是串聯(lián)的，當(dāng)葉輪端的機(jī)械密封沒有損壞之前，電機(jī)端的機(jī)械密封是起密封水的作用，故電機(jī)端的機(jī)械密封比葉輪端的機(jī)械壽命長(zhǎng)。在葉輪端密封面損壞之后，礦漿通過研磨使礦石磨得更細(xì)，電機(jī)端密封面仍然起密封作用。
　　4　彈簧的改變
　　原機(jī)械密封采用多個(gè)小彈簧，兩個(gè)密封面共用一個(gè)彈簧座17，從損壞的機(jī)械密封可以看出：靠近電機(jī)端端面比壓比靠近葉輪端端面的大，機(jī)械密封的端面壓力由彈簧壓力和密封介質(zhì)壓力所決定的，所以端面壓力主要取決于彈簧壓力，我們對(duì)彈簧作了一些改進(jìn)，增加了一組彈簧18（鋼絲直徑為0.8mm，有效圈數(shù)12圈）并將原來的彈簧鋼絲直徑由1mm加大到1.5mm，有效圈數(shù)為15圈（改造前為12圈），使每個(gè)密封端面各有一組彈簧。
　　該機(jī)械密封改進(jìn)后，經(jīng)運(yùn)行約5600h時(shí)，還未發(fā)現(xiàn)泄漏現(xiàn)象。實(shí)踐證明，該機(jī)械密封在高濃度含固量介質(zhì)中使用是可行的。

來源：《設(shè)備管理&維修》　1999年第5期