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離心通風(fēng)機(jī)軸承箱軸頸密封的改進(jìn)

2011-11-29

作者：董邦伍　（南京鋼鐵集團(tuán)有限公司動(dòng)力公司）
　　摘　要：本文對(duì)離心通風(fēng)機(jī)軸承箱軸頸泄漏原因進(jìn)行了分析，設(shè)計(jì)并介紹了螺旋填料復(fù)合密封裝置，成功地解決了離心通風(fēng)機(jī)軸承箱軸頸泄漏的難題。
　　關(guān)鍵詞：離心通風(fēng)機(jī)；螺紋；填料；泄漏；密封
　　離心通風(fēng)機(jī)在工業(yè)中應(yīng)用非常廣泛，特別在電廠，它是鍋爐系統(tǒng)重要的輔機(jī)。目前，國(guó)內(nèi)廠家生產(chǎn)的風(fēng)機(jī)，其軸承箱軸頸密封裝置基本上采用端蓋填料密封，填料多為油毛毯。如圖1所示。這種密封裝置雖然結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造和安裝都很方便，但是，密封效果很差，漏油嚴(yán)重，實(shí)現(xiàn)零泄漏幾乎是不可能的。不僅給設(shè)備維護(hù)管理工作帶來(lái)了困難，而且造成了能源浪費(fèi)和環(huán)境污染，更有甚者，會(huì)因缺油造成軸承燒損的事故發(fā)生。我廠是南京鋼鐵集團(tuán)有限公司自備熱電廠，裝備有五臺(tái)鍋爐，四臺(tái)汽輪發(fā)電機(jī)組。有離心式通風(fēng)機(jī)12臺(tái)，其軸承箱軸頸密封均采用油毛氈作填料的端蓋密封，無(wú)一臺(tái)不漏油，每年僅漏油損失達(dá)4萬(wàn)多元。而且還發(fā)生過(guò)多起因潤(rùn)滑不良而造成軸承燒損事故。嚴(yán)重地影響了安全、經(jīng)濟(jì)，穩(wěn)定運(yùn)行。
　　 1、填料密封泄漏原因分析
　　一般認(rèn)為，填料密封泄漏主要有兩種形式。一種是密封介質(zhì)直接穿過(guò)填料，筆者稱(chēng)之為滲透泄漏；另一種是密封介質(zhì)穿過(guò)密封填料和軸或者密封填料和填料涵的接觸界面而產(chǎn)生泄漏，筆者稱(chēng)之為邊界泄漏。當(dāng)填料材料組織間的縫隙(毛細(xì)管縫隙)大于介質(zhì)分子(或分子團(tuán))的直徑，而且密封腔壓力大于大氣壓，就會(huì)產(chǎn)生滲透泄漏；當(dāng)介質(zhì)壓力大于填料在接觸界面的微體比壓時(shí)，就會(huì)發(fā)生全壓效應(yīng)而產(chǎn)生邊界泄漏。當(dāng)風(fēng)機(jī)工作旋轉(zhuǎn)時(shí)，潤(rùn)滑油通過(guò)軸承被甩人密封腔，在油毛氈處被截住，隨著時(shí)間的推移，進(jìn)人密封腔的油量越來(lái)越多，壓力越來(lái)越高，于是油液便主要以滲透泄漏的方式泄漏出來(lái)。此時(shí)要想實(shí)現(xiàn)良好的密封，唯有增大預(yù)緊力使填料產(chǎn)生變形，但這樣一來(lái)，又會(huì)加速油毛氈的磨損，很快就會(huì)使密封失效而產(chǎn)生漏油。
　　根據(jù)以上分析，要想使端蓋填料密封獲得良好的密封效果，必須從兩個(gè)方面入手。一是減少油液進(jìn)入密封腔，降低密封腔潤(rùn)滑油的壓力。二是選擇良好的密封填料，使其具有良好的自潤(rùn)滑性和耐磨性(可延長(zhǎng)填料的使用壽命)以及致密的內(nèi)部組織(可阻止?jié)B透泄漏的發(fā)生)。這樣，由于只存在邊界泄漏，同時(shí)壓力又低，只需對(duì)填料施加很小的預(yù)緊力便可實(shí)現(xiàn)良好的密封效果?；谶@種設(shè)想，筆者設(shè)計(jì)了一套螺旋填料復(fù)合密封裝置，成功地解決了這一難題。
　　2、螺旋填料復(fù)合密封裝簡(jiǎn)介
　　改進(jìn)后的密封裝置如圖2所示。將原軸承箱端蓋拆下上車(chē)床加工，保證內(nèi)孔和定位凸臺(tái)的同心度。安裝時(shí)，先裝入螺紋密封環(huán)5，再裝密封填料4，預(yù)緊力通過(guò)松緊壓蓋2的螺栓加以調(diào)整。螺紋密封環(huán)采用聚四氟乙烯(PTFE)加工而成，與軸承端蓋采用過(guò)度配和合。這樣，一旦軸承損壞，同軸頸發(fā)生摩擦，可保護(hù)軸，同時(shí)更換也很方便。螺紋可加工成單頭三角形螺紋，安裝時(shí)要注意旋向，否則會(huì)適得其反。理論上，螺紋間隙越小，密封效果越好。但是，由于石墨密封環(huán)的存在螺紋密封間隙可適當(dāng)增大，根據(jù)筆者實(shí)驗(yàn)，直徑間隙不大于0.4mm，可實(shí)現(xiàn)無(wú)滲漏的密封效果。密封填料4為柔性石墨密封環(huán)，為便于更換，將其做成雙向斜切口的兩半園。其制作工藝為：
　　天然鱗片石墨→氧化處理→過(guò)度氧化物→膨脹改性→膨脹石墨離子→壓制成型→切口
　　這種填料內(nèi)部組織致密，具有較好的熱穩(wěn)定性和優(yōu)良的自潤(rùn)滑性能。由于螺紋密封環(huán)5的泵送作用被柔性石墨密封環(huán)封住的潤(rùn)滑油的壓力已不高。因而，只要對(duì)填料施加很小的壓力就可實(shí)現(xiàn)良好的密封效果。
　　3、結(jié)論
　　(1)螺紋填料復(fù)合密封是一種很好的密封裝置，成功地解決了離心通風(fēng)機(jī)軸承箱軸頸泄漏難題，在Y4一73一11No16D及其以下、轉(zhuǎn)速≤2950r/min的離心通風(fēng)機(jī)上得到了成功的應(yīng)用，自1998年8月改造以來(lái)，運(yùn)行了3萬(wàn)多小時(shí)，至今依然保持零泄漏的密封效果。
　　(2)該密封裝置在單向旋轉(zhuǎn)的機(jī)械設(shè)備上可獲得廣泛使用。實(shí)際上，筆者已將其推廣應(yīng)用到離心油泵上，效果非常好。
　　(3)該密封裝置使用壽命長(zhǎng)，石墨填料自潤(rùn)滑性能好，更換方便。