淺談化工離心泵的軸封技術(shù)

蘇德林

【摘 要】旋轉(zhuǎn)軸端密封件是離心泵的關(guān)鍵部件。論文主要介紹了化工離心泵常用的兩種密封技術(shù)（填料密封、機械密封）工作原理、特性及其應(yīng)用現(xiàn)狀，結(jié)合其各自的性能特點，深刻剖析其在安裝、維修、使用方面存在的常見問題及解決措施。

【Abstract】The axis of rotation ethods are key components in a centrifugal pump. This paper mainly introduces the working principle， characteristics and application status of two sealing technologies（packing seal and mechanical seal） commonly used in chemical centrifugal pumps， and combined with their respective performance characteristics，analyzes the common problems and solutions to the installation， maintenance and use.

【關(guān)鍵詞】離心泵；填料密封；機械密封

【Keywords】 centrifugal pump； packing seal； mechanical seal

【中圖分類號】TH311 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A 【文章編號】1673-1069（2017）11-0187-02

1 引言

離心泵在化工行業(yè)應(yīng)用十分廣泛，軸端密封是其關(guān)鍵部件，而密封性能是評價其質(zhì)量的一個重要指標(biāo)。

2 填料密封

2.1 填料密封原理

填料密封又稱壓緊填料密封，俗稱盤根，盤根密封是最古老的一種密封形式。填料密封因其制造簡單、成本低、維修方便等優(yōu)點深受業(yè)界的青睞。它靠壓蓋產(chǎn)生的壓緊力將填料沿軸向壓縮，當(dāng)軸與填料有相對運動時，由于填料本身具有的塑性，產(chǎn)生徑向力并與軸緊密接觸從而達(dá)到密封效果。其密封質(zhì)量主要取決于迷宮效應(yīng)和軸承效應(yīng)[1]。

①迷宮效應(yīng)：由于軸有一定的粗糙度，填料與軸的接觸不是非常均勻，填料與軸只有部分貼合而部分未接觸，從而在軸和填料之間組成一道不規(guī)則的迷宮，達(dá)到阻止液體泄漏的作用。②軸承效應(yīng)：由于填料摩擦系數(shù)小，自潤滑性能好，使填料和軸類似于滑動軸承避免了填料和軸的過度磨損。

2.2 填料密封的安裝和使用

填料的安裝質(zhì)量對其密封效果和使用壽命影響較大，因此安裝時應(yīng)注意以下幾點：①用百分表檢查旋轉(zhuǎn)軸與填料函的同軸度和徑向跳動量是否符合要求。②清理填料函，檢查軸頸是否光滑，不應(yīng)有拉毛、刮痕。③檢查填料材質(zhì)、規(guī)格是否匹配。填料斷面尺寸b（b=（D-d）/2，D為函內(nèi)徑、d為軸徑），嚴(yán)禁因敲打而破壞填料塑料，影響密封效果。④沿軸周長將填料切斷，切割后的環(huán)接頭應(yīng)吻合，切口可以是直口或45°斜口。⑤裝填。按順序依次裝填，第一圈填料裝填前內(nèi)表面涂以潤滑劑，軸向扭開后套入軸上，用與填料尺寸相同的軸套壓裝填料，然后用壓蓋對軸套進行壓緊，施加適當(dāng)壓緊力即可。然后裝第二圈填料、第三圈填料……注意每圈填料接口應(yīng)錯開，每裝一圈盤動一次軸，以便控制壓緊力。⑥填料裝完后，對稱緊固壓蓋螺栓，松緊程度以盤動車即可，避免壓得太緊填料被燒。⑦試運轉(zhuǎn)。用手盤動聯(lián)軸器，阻力大小適中，可根據(jù)摩擦力矩、填料函外殼溫度上升情況、介質(zhì)的泄漏量（1～6滴/秒較為合理）大小來逐漸調(diào)節(jié)壓蓋螺栓松緊。填料函的外殼溫度避免急劇上升，一般控制較環(huán)境溫度高30～40℃即可，以保持穩(wěn)定溫度。對于填料密封來說微量泄露是不可避免的，所以不適宜用于易燃易爆、有毒有害介質(zhì)的密封[2]。

3 機械密封

3.1 機械密封原理

機械密封又稱端面密封，是旋轉(zhuǎn)軸用的動密封。機械密封由至少一對垂直于旋轉(zhuǎn)軸端面在流體和彈力補償機構(gòu)的共同作用力及輔助密封的配合下保持接合并做相對運動而構(gòu)成的防止泄露的密封裝置。

3.2 機械密封的基本元件

①摩擦副；②彈性元件；③輔助密封件；④傳動件；⑤防轉(zhuǎn)件；⑥緊固件。

3.3 機械密封優(yōu)缺點

機械密封優(yōu)點：①運行中密封狀態(tài)可靠穩(wěn)定，泄露量極小；②使用壽命長，在油、水介質(zhì)中一般可達(dá)1～2年或更長；③摩擦功率消耗小，其摩擦功率僅為軟填料密封的10%～50%；④軸或軸套磨損少；⑤維修周期長，端面磨損后可自動補償；⑥抗震性好，對轉(zhuǎn)動軸的振動以及軸對密封腔的傾斜度可以通過彈力補償機構(gòu)進行調(diào)整以適應(yīng)工況的變化；⑦適用范圍較廣，適用于高溫、低溫、高壓、真空、不同旋轉(zhuǎn)頻率以及各種腐蝕介質(zhì)和含磨粒介質(zhì)的密封。

機械密封缺點：①結(jié)構(gòu)復(fù)雜，對加工要求高；②安裝與更換比較麻煩，要求工人有一定的技術(shù)水平；③發(fā)生偶然性事故時，處理較困難。

3.4 機械密封泄漏原因

根據(jù)機泵日常運行和維修經(jīng)驗，其泄露主要原因總結(jié)如下：①摩擦副端面泄露。端面粗糙不平或存在損傷，視損傷的情況可進行研磨拋光或直接更換密封環(huán)；密封端面存在異物。裝配前對各密封件進行檢查清洗，確保各密封面清潔；安裝不正確，同軸度不夠，應(yīng)重新安裝。②輔助密封圈密封面泄漏。輔助密封圈規(guī)格尺寸不合適，重新更換；密封圈質(zhì)量差，壓縮率不符合要求，需要替換合格品；密封圈安裝時被損傷，安裝前仔細(xì)檢查確認(rèn)軸頸、機封套等部件清潔、光滑、無毛刺，否則都會引起密封失效；軸表面有缺陷或有腐蝕、麻點、凹坑，應(yīng)更換新軸或軸材料；密封圈的材質(zhì)與介質(zhì)不相容，應(yīng)重新選用合適的密封材料。③非補償環(huán)密封圈處泄漏。④壓蓋端面的泄漏。機體與壓蓋結(jié)合面、密封面存在凹坑、刻痕等缺陷。需進行打磨、填補修復(fù)；壓蓋螺栓壓緊力太小。確保螺栓力大于內(nèi)部介質(zhì)壓力，防止存在內(nèi)壓使密封壓蓋與機殼端面趨于分離；墊片或密封圈損傷。應(yīng)更換墊片或密封圈；端面不清潔，安裝前檢查清洗，確保各密封部位干凈清潔；螺栓壓緊力不均勻，應(yīng)重新緊固。⑤軸套與軸之間的泄漏。一般是由于密封圈或墊片安裝不當(dāng)，以至損傷而造成的。endprint

3.5 機械密封的安裝及操作

目前化工領(lǐng)域大部分離心泵選用集裝式機械密封，通常機械密封的泄露都是由于人員操作、維修安裝不當(dāng)所致，過硬的操作及維修技術(shù)至關(guān)重要，應(yīng)注意以下幾點：①檢查機械密封的型號、規(guī)格是否匹配。②檢查機械密封安裝的尺寸精度、幾何精度和相互關(guān)系是否符合技術(shù)要求。主要有以下幾個方面：機械密封安裝部位的軸頸（或軸套）徑向跳動允差最大不超過0.05mm，軸竄最大值不超過0.08mm，同軸度不超過0.1mm，軸頸（或軸套）的表面光潔度和外徑尺寸公差；安裝動環(huán)密封圈的軸（或軸套）的端部，安裝機械密封的殼體孔的端部結(jié)構(gòu)之倒角和光潔度；機械密封與旋轉(zhuǎn)軸工作時的軸向位移量。③機械密封安裝過程中要保持清潔，嚴(yán)禁直接敲打密封元件，防止損傷和破壞。④安裝動、靜環(huán)表面應(yīng)涂上一層清潔的機油和透平油。輔助密封圈安裝前也需涂一層清潔的機油，防止安裝過程中由于剮蹭、摩擦損傷輔助密封圈。⑤安裝靜環(huán)壓蓋時，均勻緊固螺旋，確保壓蓋四周間隙均勻及靜環(huán)與軸的同心度。⑥安裝過程確保機械密封彈力機構(gòu)的底座鎖緊螺栓緊固牢靠，同時保證底座與軸套的同軸度。⑦安裝后用手推動動環(huán)，能使動環(huán)在軸線方向上可以靈活移動，并具有一定彈性。⑧安裝后用手盤動機泵轉(zhuǎn)子、軸轉(zhuǎn)動應(yīng)靈活、無剮蹭、無異音。⑨泵在啟動前必需灌滿介質(zhì)，保證泵殼、密封腔及入口管線的真空度，同時進行靜壓試漏，如有問題及時排查處理。⑩泵啟動前確保機械密封冷卻水管線排氣充分，循環(huán)暢通，壓力符合要求，防止由于干摩擦造成密封失效[3]。？輥？輯？訛泵啟動后，逐漸調(diào)整出口閥的開度，確保出口介質(zhì)壓力在泵的額定工況下平穩(wěn)運行，避免壓力急劇波動。？輥？輰？訛運行過程中避免轉(zhuǎn)子劇烈震動、介質(zhì)溫度急劇波動、氣蝕等現(xiàn)象。？輥？輱？訛日常操作避免頻繁起停。

4 結(jié)語

通過深入對離心泵的兩種軸封技術(shù)的分析探討，結(jié)合神寧集團煤制油裝置、甲醇項目、烯烴項目中各類離心泵的維修、安裝、使用情況，充分說明了熟練掌握這兩種密封的工作原理、操作及維修技能，可以大大提高化工離心泵的運行周期及使用壽命，降低維修成本，提高生產(chǎn)效率，為化工生產(chǎn)裝置“安全、穩(wěn)定、長周期、滿負(fù)荷、優(yōu)質(zhì)”運行打好堅實基礎(chǔ)。

【參考文獻(xiàn)】

【1】毛建力.飛錘螺旋密封設(shè)計研究[J].中國井礦鹽，2002（03）：88-90.

【2】裴寧，梁志華.磁流體密封原理與應(yīng)用[J].真空，2001（01）：101-103.

【3】冷遠(yuǎn)文.飛鐵泵在熔融尿素泵上的應(yīng)用及改進[J].貴州化工，2000（S1）：98-103.endprint