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摘要: 为了解决屯兰选煤厂渣浆泵密封性能差及由此引发的其他问题，在对目前的主流密封技术对比分析的基础上，采用盘根套密封技术对其进行处理。介绍了盘根套密封技术的设计思路、环形轴套的材料选择与加工制作及现场试验情况，并分析了该密封技术的应用效果和经济效益。生产实践表明: 该密封技术的密封性能较好，基本可以实现不漏料的目标，轴承使用寿命长，工人劳动强度大大下降，现场作业环境大为改善，并产生了一定的经济效益。
关键词: 渣浆泵; 牛油煮石棉盘根; 橡胶盘根; 盘根套密封; 机械密封
屯兰选煤厂属于大型炼焦煤选煤厂， 设计能力为 5 Mt /a， 主选采用无压给料三产品重介质旋流器分选、浓缩浮选的联合工艺。入选原煤全部来自于屯兰矿井，原煤矸石含量大且易泥化， 洗选过程中对设备磨损较大; 主导产品为十级焦煤， 主要供国内外各大钢铁企业使用。
该选煤厂输送、转排物料的转排泵均为 ZJ 系列渣浆泵， 其轴端采用副叶轮和盘根密封， 盘根材料为牛油煮石棉。在实际生产过程中，由于渣浆泵的工作压力较大， 副叶轮受填料箱直径限制形成的负压较低， 物料容易进入轴端; 由于该盘根自身的密封性能较差，进入轴端的物料与油脂混合形成油泥， 对盘根套和填料箱磨损较大。更换盘根后可维持一个生产班左右的密封效果， 就会出现漏料现象; 加之盘根下方接料槽的排料孔过小， 在频繁漏料的情况下其就会被堵塞， 此时接料槽内的物料通过轴承体 O 型圈进入轴承箱，进而污染润滑油，导致轴承被损坏， 甚至出现轴承被 “抱死” 的事故。如果盘根套和填料箱均受到磨损，更换盘根也得不到较好的密封效果， 只能更换盘根套。据统计， 盘根套密封效果平均在 3 ～ 4 个月， 过长时间不更换则会造成严重漏料、跑料事故。此外， 频繁更换配件和设备， 不但使生产成本增加， 而且使工人劳动强度增大，对企业的连续、高效生产有着较大的制约作用。
1 主流密封技术对比分析
1. 1 橡胶盘根密封技术
橡胶盘根由浸橡胶石棉线编织而成， 表面涂有石墨， 用于高温、高压机械密封; 其主要作为压力为 8 Pa、温度为 550 ℃ 以下的蒸汽机、往复泵活塞及阀门杆的密封材料。在该选煤厂试验过程中发现， 橡胶盘根可以有效克服牛油煮石棉盘根密封性能差的缺陷， 且其柔软性能够满足高磨损要求。根据所用渣浆泵型号，选择合适的橡胶盘根对其进行密封处理， 但渣浆泵运行时仍存在漏料现象。与石棉盘根技术相比， 橡胶盘根技术的密封效果有所提高， 但所需费用较高， 对盘根套和填料箱的公差度要求较高; 此外， 橡胶的膨胀系数较低， 在要求不漏料的条件下， 需要将盘根套和填料箱全部更换，并保证二者不再出现磨损[1] 。
由于该选煤厂渣浆泵的使用时间较长，盘根套和填料箱均有磨损，如果将二者全部更换，不但所需费用较大，而且不能满足连续生产的要求; 另外，渣浆泵输送的物料多为煤泥，无法保证不再出现磨损，故该密封技术不适合现场使用。
1. 2 机械密封技术
机械密封技术是基于机械密封装置的技术， 其是指由至少一对垂直于旋转轴线的端面， 在流体压力和补偿机构弹力 ( 磁力) 作用下及辅助密封配合下保持贴合，并作相对滑动而构成的防止流体泄漏装置。它是靠弹性构件和密封介质的压力， 在旋转的动环与静环接触表或端面产生适当的压紧力，使这两个端面在流体压力及补偿机械外弹力作用下紧密贴合，此时端面之间存在一层极薄的液膜，从而达到密封的目的。在装置工作过程中，该端面依赖辅助密封的配合与另一端面保持贴合，并作相对滑动，从而防止物料泄漏[2]。
现场测试结果表明: 该技术的密封性能较好，可以满足不漏料的要求。但对轴承的安装要求较高，轴向跳动量、窜动量均必须小于 0. 1 mm; 否则， 易使辅助密封与轴的过盈量增大， 导致动环无法在轴上灵活移动。此外， 动环和静环在滑动端面受损后，如果得不到补偿位移， 容易出现漏料现象; 装置工作过程中必须配备密封面冷却水， 冷却水属于无压、微量型的， 但水流不能中断，否则容易烧毁机械密封装置。考虑到采用机械密封技术成本较高， 无法保证渣浆泵的轴向跳动量和窜动量，故该密封技术不适合现场使用。
2 盘根套密封技术探索
2. 1 设计思路
由于该密封为带摩擦的动静密封，考虑采用45#钢材加工制作。渣浆泵在高速运转过程中，由于加工和装配误差，极易因磨损发热引发报废事故。此外，在渣浆泵长期运行过程中，由于磨损间隙必将变大，在间隙变大的情况下密封效果必然变差。综合考虑，以耐磨尼龙材料作为加工材料。在对主流密封技术对比分析的基础上，根据现场实际需要和工作经验， 探索采用耐磨尼龙轴套和副叶轮对渣浆泵进行密封的可行性[3] 。
2. 2 环形轴套的加工制作
现场实地观察发现， 在渣浆泵运转过程中，轴与轴套之间存在较大的配合 ( 属于间隙配合)，故轴套处于转动状态。为此，采用耐磨尼龙材料加工一个环形轴套 ( 图 1)，在该轴套内圈两端 4 mm处开 5 mm 的密封槽， 在密封槽内置规格合适的密封圈。通过环形轴套加工时的精确公差配合，将其与轴套间的公差配合控制在 ± 0. 1 mm 之间，此间隙配合副叶轮的负压可以满足密封要求[3] 。
2. 3 现场试验
在环形轴套加工制作成功后， 将其套在盘根套上并压紧，利用检修间试车平台观察轴套和填料箱之间的距离。现场试验观察发现: 二者未出现摩擦、碰撞现象，说明加工制作的盘根套公差范围符合设计要求。此外，该密封技术的密封性能较好，基本可以实现不漏料的目标，且运行过程中没有出现任何摩擦发热现象，达到了设计要求的效果[4 - 5] 。
与主流密封技术相比，该密封技术所需的投入较少，对渣浆泵的工况要求较低，且可以根据同类型泵的基本尺寸批量加工环形轴套， 通用性较好，现场生产环境完全能够满足渣浆泵的运行条件。
3 应用效果与经济效益
(1) 应用效果。基于盘根套密封技术首次应用成功，2016 年 5 月该选煤厂分别对重介生产系统 3 台煤泥介质泵和加压过滤系统 5 台入料泵进行密封处理。长时间的顺利运行说明: 盘根套密封技术具有运行可靠、高效节能、维修周期长等特点，其在累计运行近 6 000 h 的时间内， 基本滴水不漏，密封组件和轴承组件均运行正常， 现场作业环境大为改善。
(2) 经济效益。以改造前 150ZL - I - 50 渣浆泵 (采用填料密封) 的维修统计为例， 其每 4 天需要维护或更换一次轴封盘根， 每次需要约 1 个工时; 每年需要解体检修 2 次， 每次需要 40 个工时。采用盘根套密封技术后， 每年每台渣浆泵可节约近170 个工时， 即可节约人工费用约 3 400 元， 每年每台渣浆泵可节省各种材料费约 2. 86 万元， 该选煤厂共有 8 台渣浆泵，每年节省总费用约 25. 60 万元[6 - 7] 。
盘根套密封技术的应用， 解决了长期困扰正常生产的泵轴泄露难题， 其无需盘根， 轴套无磨损，物料不泄露， 轴承不受污染，设备使用寿命得到延长; 轴封不需要维护、维修， 机电工人的劳动强度大大减轻， 操作工人保养设备和打扫现场的工作量大大减少，作业环境大为改善[8 - 10] 。
4 结语
屯兰选煤厂采用盘根套密封技术对各类渣浆泵进行密封，从密封性能和相关投入分析，盘根套密封技术的密封效果更好，不但解决了传统密封存在的部件故障率高、维护量大问题，而且节省了一定材料费用和人工资源，还改善了现场作业环境，具有较高的推广应用价值。
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