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提高機械密封在高濃度含固量介質中的使用壽命
2012-08-31
作者：胡志湘
（貴州省宏福總公司）
1993年，我總公司壓濾脫水廠從芬蘭LAROX公司引進了兩臺料漿泵，其中的機械密封使用壽命極短，多則一周，少則幾個小時。自1995年4月至1996年7月，共損壞23套，其中7套芬蘭產，16套成都產，計人民幣約9萬元。因礦漿大量泄漏，造成環境污染，浪費資源，嚴重影響生產，在短短的幾個月時間里，由于礦漿泄漏，潤滑油遭到了污染，軸承就損壞了兩副。（貴州省宏福總公司）
該泵輸送的介質為磷精礦，固體含量55％～60％，pH值為8～10，(質量)密度ρ＝1.6kg/m3。礦漿粒度分布：75μm58％、37μm34％、20μm18％。
該泵的工作壓力為0.4～0.5MPa，溫度≤70℃，運行工況：流量Q＝70L/s、揚程H＝30m、轉速n＝930r/min。由于該泵是從礦漿貯槽輸送到5臺壓濾機上，壓濾機上的進漿閥門要頻繁的啟動和關閉，所以泵的出口壓力也就有頻繁的波動。
原機械密封采用雙端面、靜止式、多彈簧、外沖洗結構。通過解體，從多次損壞的機械密封中發現，有一個共同的癥狀：彈簧處沉積大量的礦漿，葉輪端動環處出現缺口。電機端的不銹鋼動環進入石墨靜環中。因此，我們都作了一些改進，改進后結構見圖1。
圖1 改進后的機械密封結構圖
1.墊環；2.套；3.泵殼；4.固定螺釘；5.冷卻水回孔；6.封堵液入口；7.銷釘；8.冷卻水蓋；9.水套；10.冷卻水入孔；11.螺釘套；12.固定螺釘；13.軸承壓蓋；14.電機端動環及其座；15.電機端靜環及其座；16.彈簧；17.彈簧座；18.彈簧；19.葉輪端靜環及其座；20.密封圈；21.軸套；22.葉輪端動環及其座
圖1左端的塑料套2，在原結構中是沒有的。改造前，葉輪和機械密封之間有一個很大的空腔A，造成大量礦漿沖擊機械密封。為了減少礦漿對機械密封的損壞，改進后增加了一個酚醛塑料套2。因為酚醛塑料用水潤滑時，摩擦系數極低(0.01～0.03)，PV值很高(0.53W/mm2，注：W為功的單位)，有良好的抵抗酸堿侵蝕能力，不易因溫度和濕度的變化而變形。
2 沖洗結構
原機械密封采用外沖洗結構，外沖洗的目的是起冷卻、潤滑作用。現改為內、外沖洗相結合的結構。內沖洗的目的是進行“封堵”，減少顆粒對機械密封的破壞。根據流體力學理論，封堵液壓力應比密封介質壓力大0.05～0.1MPa，同時，又根據酚醛塑料需要用水潤滑以及在工藝上有少量的水對礦漿相混是允許的原則，所以壓力可以取較大值。
3 密封副材料
機械密封的高濃度含固量介質中使用壽命之所以短，其主要因為固體顆粒進入摩擦副端面起研磨作用，使密封面發生劇烈磨損而失效。如果顆粒沉積于動環處，動環就失去活動性。所以密封副材應該硬對硬。靠葉輪端的密封副材料改進前為碳化硅對碳化鎢，改進后為碳化鎢對碳化鎢?？侩姍C端的改進前為石墨對不銹鋼，現采用不銹鋼對不銹鋼，這樣即使有少量的固體粒子進入摩擦副間，也會被堅硬的表面所磨細，不致破壞密封性能，兩摩擦副寬度應相等，以免磨出溝槽，摩擦副邊緣不應倒角，使顆粒無滯留之處。葉輪端的機械密封與電機端的機械密封是串聯的，當葉輪端的機械密封沒有損壞之前，電機端的機械密封是起密封水的作用，故電機端的機械密封比葉輪端的機械壽命長。在葉輪端密封面損壞之后，礦漿通過研磨使礦石磨得更細，電機端密封面仍然起密封作用。
4 彈簧的改變
原機械密封采用多個小彈簧，兩個密封面共用一個彈簧座17，從損壞的機械密封可以看出：靠近電機端端面比壓比靠近葉輪端端面的大，機械密封的端面壓力由彈簧壓力和密封介質壓力所決定的，所以端面壓力主要取決于彈簧壓力，我們對彈簧作了一些改進，增加了一組彈簧18（鋼絲直徑為0.8mm，有效圈數12圈）并將原來的彈簧鋼絲直徑由1mm加大到1.5mm，有效圈數為15圈（改造前為12圈），使每個密封端面各有一組彈簧。
該機械密封改進后，經運行約5600h時，還未發現泄漏現象。實踐證明，該機械密封在高濃度含固量介質中使用是可行的。
來源：《設備管理&維修》 1999年第5期
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