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摘 要：通过对两种泵的结构和工况细致的分析和研究, 改造盘根泵的填料室,使其成为动静环式泵, 降低维修量, 稳定生产 。
关键词：离心泵;盘根;动静环式;填料室
邢矿集团金牛钾碱分公司的一期氢氧化钾生产线上有 24 台碱泵和热水泵的轴封密封填料为盘根类填料, 在使用过程中经常发生泄漏 , 虽然频繁更换填料, 但收效甚微, 严重影响生产。2004 年除一台熔岩泵外全部改成了动静环式泵, 收到了很好的效果。
1、盘根密封机理
盘根装入填料腔以后, 经压盖对它作轴向压缩, 当轴与盘根有相对运动时,由于盘根的塑性,使它产生径向力,并与轴紧密接触。与此同时, 盘根中浸渍的润滑剂被挤出,在接触面之间形成油膜。由于接触状态并不是特别均匀的,接触部位便出现“边界润滑”状态, 称为“轴承效应”;而未接触的凹部形成小油槽,有较厚的油膜,接触部位与非接触部位组成一道不规则的迷宫,起阻止液流泄漏的作用, 此称“迷宫效应”。这就是填料密封的机理。
2、盘根密封的优点
(1)有一定的塑性, 在压紧力作用下能产生一定的径向力并与紧密轴接触。
(2)有足够的化学稳定性, 不污染介质, 填料不被介质泡胀,填料中的浸渍剂不被介质溶解,填料本身不腐蚀密封面。
(3)填料自润滑性能良好, 耐磨, 摩擦系数小。
(4)轴存在少量偏移时, 填料应有足够的浮动弹性。
(5)制造简单、填装方便。
3、离心泵用盘根填料的不足
密封性能差, 功耗大, 轴套或轴磨损大, 使用寿命短,填料径向压紧力的分布与介质压力分布不统一,致使填料未能全部充分发挥作用,另外由于发热, 需用水进行润滑与冷却, 会有少量泄漏。再则, 由于其密封性能差,当泵在负压状态下吸入液体时, 会从轴封处将外部空气吸入泵内,产生气蚀, 损坏泵叶轮等零部件, 且产生很大的噪音。随着企业对环保、节能及现场环境要求的提高, 盘根类泵愈来愈不能满足需要。故此决定对离心泵形式进行改选以适应生产的需要,经过慎重选型决定使用动静环式泵。
4、动静环式泵构造
动静环密封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(或磁力)的作用下以及辅助密封的配合下保持贴合并相对滑动而构成的防止流体泄漏的装置 。补偿环的辅助密封为金属波纹管的称为波纹管机械密封。主要有以下四类部件。①主要密封件 :动环和静环。②辅助密封件:密封圈。③压紧件:弹簧、推环。④传动件:弹箕座及键或固定螺钉。
5、动静环式泵的优点
动静环式泵的密封主要靠动静环之间的摩擦面密封来实现, 泵轴和密封室的泄漏要靠在动静环上的胶圈皮碗来实现, 动静环的材质有碳化硅、氮化硅、不锈钢、陶瓷等耐磨材料做成,所以抗磨碎能力、密封能力很强, 而且动静环靠中间的不锈钢弹簧来提供和调节压紧力, 基本上解决了盘根类密封的不足部分。
6、改造方案
这次改型完成后留下了大约 70 台各种型号的盘根类泵 , 如果不能改造使用只能待报废, 经过对两类泵的结构和工况参数进行比较 , 发现两类泵的结构和工况参数基本相同 , 只有密封材料室部分不相同 , 对密封材料室几次改造之后终于找到了比较合适的改造方案 :
( 1)将盘根泵的填料室直径加大, 以大于静环皮碗直径 6mm 为宜, 过大会使泵体的受力强度降低, 过小会影响动静环的冷却效果 。
( 2)在泵体填料室底部按照静环的皮碗尺寸加工一个静环固定位, 建议在与皮碗的接触面上加出凹凸纹保证密封效果。
( 3)另加工一个与动静环配合的密封压盖, 要求与上面的静环固定位与泵体上的静环固定位相同, 特别注意的是密封压盖的厚度要根据动静环组件的尺寸确定。
( 4)在泵体上加工两个成 120° 角的冷却水进出口, 以便于冷却动静环组件。
7 安装注意事项
动静环式离心泵是否能长期平稳运行除了与动静环的材质有关外, 安装也很关键,安装时要特别注意:
( 1)要十分注意避免安装中所产生的安装偏差, ①上紧压盖应在联轴器找正后进行,螺栓应均匀上支, 防止压盖端面偏斜 , 用塞尺检查各点, 其误差不大于0.05mm;②检查压盖与轴或轴套外径的配合间隙(即同心度),四周要均匀,用塞尺检查各点允差不大于 0. 01mm 。
( 2)弹簧压缩量要按规定进行, 不允许有过大或过小现象,要求误差 2.00mm 。过大会增加端面比压, 另速端面磨损。过小会造成比压不足而不能起到密封作用。
( 3)动环安装后需保证能在轴上灵活移动, 将动环压向弹簧后应能自动弹回来。
按照上面的改造方案先对 2 台盘根类泵进行改造, 改造后和同型号动静环式泵的效率、扬程、流量基本相同。现在已全部改造盘根泵为动静环式泵。使用中维修量大幅度减少, 且水泵运行平衡,稳定了生产。改造过程中共损坏盘根类泵 5 台 , 其余 65 台全部改造成功 ,按每台 4000 元计算共节约固定资产投资 260 万, 效益很明显。
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