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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，少則幾個小時。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)，在短短的幾個月時間里，由于礦漿泄漏，潤滑油遭到了污染，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臺壓濾機(jī)上，壓濾機(jī)上的進(jìn)漿閥門要頻繁的啟動和關(guān)閉，所以泵的出口壓力也就有頻繁的波動。
　　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)，有一個共同的癥狀：彈簧處沉積大量的礦漿，葉輪端動環(huán)處出現(xiàn)缺口。電機(jī)端的不銹鋼動環(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。為了減少礦漿對機(jī)械密封的損壞，改進(jìn)后增加了一個酚醛塑料套2。因為酚醛塑料用水潤滑時，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，又根據(jù)酚醛塑料需要用水潤滑以及在工藝上有少量的水對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，其主要因為固體顆粒進(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。如果顆粒沉積于動環(huán)處，動環(huán)就失去活動性。所以密封副材應(yīng)該硬對硬?？咳~輪端的密封副材料改進(jìn)前為碳化硅對碳化鎢，改進(jìn)后為碳化鎢對碳化鎢?？侩姍C(jī)端的改進(jìn)前為石墨對不銹鋼，現(xiàn)采用不銹鋼對不銹鋼，這樣即使有少量的固體粒子進(jìn)入摩擦副間，也會被堅硬的表面所磨細(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。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)械密封采用多個小彈簧，兩個密封面共用一個彈簧座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，還未發(fā)現(xiàn)泄漏現(xiàn)象。實踐證明，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