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水泵新型填料密封技术应用

   日期:2023-06-01 21:00     浏览:869    评论:0    
核心提示:  水泵作为给排水工程的动力部分,在其运行过程中,为防止高压水通过轴与泵壳间的间隙向外大量流出及空气从该处进入泵内,必须

  水泵作为给排水工程的动力部分,在其运行过程中,为防止高压水通过轴与泵壳间的间隙向外大量流出及空气从该处进入泵内,必须对间隙处加以密封,所以水泵密封方式直接影响水泵的运行和经济效果。

  (1)存在问题及分析

  水泵密封方式有常用盘根填料密封和机械金属密封,这两种常规的密封方式在水泵运行过程中,都存在一定的问题,给日常操作维修带来困难。

  ①盘根填料密封 常用盘根填料密封是通过盘根压盖施于轴向压力,使得盘根径向产生扩张压力,并紧紧包在轴套上,从而形成密封。在盘根之间有一分水环与泵壳体相通,用于通人冷却水。其作用有:冷却盘根和轴套,防止盘根因摩擦发热而烧损;一定程度上起到以水润滑的作用。

  使用盘根密封时,随着使用时间的延长,要更换填料时因为分水环不易取出,不能更换分水环内侧的填料,这样因为外侧更换而内侧无法更换,分水环被轴向压力作用逐步压入填料腔底部,使得分水环与冷却水通道形成错位,造成无法形成冷却作用,填料处于非正常使用状态,加剧了填料与轴套的磨损,使得填料密封处于恶性循环状态。

  此外,填料是静止的,而轴套是伴随轴做高速旋转的,盘根与轴套之间易产生相对摩擦,运行过程中需要1 0%~l 5%的轴功率来克服这种有害摩擦。为了减少摩擦并把摩擦热带走,因此必须要有一定量的泄漏,另外摩擦对轴套的磨损亦相当严重,每两个月就要更换轴套,这种磨损使得漏水日趋严重,泄漏的水进入轴承座中,使得轴承因润滑不良,使用寿命大为降低。轴套、轴套背帽和轴长期被水浸泡,极易生锈粘死而无法拆卸,有时甚至致使轴等备件报废,给维修工作带来相当的难度。

  ②机械金属密封 化工泵轴与泵壳间的间隙还可通过机械金属密封的方式,由固定轴套的动环密封圈、密封腔中的静环密封圈与主密封端面三处密封部位组成密封系统。在水泵运行的过程中,静环密封圈与动环密封圈之间的端面间隙因有补偿机构可以调整,使两个端面间隙很小,相互运动的两个端面之间处于边界润滑和半流体润滑状态,从而达到密封的效果。这种密封方式虽然泄漏量相当小,无需冷却水,使用周期长,一般可以达到一年以上,但是机械密封机构很复杂,又是环状零件,安装时技术要求很高,稍有偏差对水泵运行影响很大;检修时必须对水泵解体才能进行,使得检修工作量大为增加。机械密封零配件机械制造加工工艺亦因其工艺技术要求非常高而烦琐复杂,使得机械密封的成套造价很高,一套一般都在万元左右,曾在部分工矿企业使用过,但并没有得到广泛推广使用。

  (2)填料密封技术的改进

  改进离心水泵密封方式的方法主要是针对盘根材料(填料)进行改良,其原则是提高填料的密封性能和耐用性,增加填料的润滑性,减少摩擦,改善泵轴运转状况。软填料就是在此原则基础上经过长期实验,采用新组分配制而成的一种新型填料。

  ①填料密封的成分 软填料是由纯合成的KEVLAR纤维、高纯度的石墨、PTFE、有机密封剂等混合组成的一种胶泥状物质,具有很强的可塑性。

  ②软填料密封的工作原理 在轴的运动过程中,软填料由于分子间引力极小,具有很强的可塑性,可以紧紧缠绕在轴套上,并随着轴套作同步旋转,形成一个旋转层。此旋转层与轴套保持相对静止,有效避免了轴套的磨损,保护了轴套。随着旋转层的直径逐步增大,轴对纤维的缠绕能力将逐步减弱(这是因为轴的扭力是一定的,随着力矩的增加,扭矩将逐步下降的结果),其余填料则与填料腔保持相对静止,形成一个不动层。这样在软填料中间形成一个剪切分层面,而不是填料与轴套之间,从而达到密封的目的。

  ③软填料的运行特征 这种胶泥状物质,分子间作用力很小,其摩擦力很小,因此对轴功率损耗很小,只有盘根密封的22%左右,即是轴功率的2%~3%,大大降低了电耗,提高了水泵的效率。旋转层紧紧缠绕在轴套上,与轴套保持相对静止,对轴套起到了保护作用,不会产生磨损现象,密封能力很强,没有泄漏现象,亦无需用冷却水冷却,这样便可以大大节约了水资源。此外,软填料可以实现不需停机进行修复。当软填料有泄漏需要维修时,可以直接从安装注入口向填料腔中注入一部分新的软填料即可,这样大大降低了维修工作量。即使轴套有一些磨损,由于是环状磨损,而软填料具有很强的可塑性,使得旋转层始终能紧紧包在轴套上,与轴套保持相对静止,从而达到密封效果,这是前两种密封都无法做到的。

  (3)效果及效益分析

  软填料密封使得设备运行周期大大延长,甚至数年都无需进行较大的检修,不仅降低了劳动强度、事故的发生,同时经济效益随着使用时间的延长则更加明显。以某厂两台12SH-9A型水泵采用不同的密封方式产生的损耗费进行比较,以一年计(人工费不计),水泵部分性能参数及规格为配用电机功率1 5 5kW、流量7 20m3/h、轴功率ll 5.6 kW、效率83%、转速1470r/min、扬程49m、工作压力0.4MPa、轴套直径80mm。工作温度<45℃,每年按3 500h工作时间计算,一台使用7道规格为l 6mm×1 6mm石墨碳纤维盘根,按每两个月更换一次盘根和轴套,共计6k9和1 2件轴套,轴功率损耗按l 0%计,冷却水流失、泄漏300m3,费用较高。另外一台采用软填料进行密封,一年更换轴套1次,每个轴套使用期间补充软填料2次,水泵的单个填料腔容积约为400mL,共计用800mL,轴功率损耗按3%计算,水损失无。一年合计运行费用后者比前者相比节省了约57%。可以看出,水泵采用软填料后每年可大幅度降低损耗费用,尤其是电能损耗大幅度下降,有效地保障生产节能降耗。

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