馬 斌，張 偉

（馬鞍山鋼鐵股份有限公司熱電總廠，安徽馬鞍山 243000）

1 概述

機(jī)械密封在轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)械設(shè)備上應(yīng)用非常廣泛，在具有代表性的泵類產(chǎn)品設(shè)備中的應(yīng)用更為廣泛，而隨著設(shè)備產(chǎn)品技術(shù)要求水平的提高和安全、環(huán)保、節(jié)能的需求，機(jī)械密封的應(yīng)用前景將更加廣泛。然而機(jī)械密封在使用過程中密封效果下降或失效時(shí)，一般采取成套更換，價(jià)格比較昂貴，因此如何延長機(jī)械密封的在線使用壽命，成為企業(yè)安全生產(chǎn)、降本增效的重要課題。筆者通過分析在離心式高壓給水泵上使用機(jī)械密封遇到的幾種影響密封效果的情況，采取相應(yīng)合理的措施，提高了機(jī)械密封的在線使用壽命。

2 問題分析及措施

2.1 機(jī)封裝配前壓縮量預(yù)留不合理及采取的措施

機(jī)械密封的壓縮量一般都是廠家事先預(yù)留好的，或者是給個(gè)使用范圍，拿某電廠的給水泵3DJ-10為例，廠家給機(jī)械密封的壓縮量是4～8 cm之間為使用標(biāo)準(zhǔn)；但是給水泵已經(jīng)過數(shù)次大修，尺寸已發(fā)生變化，如果按照廠家的標(biāo)準(zhǔn)來實(shí)施安裝，已經(jīng)不符合現(xiàn)場的實(shí)際需要，因?yàn)闄C(jī)械密封壓縮量大，會(huì)使摩擦付壓死或者摩擦增大,從而導(dǎo)致機(jī)封面磨損，縮短使用壽命；壓縮量小了會(huì)泄漏，導(dǎo)致設(shè)備運(yùn)行周期縮短。因此如何通過壓縮量的測量和調(diào)整，將密封端面比壓（P）控制在適宜范圍，是關(guān)系到機(jī)械密封使用壽命和密封性的一個(gè)直接且至關(guān)重要的因素，可以采用公式壓縮量L=B-A計(jì)算出最適合的機(jī)械密封壓縮量。公式中：A為動(dòng)環(huán)在軸套上裝好后，以動(dòng)環(huán)工作面到水泵首蓋或尾蓋外側(cè)端面的垂直距離；B為靜環(huán)在自由狀態(tài)下靜環(huán)工作面到靜環(huán)壓蓋內(nèi)側(cè)臺(tái)階面的垂直距離。

圖1 機(jī)械密封示意圖

如圖1所示機(jī)械密封調(diào)整前測得A=30.5 mm，B=35.5 mm，根據(jù)公式壓縮量L=B-A=5.0 mm。依據(jù)工作經(jīng)驗(yàn)，實(shí)際壓縮量大于5.0 mm，彈簧緊力過大，也就是說機(jī)封端面比壓P過大，會(huì)造成不必要的磨損，壓縮量小于5.0 mm過多，彈簧緊力太小，也就是說機(jī)封端面比壓P小，會(huì)造成泄漏，因此，我們決定縮小壓縮量控至在4.5 mm左右 ，實(shí)踐證明調(diào)整后的機(jī)械密封的使用壽命達(dá)到2年以上。

2.2 泵軸的軸向竄量大及調(diào)整方法

機(jī)械密封的動(dòng)靜環(huán)密封面必須存在一定的比壓值，這樣密封的效果才能體現(xiàn)出來，即機(jī)封裝置內(nèi)部的彈簧壓縮量是有標(biāo)準(zhǔn)的，它必須給密封端面一個(gè)在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)的軸向力，當(dāng)動(dòng)環(huán)旋轉(zhuǎn)起來可以使密封面得到密封所要求的比壓，機(jī)械密封要求泵軸不能有太大的竄量，因此，我們的水泵軸竄量一般不能大于5.0 mm，否則這個(gè)比壓就會(huì)被破壞，造成密封作用力下降或失去密封作用。

一臺(tái)較長時(shí)間運(yùn)行的水泵平衡盤與平衡座因摩擦產(chǎn)生磨損，間隙會(huì)逐漸增大，從而使得機(jī)封的動(dòng)靜環(huán)間隙隨之逐漸增大，于是在軸向力的作用下，水泵低壓端側(cè)的密封面軸向壓緊力增加，加劇了機(jī)封動(dòng)靜環(huán)密封面的磨損，特別是在水泵啟停時(shí)，水泵瞬間產(chǎn)生較大的沖擊力，在壓縮量較小的情況下竄動(dòng)撞擊會(huì)造成機(jī)封密封面的損壞，使密封作用降低甚至失去密封作用；高壓端側(cè)機(jī)封也因?yàn)閯?dòng)靜環(huán)的密封面軸向壓緊力減小，密封效果降低達(dá)不到要求，如果水泵繼續(xù)運(yùn)行將導(dǎo)致高低壓端兩側(cè)的機(jī)封失效失去密封作用，因此轉(zhuǎn)子的軸向竄量設(shè)定值需要適合給水泵機(jī)械密封的適用范圍。

我們以某廠3DJ-10型水泵為平衡盤和加裝推力瓦的結(jié)構(gòu)為例，廠家給定的轉(zhuǎn)子總竄量均為8 mm±1 mm，半竄量亦為B=A/2-0.50 mm；推力間隙為C=A/2-（0.44～0.46）mm 。根據(jù)水泵廠要求和多年的實(shí)際經(jīng)驗(yàn),3DJ-10型水泵的轉(zhuǎn)子總竄量應(yīng)是葉輪軸向位移最小值，所以該泵半竄值是轉(zhuǎn)子總竄量的1/2減去0.50 mm，一般我們?nèi)≈祬⒖荚?.0 mm左右，且不得大于B值，以確保葉輪出口寬度和導(dǎo)葉入口保持相對應(yīng),避免增加水泵的容積損失。由于給水泵年久多修，運(yùn)行中受到磨損,有時(shí)動(dòng)靜盤同時(shí)更換，原來的竄量數(shù)據(jù)值已經(jīng)不適合延用，所以我們必須重新進(jìn)行半竄值的測量和調(diào)整，如果測得的值小于標(biāo)準(zhǔn)，就得將動(dòng)盤工作面（圖2A面）磨削或車去差值；如果測得的值大于標(biāo)準(zhǔn)，可以磨削或車去輪轂結(jié)合面（圖2B面）差值，直到達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)。

2.3 機(jī)械密封冷卻水加裝新型濾網(wǎng)

圖2 平衡盤工作面示意圖

機(jī)械密封的冷卻水大都是采用工業(yè)水，工業(yè)水中的雜質(zhì)和懸浮物較多，這些細(xì)小的懸浮顆粒物會(huì)隨著水流進(jìn)入機(jī)械密封，由于機(jī)械密封的動(dòng)靜環(huán)的間隙極小，要求水質(zhì)中不能含有固體顆粒，否則會(huì)造成機(jī)械密封面的損壞，影響機(jī)械密封的使用壽命，而雜質(zhì)附著造成彈簧失去彈性、失去補(bǔ)償作用而失效，因此確保機(jī)封冷卻水水質(zhì)，是保證機(jī)械密封壽命的重要措施。經(jīng)過多次的摸索和實(shí)踐，我們更換了以往的老式濾網(wǎng)，采用新型不銹鋼過濾網(wǎng)，濾網(wǎng)的過濾精度200～800 μm之間，既不偏大也不偏小，不會(huì)因?yàn)闃O小的顆粒物堵塞濾網(wǎng)影響冷卻水流量，也不會(huì)將大的顆粒物放入磨損機(jī)械密封面，并且將清洗周期由以往的6個(gè)月一次改為3個(gè)月清洗一次，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)處理。

3 應(yīng)用與數(shù)據(jù)

經(jīng)過上述改進(jìn)后，2017年 我們對采取措施的給水泵機(jī)械密封進(jìn)行了跟蹤取證，采取措施后機(jī)械密封失效次數(shù)僅1次/年。同時(shí)，我們對2016年采取措施前機(jī)械密封失效次數(shù)進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，結(jié)果為7次/年，見表1。

表1 2016年采取措施前機(jī)械密封失效措施統(tǒng)計(jì)

4 結(jié)語

根據(jù)統(tǒng)計(jì)對比，我們采取的措施方法，消除了設(shè)備安全隱患，提高了設(shè)備安全生產(chǎn)運(yùn)行周期，為企業(yè)的安全生產(chǎn)、環(huán)保、節(jié)能和降本增效做出了貢獻(xiàn)。節(jié)約材料成本可以估算如下：參照某廠設(shè)備網(wǎng)站機(jī)械密封的單只價(jià)格為 2.38萬元，那么（7-1）×2.38=14.28萬元，降低了生產(chǎn)成本；同時(shí)年減少設(shè)備啟停次數(shù)6次，降低了企業(yè)生產(chǎn)能耗和設(shè)備非正常操作頻次，說明我們采取的技術(shù)措施是行之有效的。