陳光全 李繼偉

武鋼有限檢修中心 湖北武漢 430083

隨著新技術(shù)、新工藝、新材料的不斷發(fā)展和完善，水泵填料密封形式的改進(jìn)和更新已是大勢所趨，在眾多的密封件種類中，機(jī)械密封有著工作可靠、泄漏量少、使用壽命長、適用范圍廣等優(yōu)點(diǎn)，在工業(yè)領(lǐng)域中獲得了廣泛的應(yīng)用[1]。近年來供排水系統(tǒng)的各類水泵中約有70%的已改為了機(jī)械密封，由于機(jī)械密封在各類水泵中的不斷應(yīng)用和推廣，有效地杜絕了各類工作介質(zhì)的“跑、冒、滴、漏”現(xiàn)象，不僅有效地減少了水泵因泄漏而衍生的各類設(shè)備故障，而且使水泵效率得到提高。由此可見，從節(jié)約能源和提高效率的意義上講，機(jī)械密封的推廣應(yīng)用意義深遠(yuǎn)而重要。

1 選題理由

三煉鋼廠轉(zhuǎn)爐系統(tǒng)有洗滌泵五臺，設(shè)計(jì)運(yùn)行狀況為三轉(zhuǎn)兩備，其水泵的參數(shù)如下：

型號：300s-90；流量：700m3/h；揚(yáng)程：90m；功率：315KW。

洗滌泵主要由泵座，轉(zhuǎn)子及泵殼等三大部分所組成。其中轉(zhuǎn)子是由主軸、葉輪、口環(huán)、軸套、機(jī)械密封、機(jī)封壓蓋、擋水環(huán)、軸承、軸承盒等零、部件所組成[2]。洗滌泵投入運(yùn)行后不久就出現(xiàn)水泵故障頻繁，基本上每臺運(yùn)行臺時(shí)不足2800小時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)各種類型的設(shè)備故障，常見的故障有：

（1）運(yùn)行流量不足；（2）運(yùn)行壓力不足；（3）機(jī)械密封泄漏；（4）軸承損壞。

經(jīng)過分析我們發(fā)現(xiàn)，洗滌泵流量與壓力不足的故障，主要是運(yùn)行工藝及環(huán)境所造成，因此很難得到改善。而機(jī)械密封泄漏與軸承損壞的故障，主要是水泵密封的原因所造成的，則可以通過合理的機(jī)械密封選型解決密封的問題[3]。水泵機(jī)械密封泄露的問題得到解決后，運(yùn)行時(shí)就不會(huì)出現(xiàn)：

（1）水泵介質(zhì)泄漏量大；（2）接水槽的排水孔不能及時(shí)排放；（3）介質(zhì)將流進(jìn)軸承盒造成軸承潤滑油（鋰基潤滑脂）乳化等問題，從而解決洗滌泵軸承頻繁損壞的故障。

2 對策與實(shí)施

針對原機(jī)械密封所存在的問題：

①動(dòng)靜環(huán)“O”型圈易老化；②軸套推環(huán)及彈簧結(jié)垢動(dòng)環(huán)易卡死；③動(dòng)環(huán)靜環(huán)易磨損，破裂和刮傷。由此，決定對機(jī)械密封重新選型。

（1）由于原機(jī)械密封的動(dòng)環(huán)的材質(zhì)是碳化硅，靜環(huán)浸漬碳石墨已經(jīng)不能滿足工況的要求，所以，對動(dòng)靜環(huán)的重新選型，為了重新選擇動(dòng)靜環(huán)的材質(zhì)能滿足工況的要求，現(xiàn)選擇了：

①樹脂浸漬碳石墨；②金屬浸漬碳石墨；③鎢鉻鈷合金堆焊蒙乃爾；④耐蝕高鎳鑄鐵；⑤碳化硅等五種不同的材質(zhì)進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)對比，其對比結(jié)果如表1，在類似工況下的使用壽命進(jìn)行比較。

根據(jù)以上實(shí)驗(yàn)結(jié)果，決定選擇鎢鉻鈷堆焊蒙乃爾（俗稱硬質(zhì)合金）；作為動(dòng)靜環(huán)的基礎(chǔ)材料，鎢鉻鈷堆焊蒙乃爾不但耐腐蝕，而且耐磨損，機(jī)械強(qiáng)度高，不易破損，抗刮削能力強(qiáng)。

表1 常見機(jī)械密封動(dòng)靜環(huán)材質(zhì)對比表

（2）因?yàn)樵瓌?dòng)環(huán)密封圈，靜環(huán)密封圈以及機(jī)械密封壓蓋密封圈是丁晴橡膠，在長期高溫環(huán)境極易老化，因此，對上述密封圈的材質(zhì)進(jìn)行重新選擇，選擇后的密封圈的材質(zhì)為聚四氟乙烯。

聚四氟乙烯有四大優(yōu)點(diǎn)：

①耐高溫，最高溫度可達(dá)270度；②抗腐蝕性強(qiáng)；③耐老化；④有自潤滑性，不易結(jié)垢。

（3）在結(jié)構(gòu)形式上也進(jìn)行了改進(jìn)：由原來的普通多彈簧型改為聚四氟乙烯波紋管形，其選擇的型號為AL-90。

聚四氟乙烯波紋管式機(jī)械密封的結(jié)構(gòu)是由金屬噴涂聚四氟乙烯波紋管、動(dòng)環(huán)、靜環(huán)、動(dòng)環(huán)座及聚四氟乙烯護(hù)套。以及，動(dòng)靜環(huán)密封圈、靜環(huán)密封圈、動(dòng)環(huán)定位環(huán)、靜環(huán)座等部件組成。因?yàn)榫鬯姆蚁┯辛己玫淖詽櫥阅?，所以，聚四氟乙烯護(hù)套及金屬噴涂聚四氟乙烯波紋管都不易結(jié)垢，同時(shí)聚四氟乙烯波紋管護(hù)套將水泵的工作介質(zhì)與軸套隔開，當(dāng)動(dòng)環(huán)、波紋管、動(dòng)環(huán)座在護(hù)套作軸向自由運(yùn)動(dòng)時(shí)，不會(huì)因銹蝕、結(jié)垢等因素而出現(xiàn)卡死現(xiàn)象，因此，當(dāng)轉(zhuǎn)子產(chǎn)生軸向串動(dòng)或動(dòng)環(huán)及動(dòng)環(huán)座受到壓力沖擊時(shí)，動(dòng)環(huán)摩擦副之間所產(chǎn)生的間隙，能長期有效地得到即時(shí)的補(bǔ)償。從而，確保機(jī)械密封在相當(dāng)長的時(shí)間內(nèi)無泄漏。

3 實(shí)施效果

經(jīng)過上述機(jī)械密封合理選型后，三煉鋼廠轉(zhuǎn)爐系統(tǒng)洗滌泵的機(jī)械密封泄漏、軸承損壞頻繁的問題已得到徹底的改善，洗滌泵的運(yùn)行壽命由原來的三個(gè)月延長到一年以上，不僅大大的減少了檢修所帶來的備件消耗、勞力支出，而且為機(jī)械密封在不同工作環(huán)境下的應(yīng)用積累了寶貴經(jīng)驗(yàn)！