時(shí)間：2023-09-20 16:58:34
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創(chuàng)造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇機(jī)械密封結(jié)構(gòu)原理，希望這些內(nèi)容能成為您創(chuàng)作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進(jìn)步。
【關(guān)鍵詞】化工;機(jī)械密封;泄漏
機(jī)械密封具有效果明顯、可靠性高、互換性好、結(jié)構(gòu)簡單而緊湊、檢修方便等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于石油、化工企業(yè)各類機(jī)械設(shè)備中。隨著化工企業(yè)流程化、自動(dòng)化水平的不斷提高，其配套機(jī)械設(shè)備的平穩(wěn)運(yùn)行顯得尤為重要，密封效果的好壞早已成為評(píng)定機(jī)械產(chǎn)品質(zhì)量和穩(wěn)定性的一個(gè)重要指標(biāo)。
1 機(jī)械密封
機(jī)械密封是依靠固定在泵軸上動(dòng)環(huán)和固定在泵殼上的靜環(huán)，動(dòng)、靜環(huán)的兩端面間在彈簧力作用下保持緊密貼合接觸，達(dá)到阻漏的密封裝置。在化工行業(yè)多用于各類泵、釜、壓縮機(jī)等設(shè)備的旋軸的端面密封。
1.1 機(jī)械密封結(jié)構(gòu)組成
機(jī)械密封的基本元件是由靜止環(huán)、動(dòng)環(huán)、壓蓋、推環(huán)、彈簧、定位環(huán)、軸套、動(dòng)環(huán)的密封、靜止環(huán)的密封等組成。一般機(jī)械密封的靜止環(huán)用軟材，動(dòng)環(huán)用硬材。由單端面機(jī)械密封和雙端面機(jī)械密封兩種結(jié)構(gòu)形式組成。
1.2 機(jī)械密封工作原理
機(jī)械密封工作原理是補(bǔ)償彈性構(gòu)件和流體壓力的作用下，在平面摩擦副的貼合面之間形成一層液體薄膜，配以輔助密封達(dá)到端面密封的效果。這層液體薄膜起到了平衡動(dòng)壓力、靜壓力和的作用。圖1是機(jī)械密封的示意圖。
圖1 機(jī)械密封結(jié)構(gòu)原理
1.3 機(jī)械密封特點(diǎn)
機(jī)械密封具有以下工作特點(diǎn)：
（1）基本可以達(dá)到完全密封，在輸送有爆炸危險(xiǎn)或有毒介質(zhì)時(shí)能保證安全;
（2）機(jī)械損失少，大幅提高輸送效率;
（3）安裝面確定后，端面密封裝置能自動(dòng)調(diào)整，對操作與維護(hù)的要求不高;
（4）結(jié)構(gòu)緊湊，外觀尺寸小，特別是在高壓下更為明顯;
（5）加工制造精度高，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。
2 機(jī)械密封的泄漏
正常工況條件下，化工機(jī)械密封的泄漏量控制在0.2～3mL/min之間。但是大多數(shù)化工機(jī)械密封由于各種突況、人為誤操作、沖洗失效、工況改變等不可克服的原因，都可能造成泄漏改變。
2.1 泄漏點(diǎn)的觀察位置
一般出現(xiàn)泄露點(diǎn)位置是：
（1）靜密封環(huán)端面（密封圈）的泄露;
（2）平面摩擦副貼合面的泄露;
（3）動(dòng)環(huán)與軸套密封的泄露;
（4）壓蓋與殼體接觸面密封圈的泄露;
（5）軸套密封圈的泄露。
2.2 泄漏量的計(jì)量判斷
一般來說，泄漏量的大小與機(jī)械密封的軸徑成正比。轉(zhuǎn)軸直徑dQ50mm時(shí)，，漏泄量tQ3mL/min;轉(zhuǎn)軸直徑50QdQ120mm，泄漏量tQ6mL/min。但是在實(shí)際工作中，毫升比較抽象，難以計(jì)量和判斷的，取而代之的是“每分鐘多少滴”，直觀實(shí)用。例如：化工器械密封軸徑對化工輸油泵機(jī)械密封，要求高壓端泄漏量tQ30滴/min。
2.3 密封端面對泄漏量的影響
密封端面直接影響著泄漏量的多少，因此其加工工藝、加工質(zhì)量要求非常高。安裝機(jī)械密封時(shí)務(wù)必嚴(yán)格控制壓緊力，保證其單位面積上受到的壓緊力在規(guī)定的范圍內(nèi)。如若壓緊力過大，泄漏量減少，導(dǎo)致系統(tǒng)故障，加劇端面磨損;反之則泄漏量加大。
3 機(jī)械密封失效的原因分析
3.1 機(jī)械原因?qū)е旅芊馐?/p>
（1）關(guān)鍵件的機(jī)加工精度不合格;
（2）泵轉(zhuǎn)軸與軸套之間的配合（過盈或間隙）精度不合格;
（3）安裝聯(lián)軸器時(shí)不同心、平行度較差，導(dǎo)致徑向力過大;
（4）軸向力偏大;
（5）其它零部件安裝不合格并產(chǎn)生振動(dòng)，增大機(jī)械密封的振動(dòng)。
3.2 機(jī)械密封磨損超差
（1）密封圈受力不均、厚薄不勻、老化變型或壓偏;
（2）機(jī)械密封壓蓋位置偏移，靜環(huán)密封圈損壞;
（3）機(jī)械密封彈簧壓力不勻;
（4）機(jī)械密封摩擦副端面損傷;
（5）機(jī)械密封固定螺釘折彎變形或斷裂失效。
3.3 其它原因
（1）泵入口堵塞，有抽空現(xiàn)象、汽蝕現(xiàn)象嚴(yán)重、泵體長時(shí)間憋壓，導(dǎo)致密封破壞;
（2）冷卻水、油由于冷卻系統(tǒng)管路堵塞、損壞等故障，致使供應(yīng)不足或中斷，從而導(dǎo)致密封破壞;
（3）啟泵前未按照操作規(guī)程將泵體排空、盤車，導(dǎo)致密封破壞;
（4）密封腔內(nèi)有空氣，導(dǎo)致密封破壞;
（5）有化學(xué)腐蝕性強(qiáng)和顆粒介質(zhì)通過吞化系統(tǒng)進(jìn)入摩擦副，導(dǎo)致動(dòng)、靜環(huán)的密封端面損壞;
（6）人為操作不當(dāng)、機(jī)械故障，其它設(shè)備（例如各種保護(hù)）誤動(dòng)作，導(dǎo)致密封破壞;
（7）突然停電或外因停機(jī)，導(dǎo)致密封破壞。
4 優(yōu)化運(yùn)行提高密封效果
4.1 連續(xù)平穩(wěn)運(yùn)行
正確的操作和日常維護(hù)保證化工企業(yè)設(shè)備在高（下轉(zhuǎn)第114頁）（上接第59頁）效工作區(qū)的平穩(wěn)運(yùn)行，為機(jī)械密封提供了良好運(yùn)行的環(huán)境，做到“一點(diǎn)一案、一點(diǎn)一記”，從而最大限度延長密封壽命。
4.2 觀察泄漏量
定時(shí)、定人有針對性的檢查化工機(jī)械密封泄漏，并認(rèn)真記錄并分析沖洗介質(zhì)的壓力、流量、溫度等技術(shù)參數(shù)，通過日常積累提高員工的故障預(yù)判能力。
4.3 技術(shù)革新
根據(jù)設(shè)計(jì)要求及時(shí)新舊密封更新，利用密封拆修的時(shí)機(jī)組織技術(shù)人員學(xué)習(xí)，積極改良設(shè)備優(yōu)化運(yùn)行，不斷技術(shù)革新。
4.4 計(jì)劃檢修
充分利用每年兩次的春、秋檢，保證機(jī)械密封在檢修間隔期內(nèi)的正常運(yùn)行， 實(shí)現(xiàn)密封嚴(yán)密可靠，從而能保證化工機(jī)械的壽命。
5 結(jié)論
隨著機(jī)械產(chǎn)品技術(shù)水平的不斷提高，許多新技術(shù)、新觀念廣泛應(yīng)用于化工企業(yè)的新型設(shè)備之中，機(jī)械密封仍然起到舉足輕重的作用，這就要求廣大的企業(yè)員工在日常的使用、維護(hù)工作中多檢查、多留意、多分析，本文總結(jié)化工機(jī)械密封常見故障原因分析和處理措施，同時(shí)通過員工技術(shù)培訓(xùn)、經(jīng)驗(yàn)交流、實(shí)操演練最大限度的保證企業(yè)設(shè)備安全、平穩(wěn)、經(jīng)濟(jì)、高效的運(yùn)行。
【參考文獻(xiàn)】
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關(guān)鍵詞：管道排污泵;機(jī)械密封;安裝方法;
1.機(jī)械密封的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和工作原理
機(jī)械密封是一種廣泛應(yīng)用于旋轉(zhuǎn)軸上的動(dòng)密封組合件，又稱端面密封。它由至少一對垂直于旋轉(zhuǎn)軸線的端面組成，通過流體壓力和補(bǔ)償機(jī)構(gòu)彈力（或磁力）作用于此端面，再加上輔助密封的配合使接合面貼合并保持相對滑動(dòng)，從而達(dá)到防止流體泄漏的目的。機(jī)械密封的工作原理是旋轉(zhuǎn)環(huán)與軸間形成極薄的液態(tài)膜，阻止介質(zhì)泄漏，又使端面得以，由此達(dá)到密封的效果。機(jī)械密封常用于泵、壓縮機(jī)、反應(yīng)攪拌釜等旋轉(zhuǎn)式機(jī)械。
2. 管道排污泵的密封方式及優(yōu)點(diǎn)
泵的密封方式常見的有機(jī)械密封和軟填料密封。機(jī)械密封與軟填料密封相比具有密封可靠、使用壽命長、摩擦功率消耗小、維修周期長、抗震性好等優(yōu)點(diǎn)。但是，與軟填料密封相比，機(jī)械密封的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，零部件加工要求高，相應(yīng)成本也高，對施工人員的技術(shù)水平要求也很高。
3.影響泵用機(jī)械密封使用效果的因素
3.1機(jī)械密封的選型
對型號(hào)的選擇是泵安全運(yùn)行的必要條件。機(jī)械密封選型是根據(jù)使用時(shí)介質(zhì)的工作壓力、溫度、軸徑、介質(zhì)特性、安裝環(huán)境、答應(yīng)泄漏量等參數(shù)加以選擇的。
3.2機(jī)械密封的安裝
3.2.1安裝過程應(yīng)始終保持清潔，特別是旋轉(zhuǎn)環(huán)和靜止環(huán)密封面及輔助密封圈表面應(yīng)無雜質(zhì)、灰塵，決不答應(yīng)用不清潔的布擦拭密封面。
可在消息密封環(huán)的摩擦面涂以少量機(jī)械油，以防在空試水泵時(shí)導(dǎo)致密封面損壞。
3.2.2拒接用鐵質(zhì)工具用力敲擊密封件，旋轉(zhuǎn)部件應(yīng)小心地套在軸上，并分幾次均勻地?cái)Q緊固定螺栓，最后要用手向后壓迫旋轉(zhuǎn)環(huán)，觀察旋轉(zhuǎn)環(huán)是否能軸向浮動(dòng)。特別需留意的是動(dòng)環(huán)與靜環(huán)間的正向壓力調(diào)節(jié)到以恰好能封住工作介質(zhì)為宜，防止機(jī)械密封在短時(shí)間內(nèi)發(fā)生損壞現(xiàn)象。
3.2.3安裝時(shí)機(jī)械密封的密封面要有一定的比壓（0.4～0.6MPa），從而達(dá)到密封的目的，兩端面的緊密程度可通過彈簧調(diào)節(jié)。為了保證一定的比壓，要求泵軸的軸向竄動(dòng)量≤0.5mm。
3.2.4泵軸的繞度不能過大，過大會(huì)造成機(jī)械密封的2個(gè)密封端面之間受力不均勻，液態(tài)膜無法形成，喪失密封作用。
3.2.5由于振動(dòng)會(huì)對泵的機(jī)械密封產(chǎn)生破壞作用，故要對泵座采取適當(dāng)?shù)臏p震措施。
4.管道排污泵密封解決措施
4.1管道排污泵保證零部件的質(zhì)量
管道排污泵機(jī)械密封在出廠前須做密封性能試驗(yàn)，并有合格證。機(jī)械密封經(jīng)過長期運(yùn)行，使動(dòng)環(huán)與靜環(huán)磨損，彈簧與軸銹蝕磨損、密封膠圈磨損、老化、變形等，都能造成密封的泄漏，必須修理或更換新件。動(dòng)環(huán)和靜環(huán)的密封面不得有裂紋、掉角、劃痕、麻點(diǎn)、飛邊及偏磨，劃痕、麻點(diǎn)不能貫穿整個(gè)密封端面。若使用修復(fù)的動(dòng)靜環(huán)時(shí)，動(dòng)靜環(huán)的凸臺(tái)高度之和不少于3mm，且單個(gè)凸臺(tái)高度不少于lmm，以免影響散熱。動(dòng)環(huán)安裝后應(yīng)保證能在軸上靈活移動(dòng)，將動(dòng)環(huán)壓向彈簧后應(yīng)能自由彈回，保持動(dòng)靜環(huán)的垂直和平行。動(dòng)靜環(huán)密封膠圈的規(guī)格符合圖紙規(guī)定，表面不得有殘損、厚薄不均及軟硬不均現(xiàn)象，在大修時(shí)要更換密封膠圈。彈簧的外表面清潔無銹蝕，在使用前應(yīng)進(jìn)行長度外形檢測和壓力試驗(yàn)，每組彈簧在規(guī)定壓縮長度的壓力差應(yīng)符合要求，每組彈簧在規(guī)定壓縮長度的壓力誤差符合要求。自由長度允差不超過0.5mm，壓縮量不能過大過小，要求誤差±2mm。密封套與泵軸不能采用同一種材質(zhì)，兩側(cè)端面的平行度允差及與軸線的不垂直度允差不超過±0.20mm。
4.2管道排污泵保證有充分的冷卻
調(diào)整冷卻管路調(diào)節(jié)閥開度，要確保機(jī)械密封冷卻管路通暢，罐水泵時(shí)打開排空閥要排凈密封腔內(nèi)氣體。
4.3管道排污泵保證施工的精度
拆裝水泵機(jī)械密封時(shí)，動(dòng)靜環(huán)要清洗干凈，并在摩擦副面上涂抹少量清潔的油，要兼顧高壓端和低壓端，嚴(yán)禁磕碰。靜環(huán)壓蓋安裝時(shí)用力要均勻，防止壓偏，用塞尺檢查，上下左右位置的偏差不大于0.05mm;檢查壓蓋與軸外徑的配合間隙，四周要均勻，各點(diǎn)允許偏差不大于0.1ram。安裝水泵機(jī)械密封部位的泵軸的徑向跳動(dòng)不超過0.05mm。把和泵蓋和密封端蓋之前，要認(rèn)真復(fù)核機(jī)械密封的安裝定位尺寸，如果定位尺寸不符合要求，可在軸套間用鋼墊調(diào)整，但鋼墊精度要高，厚度差不超過0.01mm。測量機(jī)械密封套的徑向跳動(dòng)和密封面的端面跳動(dòng)符合要求。
對運(yùn)行過的機(jī)械密封，凡有壓蓋松動(dòng)使密封面發(fā)生移動(dòng)的情況，則動(dòng)靜環(huán)零件必須更換，絕對不應(yīng)重新上緊繼續(xù)使用。因?yàn)樵谶@樣松動(dòng)后，摩擦副原來的運(yùn)動(dòng)軌跡就會(huì)發(fā)生變動(dòng)，接觸面的密封性能就很容易遭到破壞。
4.3管道排污泵調(diào)整端面的比壓
端面比壓是關(guān)系到密封性能及使用壽命的重要參數(shù)，它與密封的結(jié)構(gòu)型式、彈簧大小和介質(zhì)壓力有關(guān)。端面比壓過大將加壞摩擦副;比壓過小則易泄漏，往往由廠家給定一個(gè)適合的范圍，端面比壓一般取3～6kg/cm2。調(diào)整比壓就是調(diào)整彈簧的壓縮尺寸。彈簧的自由長度用A表示，彈簧剛度產(chǎn)生單位壓縮量時(shí)承受的載荷為k，規(guī)定要求的比壓用P表示，這些都是廠家給定的參數(shù)。壓縮后尺寸用B表示，則P/A-13=k，得出13=A-e/k，這就是彈簧安裝壓縮后的尺寸。如果彈簧安裝后的尺寸過大，可在彈簧座與彈簧之間增加調(diào)整墊的厚度，尺寸過小則減少調(diào)整的厚度，調(diào)整墊的厚度用千分尺量取。
5. 管道排污泵機(jī)械密封日常維修保養(yǎng)
5.1啟動(dòng)前應(yīng)對機(jī)械密封進(jìn)行全面檢查，并檢查附屬裝置和管線是否按要求安裝到位。
5.2啟動(dòng)前要進(jìn)行靜壓試驗(yàn)，一般靜壓壓力為0.2～0.3MPa。靜壓試驗(yàn)合格，將密封腔內(nèi)布滿液體，手動(dòng)盤車。
5.3對于利用泵外封油系統(tǒng)的機(jī)械密封應(yīng)先啟動(dòng)封油系統(tǒng)，停車后最后停止封油系統(tǒng)。泵啟動(dòng)后若有稍微泄漏現(xiàn)象，應(yīng)觀察一段時(shí)間。如連續(xù)運(yùn)行4h后泄漏仍不減少，則需停泵檢查。
5.4做好日常的巡回檢查和記錄，特別需留意的是泵的操縱壓力應(yīng)平穩(wěn)，壓力波動(dòng)建議≯0.1Mpa。
5.5密封情況的檢查，當(dāng)其泄漏超過標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，重質(zhì)油≯5滴/min，輕質(zhì)油≯10滴/min，如觀察2天后仍無好轉(zhuǎn)跡象，則應(yīng)停泵檢查密封裝置。
5.6應(yīng)留意做好運(yùn)行中的、沖洗、冷卻等措施。
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關(guān)鍵詞：巴西坎迪奧塔1×350MW火電機(jī)組、60HZ、凝結(jié)水泵機(jī)械密封、泄漏
Abstract: Brazil Candy Horta 1 ×350MW units in condensate system design with 2 sets of condensate pump, during the normal operation of a preparation; according to the Shanghai KSB manufacturers design, condensate pump cylinder body is a vacuum sealing water system design, use of mechanical seal.
Key words: Brazil Candy Horta is 1 × 350MW, 60HZ thermal power unit, condensate pump, mechanical seal leakage
中圖分類號(hào)：TM3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：
機(jī)械密封各個(gè)接口功能說明如下表：
凝結(jié)水泵機(jī)械密封密封水系統(tǒng)主要流程特點(diǎn)及密封原理介紹：
1、為保證可靠性，進(jìn)水管路有兩路水源，一路是凝泵出口母管，另一路是電廠的除鹽水母管。
2、除鹽水母管供水管路有兩個(gè)作用，一是機(jī)組啟動(dòng)前，由于凝結(jié)水母管沒有壓力，用除鹽水母管水源作為啟動(dòng)用水；二是當(dāng)機(jī)組運(yùn)行中，運(yùn)行凝泵如果突然跳閘，凝結(jié)水母管壓力下跌，此時(shí)作為事故用水3、根據(jù)廠家設(shè)計(jì)，進(jìn)水壓力控制在0.2-0.6MPa左右，壓力過高，超過機(jī)械密封的密封壓力，將使軸封向外漏水。
凝結(jié)水泵機(jī)械密封現(xiàn)狀：1、機(jī)組運(yùn)行1年后，密封水進(jìn)、出水壓力表現(xiàn)異常，具體運(yùn)行情況如下： 1.1、機(jī)組真空建立前，通過調(diào)節(jié)機(jī)械密封入口密封水手動(dòng)閥門，可以保證運(yùn)行凝泵和備用凝泵的密封水入口壓力在0.2-0.6MPa、出口壓力在0.1-0.15MPa，符合設(shè)計(jì)要求； 1.2、機(jī)組真空建立后，運(yùn)行、備用凝泵機(jī)械密封的密封水進(jìn)出口壓力降至0，經(jīng)多次調(diào)節(jié)密封水進(jìn)出口閥門，運(yùn)行凝泵機(jī)械密封進(jìn)口密封式壓力最高達(dá)到0.1MPa，而其余壓力均為0，不符合設(shè)計(jì)要求的壓力范圍。
1.3、運(yùn)行凝泵機(jī)械密封漏水、備用凝泵機(jī)械密封漏氣，嚴(yán)重影響凝結(jié)水泵的出口流量和壓力參數(shù)，造成泵出力不足，尤其是當(dāng)負(fù)荷在280MW以上時(shí)，不得不投運(yùn)2臺(tái)凝泵。
密封水壓力表現(xiàn)異常原因分析因Q、D接口僅作為沖洗水，與密封水壓力沒有直接關(guān)系，在此撇開不予討論。密封水進(jìn)出水壓力低甚至降至0，必然是因?yàn)樵跈C(jī)組真空建立后、密封水需求流量增大造成的。為此需要分析，廠家設(shè)計(jì)的密封水系統(tǒng)還有哪些可改進(jìn)之處，可以降低密封水的需求量，以達(dá)到機(jī)械密封處密封水進(jìn)出口壓力平衡。
通過查看凝泵圖紙，并對照現(xiàn)場情況，發(fā)現(xiàn)機(jī)械密封上除了Q、D、F、F'的四個(gè)接口，還有兩個(gè)不明接口與水泵本體有連接，
結(jié)構(gòu)多出的兩個(gè)接口，根據(jù)凝結(jié)水泵總圖和工作原理分析，A接口使密封水腔室與次級(jí)葉輪出口相連，作用是使運(yùn)行泵的軸封水由自身供給；B接口使環(huán)形回水腔室與泵入口側(cè)（即負(fù)壓區(qū)）相連。
改進(jìn)方案1、接口B口徑為DN32，雖然在軸封盒內(nèi)部有回水節(jié)流孔（如上圖所示），但經(jīng)計(jì)算，節(jié)流孔總通流面積已大于DN25的通流面積，無法起到節(jié)流作用。如在接口B處進(jìn)一步節(jié)流，將明顯降低密封水用量。節(jié)流方式通常有加裝節(jié)流孔板，或加裝閥門調(diào)節(jié)，為方便起見，此處加裝一只DN32球閥進(jìn)行節(jié)流。2、根據(jù)實(shí)際運(yùn)行密封水壓力低甚至降為零的情況，密封水從接口B流入泵內(nèi)，通流量已經(jīng)偏大，因此，再設(shè)置接口F'作為第二個(gè)密封水回水通道顯得多余，因此取消F'出水管路，將此接口僅作為測量軸封盒腔室內(nèi)部壓力檢測用。此出水管路取消，進(jìn)一步簡化了密封出水回收問題。3、接口A是泵利用自身次級(jí)葉輪出口供密封水，由于密封水從接口B處流入泵內(nèi)的流量已考慮用閥門進(jìn)行有效控制，因此密封水供水量不足已不再成為問題，為便于密封水壓力調(diào)節(jié)，此管路也加裝DN32球閥以方便平衡。
為方便監(jiān)視機(jī)械密封進(jìn)出口密封水管道壓力，需在密封水進(jìn)、出口管道閥門后分別安裝量程為1MPa和0.6MPa的壓力表。
運(yùn)行情況及調(diào)整要點(diǎn) 密封水系統(tǒng)管道改進(jìn)后，密封壓力能滿足廠家技術(shù)要求，消除了運(yùn)行隱患。根據(jù)運(yùn)行調(diào)整過程中的壓力變化特征，提出如下運(yùn)行調(diào)整原則和重點(diǎn)注意事項(xiàng)： 1、運(yùn)行凝泵應(yīng)以監(jiān)視控制密封水出口壓力為主，控制在0.1-0.15MPa范圍內(nèi)。接口F'是距離密封水進(jìn)水接口F最遠(yuǎn)的部位，因此也是軸封盒腔室內(nèi)部壓力最低的部位。此處壓力控制在0.1MPa以上，則表明軸封盒腔室各處均已處于正壓，這樣，就杜絕了凝泵軸封處向內(nèi)漏空氣的可能。 2、運(yùn)行凝泵機(jī)械密封入口密封壓力僅作為觀察參考，注意不宜過高即可，控制在0.2-0.6MPa。密封水進(jìn)口壓力越高，機(jī)械密封向外漏水的可能性就越大。此外，壓力過高還會(huì)使泵組向下的軸向推力增大，導(dǎo)致泵組推力瓦溫升高。 3、運(yùn)行凝泵停止轉(zhuǎn)備用后，如局部結(jié)構(gòu)示意圖所示，節(jié)流套處由正壓變?yōu)樨?fù)壓，注入軸封盒的密封水將有一部分從節(jié)流套與節(jié)流襯套間隙處進(jìn)入泵內(nèi)，使密封水供水量減少、泄水量增大，因此密封水出口壓力會(huì)從0.1-0.2MPa變?yōu)樨?fù)壓。為了使軸封盒腔室壓力恢復(fù)到正壓，勢必要開大密封水進(jìn)口閥門，或關(guān)小B接口至泵入口管道閥門，由于閥門開度發(fā)生變化，這樣到下一次泵啟動(dòng)時(shí)，密封水進(jìn)口管道壓力會(huì)超出設(shè)計(jì)值0.2-0.6MPa較多，有可能會(huì)超過壓力表量程導(dǎo)致壓力表損壞。因此運(yùn)行泵轉(zhuǎn)備用后，不必使密封水出口壓力恢復(fù)到設(shè)計(jì)值0.1-0.15MPa，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，恢復(fù)到0-0.1MPa即可（具體視機(jī)械密封的嚴(yán)密程度而定，以保證凝水溶氧不明顯上升為原則）。 4、運(yùn)行人員對機(jī)械密封沖洗水路（接口Q、D）的結(jié)構(gòu)原理要有正確認(rèn)識(shí)，不要將其視為“第二道水封”，其水封作用是很有限的，應(yīng)對沖洗水量加以控制，有少量滴出即可，開大了會(huì)造成無謂的浪費(fèi)。
結(jié)論
對于抽送負(fù)壓介質(zhì)的泵，只要相關(guān)密封水輔助系統(tǒng)配置得當(dāng)，采用機(jī)械密封完全可以保證密封可靠，避免影響溶氧指標(biāo)和泵出力不足的隱患。
凝結(jié)水泵軸封結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)、采用機(jī)械密封的做法是成功的，解決了凝結(jié)水泵軸封泄漏問題，提高了設(shè)備可靠性和技術(shù)裝備水平。
與填料密封結(jié)構(gòu)的凝泵相比，機(jī)械密封結(jié)構(gòu)的凝泵幾乎沒有除鹽水損耗，按每臺(tái)泵減小軸封泄漏量1.25t/h、年運(yùn)行8000小時(shí)計(jì)算，每臺(tái)機(jī)組年節(jié)約除鹽水量20000噸，十分可觀。另外機(jī)械密封的磨擦阻力損失比填料密封小得多，使得泵浦效率得到一定的提高，因此也有一定的節(jié)電效應(yīng)。
參考文獻(xiàn)
（1）巴西項(xiàng)目凝結(jié)水泵設(shè)備供貨合同CCE-013
[關(guān)鍵詞]TRIZ理論；釜用機(jī)械密封；彈簧
Abstract： The good seal performance of mechanical seal is very important on the reaction kettle. But the seal parts were always failure due to wear. The study is to investigate spring modified options with TRIZ to improve the sealing performance and life time.
keywords： TRIZ， reaction kettle mechanical seal， spring
1、引言
機(jī)械密封是一種功耗小、泄漏率低、密封性能可靠、使用壽命長的旋轉(zhuǎn)軸密封，在泵、反應(yīng)釜、壓縮機(jī)上已經(jīng)大量使用[1]。反應(yīng)釜是綜合反應(yīng)容器，反應(yīng)過程中產(chǎn)生的壓力對容器的密封要求極高。在一般中等壓力或抽真空情況都會(huì)使用機(jī)械密封，而機(jī)械密封的密封效果將直接影響反應(yīng)釜的運(yùn)行，嚴(yán)重的將造成停產(chǎn)、安全事故及環(huán)境污染等不可估量的損失[2]。
本文利用TRIZ理論分析問題和解決問題的方法對機(jī)械密封中的彈簧斷裂失效進(jìn)行了分析及改進(jìn)，旨在有效改善反應(yīng)釜的密封性能，提高其可靠性和使用壽命。
2、TRIZ理論簡介
TRIZ理論是發(fā)明問題解決理論的俄文縮寫，是前蘇聯(lián)發(fā)明家根里奇?阿奇舒勒（G.S.Altshuler）及其領(lǐng)導(dǎo)的一批研究人員，自1946年開始，花費(fèi)1500人/年的時(shí)間，在分析研究世界各國250萬件專利的基礎(chǔ)上所提出的一套發(fā)現(xiàn)問題解決問題的發(fā)明理論。在TRIZ中提出了用39個(gè)通用工程參數(shù)來描述技術(shù)矛盾，用40條發(fā)明創(chuàng)造原理來指導(dǎo)設(shè)計(jì)人員的創(chuàng)新設(shè)計(jì)，并且建立了對應(yīng)關(guān)系，即矛盾矩陣。
應(yīng)用矛盾矩陣解決實(shí)際問題時(shí)，須將設(shè)計(jì)中的特定問題預(yù)先處理，即用TRIZ的39個(gè)工程參數(shù)描述矛盾，并且要對使用矛盾矩陣得到的原理解進(jìn)行后處理，即把原理解轉(zhuǎn)化為領(lǐng)域解，以得到需要的特定解。
3、基于TRIZ的設(shè)計(jì)過程
3.1問題描述
搪瓷釜由釜體和攪拌系統(tǒng)組成，釜體和攪拌系統(tǒng)之間由機(jī)械密封進(jìn)行密封。機(jī)械密封由緊固螺絲在壓蓋作用下壓緊彈簧座，彈簧座固定彈簧，彈簧壓緊動(dòng)環(huán)，動(dòng)環(huán)壓緊靜環(huán)起到密封的作用[3]。由于搪瓷釜攪拌系統(tǒng)沒有固定支撐，在啟動(dòng)和攪拌過程中壓蓋和彈簧座存在扭動(dòng)，晃動(dòng)大，容易造成彈簧斷裂，從而造成了泄漏。
3.2確定技術(shù)參數(shù)
存在的問題是：彈簧在工作中受到了額外大的扭轉(zhuǎn)力發(fā)生了斷裂損壞。如果在攪拌系統(tǒng)中增加固定支撐，使得攪拌軸晃動(dòng)減少，從而可以改善彈簧的受力狀況，減少彈簧的斷裂幾率。可是增加固定支撐會(huì)增加系統(tǒng)的復(fù)雜性。故選擇“參數(shù)10-力”作為改善的參數(shù)，“參數(shù)36-系統(tǒng)的復(fù)雜性”作為惡化參數(shù)。
3.3查找矛盾矩陣
與發(fā)明原理序號(hào)對應(yīng)的是：10預(yù)先作用原理，18機(jī)械振動(dòng)原理，26復(fù)制原理，35物理或化學(xué)參數(shù)改變原理。
3.4發(fā)明原理分析
原理10為預(yù)先作用。此原理體現(xiàn)在二個(gè)方面：（1）預(yù)先對物體（全部或部分）施加必要的改變；（2）預(yù)先安置物體，使其在最方便的位置發(fā)揮作用而不浪費(fèi)運(yùn)送的時(shí)間。根據(jù)此原理，可能采用的方法有：在壓蓋和動(dòng)環(huán)之間安裝定位銷，阻止壓蓋和動(dòng)環(huán)之間發(fā)生扭動(dòng)。
原理18為機(jī)械振動(dòng)原理。此原理體現(xiàn)在五個(gè)方面：（1）使物體處于振動(dòng)狀態(tài)；（2）如果已處于振動(dòng)狀態(tài)，提高振動(dòng)頻率；（3）利用共振現(xiàn)象；（4）用壓電振動(dòng)代替機(jī)械振動(dòng)；（5）使用超聲波和電磁場振動(dòng)耦合。根據(jù)此原理，可能采用的方法有：采用磁力密封代替機(jī)械密封。
原理26為復(fù)制原理。此原理體現(xiàn)在三個(gè)方面：（1）用簡化的廉價(jià)復(fù)制品代替；（2）用光學(xué)復(fù)制品（圖像）代替實(shí)物或?qū)嵨锵到y(tǒng)；（3）如果已使用可見光拷貝，用紅外線或紫外線代替。此原理對問題的解決貢獻(xiàn)有限。
原理35為物理或化學(xué)參數(shù)改變。此原理體現(xiàn)在改變物體的物理或化學(xué)狀態(tài)，如聚集態(tài)、濃度、密度、柔性和溫度等。根據(jù)此原理，可能采用的方法有：采用剛度更好的彈簧。
4、基于TRIZ的設(shè)計(jì)方案完善
綜合以上分析，形成了3個(gè)方案。
方案1：在壓蓋和動(dòng)環(huán)之間預(yù)先安裝定位銷，使得連接的彈簧不易發(fā)生扭動(dòng)。該方案簡單易行，單獨(dú)實(shí)施后，彈簧的壽命增加了近3倍。但是攪拌時(shí)物料除了作水平回轉(zhuǎn)流動(dòng)，還產(chǎn)生上下方向的循環(huán)流動(dòng)，使得攪拌軸有徑向擺動(dòng)和軸向竄動(dòng)，在這種工況的持續(xù)作用下還是不能保證彈簧的較長壽命。
方案2：采用磁力密封。該方案能進(jìn)一步提升密封效果，免去彈簧斷裂的幾率，只是成本會(huì)稍微增加。
磁力密封技術(shù)是指初始閉合力來自磁性力，利用磁體能夠吸引鐵磁性物質(zhì)的性質(zhì)或者相同磁性之間的排斥力，通過軸向的補(bǔ)償，使密封端面緊密貼合，來達(dá)到密封目的。它延用機(jī)械密封的工作模式，采用全新的浮動(dòng)式設(shè)計(jì)理念，使密封結(jié)構(gòu)更簡單，功能更完善，有較好的密封效果，較長的使用壽命，基本不會(huì)損壞旋轉(zhuǎn)軸外表面。對旋轉(zhuǎn)軸在工作工程中產(chǎn)生的振動(dòng)、偏擺、偏斜等不敏感，密封效果不會(huì)受到明顯的影響。節(jié)省能耗同時(shí)又能保證設(shè)備的安全運(yùn)行，適用于多種工況條件[4]。
圖1所示為一種典型的磁力密封裝置結(jié)構(gòu)圖，圖2是磁力密封的實(shí)物圖。其主要由靜環(huán)、動(dòng)環(huán)和密封圈組成。其中，靜環(huán)為磁性材料，由高剩磁鋁鎳合金材料制成，其表面光滑，具有良好的熱穩(wěn)定性，且耐磨性好；動(dòng)環(huán)為石墨，耐磨性和性能好，鑲嵌在磁性金屬材料的動(dòng)環(huán)座里；O型圈對徑向配合進(jìn)行密封，防止泄漏[5]。
方案3：采用剛度更好的彈簧。可選的有蝶形彈簧，斜圈彈簧等。
蝶形彈簧簡稱碟簧，它是一種由鋼板沖壓成碟形的薄板彈簧，體積小、承載能力大、加壓均勻、緩沖和減震能力強(qiáng)。采用不同的組合（疊合或?qū)希┛梢缘玫讲煌瑒偠鹊淖冃蕴匦郧€，最顯著的優(yōu)點(diǎn)是能在很小的變形條件下，承受范圍變化很大的載荷，廣泛應(yīng)用于鉆機(jī)、模具、液壓件、制動(dòng)器及軍工中[6]。
此處可采用稍作改進(jìn)的對合組合碟簧，見圖3，即在一對蝶形彈簧之間加一墊片，將一對蝶形彈簧隔開，蝶形彈簧的銳角作用在墊片的平面上，與墊片平面全部接觸，克服了蝶形彈簧失穩(wěn)、扭曲變形的狀態(tài)，提高了蝶形彈簧的強(qiáng)度。
斜圈彈簧，該彈簧的橫截面為橢圓，受壓時(shí)斜圈彈簧短軸方向受壓。斜圈彈簧沿軸向繞制時(shí)上升和下降兩個(gè)過程交替進(jìn)行，同時(shí)具有正圈彈簧的升角和漸變的傾角，這種結(jié)構(gòu)類型使斜圈彈簧具有優(yōu)良的連接特性和力學(xué)性能。在饒性偏差較大的情況下，斜圈彈簧仍能保持恒定的力，該特性能夠減小彈簧的變形量，并能最大程度的補(bǔ)償表面不平及公差的影響。此外，斜圈彈簧能夠承受一定的壓縮變形，能夠在震動(dòng)、沖擊等惡劣工作環(huán)境下正常運(yùn)作。目前主要用于電力連接件和高溫動(dòng)密封件上[7]。
斜圈彈簧根據(jù)壓縮變形方向可分為徑向和軸向，此處作為密封件可以選用軸向斜圈彈簧，見圖4。斜圈彈簧在壓縮的過程中，每個(gè)線圈的受力和變形幾乎都是獨(dú)立的，可以很好地適應(yīng)壓縮面間的平整度誤差，如圖5所示。
為了使斜圈彈簧機(jī)械獲得較好的密封性能和較長的使用壽命，要選擇合適的斜圈彈簧的壓縮量，保證斜圈彈簧始終處于 10%～35%的壓縮位置。由于受到軸向力平衡的影響，斜圈彈簧也在不斷變化，因此，在設(shè)計(jì)斜圈彈簧機(jī)械密封時(shí)，應(yīng)高度重視介質(zhì)壓力對端面比壓的影響。
5、結(jié)束語
TRIZ理論在解決實(shí)際工程問題上具有不可替代的優(yōu)勢。它不但能夠幫助我們系統(tǒng)地分析問題的情境，快速地發(fā)現(xiàn)問題的本質(zhì)和矛盾所在，而且它能夠幫助我們打破思維定勢，以一個(gè)全新的視角看待問題，促進(jìn)產(chǎn)品的創(chuàng)新設(shè)計(jì)，提高產(chǎn)品在市場上的競爭力。
參考文獻(xiàn)
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[關(guān)鍵詞]密封技術(shù)；水泵；維修
中圖分類號(hào)：TG903 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2015）20-0061-01
一、機(jī)械泄漏原因分析的原則
對于每一套機(jī)械密封，無論因何失效，都應(yīng)進(jìn)行詳細(xì)的分析研究，并做好有關(guān)的數(shù)據(jù)記錄。當(dāng)密封件損壞后，不能僅局限于從被損件本身查找失效原因，而應(yīng)將拆卸下來的機(jī)械密封妥善地收集起來，并清洗干凈，按照靜止和轉(zhuǎn)動(dòng)兩大部分分別放置。一般檢查的順序是：首先，分析受損傷的密封件對密封性能的影響，然后依次對密封環(huán)、傳動(dòng)件、彈性元件、輔助密封圈、緊固螺釘?shù)鹊哪p痕跡進(jìn)行仔細(xì)檢查。對于附屬件，如壓蓋、軸套、密封腔體以及密封系統(tǒng)等也應(yīng)進(jìn)行全面的檢查。此外，還要了解泵的運(yùn)行環(huán)境和工作條件，以及以往密封失效的相關(guān)記錄。在此基礎(chǔ)上進(jìn)行綜合分析，就可快速找出導(dǎo)致密封失效的根本原因。
二、機(jī)械密封的結(jié)構(gòu)組成及工作原理
機(jī)械密封亦稱端面密封，其至少有一對垂直于旋轉(zhuǎn)軸線的端面，該端面在流體壓力及補(bǔ)償機(jī)械外彈力（磁力）的作用下，加之輔助橡膠或氟塑料密封的配合，與另一端面保持緊密貼合并相對滑動(dòng)，從而構(gòu)成有效防止工作介質(zhì)泄漏的密封結(jié)構(gòu)。由于兩個(gè)密封端面的緊密貼合，使密封端面之間的交界（密封界面）形成一微小間隙，當(dāng)有壓介質(zhì)通過此間隙時(shí)，形成極薄的液膜，造成阻力，阻止介質(zhì)泄漏，又使端面得以，由此獲得長期的密封效果。機(jī)械密封與軟填料密封相比具有：密封可靠、使用壽命長、摩擦功率消耗小、維修周期長、抗振性好等優(yōu)點(diǎn)。但機(jī)械密封存在結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，零部件加工制造要求高，安裝與更換比較麻煩，要求操作員工有一定的技術(shù)水平，特別是當(dāng)機(jī)械密封在運(yùn)行中出現(xiàn)偶發(fā)故障時(shí)，處理比較困難。當(dāng)前常見的機(jī)械密封主要由靜止環(huán)、旋轉(zhuǎn)環(huán)、彈性元件、緊定螺釘、輔助密封件、壓蓋等零配件組成。根據(jù)泵用機(jī)械密封國家標(biāo)準(zhǔn)（GB6556―86）規(guī)定，常用的有兩種型式，分別是單端面機(jī)械密封和雙端面機(jī)械密封，對于在機(jī)械密封中起關(guān)鍵作用的旋轉(zhuǎn)環(huán)和靜止環(huán)，由于它們是機(jī)械密封中最主要的零配件，其性能好壞直接關(guān)系到密封效果和壽命，因此，對密封環(huán)的材料、結(jié)構(gòu)、形狀、尺寸以及表面加工質(zhì)量等都有較高的要求。
三、泄漏原因分析及判斷
1.安裝靜試時(shí)泄漏。機(jī)械密封安裝調(diào)試好后，一般要進(jìn)行靜試，觀察泄漏量。如泄漏量較小，多為動(dòng)環(huán)或靜環(huán)密封圈存在問題；泄漏量較大時(shí)，則表明動(dòng)、靜環(huán)摩擦副間存在問題。在初步觀察泄漏量、判斷泄漏部位的基礎(chǔ)上，再手動(dòng)盤車觀察，若泄漏量無明顯變化則靜、動(dòng)環(huán)密封圈有問題；如盤車時(shí)泄漏量有明顯變化則可斷定是動(dòng)、靜環(huán)摩擦副存在問題；如泄漏介質(zhì)沿軸向噴射，則動(dòng)環(huán)密封圈存在問題居多，泄漏介質(zhì)向四周噴射或從水冷卻孔中漏出，則多為靜環(huán)密封圈失效。此外，泄漏通道也可同時(shí)存在，但一般有主次區(qū)別，只要觀察細(xì)致，熟悉結(jié)構(gòu)，一定能正確判斷。
2.試運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)出現(xiàn)的泄漏。泵用機(jī)械密封經(jīng)過靜試后，運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力，會(huì)抑制介質(zhì)的泄漏。因此，試運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)機(jī)械密封泄漏在排除軸間及端蓋密封失效后，基本上都是由于動(dòng)、靜環(huán)摩擦副受破壞所致。引起摩擦副密封失效的因素主要有：（1）操作中，因抽空、氣蝕、憋壓等異常現(xiàn)象，引起較大的軸向力，使動(dòng)、靜環(huán)接觸面分離；（2）對安裝機(jī)械密封時(shí)壓縮量過大，導(dǎo)致摩擦副端面嚴(yán)重磨損、擦傷；（3）動(dòng)環(huán)密封圈過緊，彈簧無法調(diào)整動(dòng)環(huán)的軸向浮動(dòng)量；（4）靜環(huán)密封圈過松，當(dāng)動(dòng)環(huán)軸向浮動(dòng)時(shí)，靜環(huán)脫離靜環(huán)座；（5）工作介質(zhì)中有顆粒狀物質(zhì)，運(yùn)轉(zhuǎn)中進(jìn)人摩擦副，探傷動(dòng)、靜環(huán)密封端面；（6）設(shè)計(jì)選型有誤，密封端面比壓偏低或密封材質(zhì)冷縮性較大等。上述現(xiàn)象在試運(yùn)轉(zhuǎn)中經(jīng)常出現(xiàn)，有時(shí)可以通過適當(dāng)調(diào)整靜環(huán)座等予以消除，但多數(shù)需要重新拆裝，更換密封。
3.正常運(yùn)轉(zhuǎn)中突然泄漏。離心泵在運(yùn)轉(zhuǎn)中突然泄漏少數(shù)是因正常磨損或已達(dá)到使用壽命，而大多數(shù)是由于工況變化較大或操作、維護(hù)不當(dāng)引起的。（1）抽空、氣蝕或較長時(shí)間憋壓，導(dǎo)致密封破壞；（2）對泵實(shí)際輸出量偏小，大量介質(zhì)泵內(nèi)循環(huán)，熱量積聚，引起介質(zhì)氣化，導(dǎo)致密封失效；（3）回流量偏大，導(dǎo)致吸入。（4）對較長時(shí)間停運(yùn)，重新起動(dòng)時(shí)沒有手動(dòng)盤車，摩擦副因粘連而扯壞密封面；（5）介質(zhì)中腐蝕性、聚合性、結(jié)膠性物質(zhì)增多；（6）環(huán)境溫度急劇變化；（7）工況頻繁變化或調(diào)整；（8）突然停電或故障停機(jī)等。離心泵在正常運(yùn)轉(zhuǎn)中突然泄漏，如不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)，往往會(huì)釀成較大事故或損失，須予以重視并采取有效措施。
4.周期性滲漏。周期性泄露有一下及格原因：（1）泵轉(zhuǎn)子軸向竄動(dòng)量大，輔助密封與軸的過盈量大，動(dòng)環(huán)不能在軸上靈活移動(dòng)。在泵翻轉(zhuǎn)，動(dòng)、靜環(huán)磨損后，得不到補(bǔ)償位移。（2）密封面油量不足引起干摩擦或拉毛密封端面。（3）轉(zhuǎn)子周期性振動(dòng)。原因是定子與上、下端蓋未對中或葉輪和主軸不平衡，汽蝕或軸承損壞（磨損），這種情況會(huì)縮短密封壽命和產(chǎn)生滲漏。
5.因其他問題引起的機(jī)械密封滲漏。機(jī)械密封中還存在設(shè)計(jì)、選擇、安裝等不夠合理的地方。（1）彈簧壓縮量一定要按規(guī)定進(jìn)行，不允許有過大或過小的現(xiàn)象，誤差±2mm，壓縮量過大增加端面比壓，摩擦熱量過多，造成密封面熱變形和加速端面磨損，壓縮量過小動(dòng)靜環(huán)端面比壓不足，則不能密封。（2）安裝動(dòng)環(huán)密封圈的軸（或軸套）端面及安裝靜環(huán)密封圈的密封壓蓋（或殼體）的端面應(yīng)倒角并修光，以免裝配時(shí)碰傷動(dòng)靜環(huán)密封圈。（3）水泵殼體變形對機(jī)械密封影響嚴(yán)重。
機(jī)械密封本身是一種要求較高的精密部件，對設(shè)計(jì)、機(jī)械加工、裝配質(zhì)量都有很高的要求。在使用機(jī)械密封時(shí)，應(yīng)分析使用機(jī)械密封的各種因素，使機(jī)械密封適用于各種泵的技術(shù)要求和使用介質(zhì)要求且有充分的條件，這樣才能保證密封長期可靠地運(yùn)轉(zhuǎn)。因此，檢修裝配人員在安裝使用機(jī)械密封時(shí)，應(yīng)分析使用機(jī)械密封的各種因素，使機(jī)械密封適用于泵的技術(shù)要求，具備充分的條件，這樣才能保證密封長期可靠地運(yùn)轉(zhuǎn)。機(jī)械密封的泄漏處理，須在長期巡檢、維修實(shí)踐基礎(chǔ)上，對泄漏癥狀進(jìn)行觀察、分析、判斷，才能得出正確結(jié)論。
參考文獻(xiàn)
[1] 原學(xué)禮.化工機(jī)械維修管鉗工藝[M].化學(xué)工業(yè)出版社，2006，4.1.
[關(guān)鍵詞]電廠水泵 機(jī)械密封 故障原因 處理方法
中圖分類號(hào)：TM 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2015）25-0049-01
機(jī)械密封是水泵重要的密封形式，這種密封形式具有安全可靠的優(yōu)點(diǎn)，與傳統(tǒng)填料密封的形式相比，機(jī)械密封出現(xiàn)的滲漏量比較少，而且維護(hù)的周期也比較長，機(jī)械密封也有一定的缺點(diǎn)，其結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，在安裝的過程中，對精度要求比較高，所以，技術(shù)人員必須嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真，保證安裝的精準(zhǔn)性。本文對電廠水泵機(jī)械密封常見的故障以及故障產(chǎn)生的原因進(jìn)行了分析，還提出了處理的方法，希望對相關(guān)技術(shù)人員有所幫助，在今后的維護(hù)工作中，避免出現(xiàn)以換代修的維護(hù)方式，提高水泵運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)效益。
一、機(jī)械密封概述
機(jī)械密封也被稱為端面密封，其運(yùn)行的過程中，需要借助彈簧以及密封介質(zhì)，密封介質(zhì)產(chǎn)生的壓力會(huì)使旋轉(zhuǎn)的動(dòng)環(huán)以及靜環(huán)在接觸的過程中，產(chǎn)生較大的壓緊力，使這兩個(gè)端面更加貼合，端面之間還需要布置一層薄膜，是為了防止兩個(gè)端面在擠壓的過程中出現(xiàn)損壞，由于密封介質(zhì)的壓力會(huì)產(chǎn)生一定阻力，這一阻力可以防止水泵中液體的泄漏，達(dá)到密封的效果。端面間的薄膜還具有的作用，其可以延長動(dòng)環(huán)與靜環(huán)使用的年限。機(jī)械密封的基本結(jié)構(gòu)圖如圖1所示，其主要的密封件是靜環(huán)與動(dòng)環(huán)，輔助密封件是密封圈，用于壓緊的部件是彈簧以及推環(huán)，傳動(dòng)件是彈簧座與固定螺釘。
機(jī)械密封的基本結(jié)構(gòu)形式主要有3種，分別是單彈簧機(jī)械密封、多彈簧機(jī)械密封、波紋管機(jī)械密封，前兩種密封形式主要是借助彈簧的工作原理，彈簧在高速狀態(tài)性容易發(fā)生形變，所以，這兩種機(jī)械密封需要在低速的狀態(tài)下使用。波紋管機(jī)械密封最大的特點(diǎn)是可以在靜環(huán)出現(xiàn)磨損后，動(dòng)環(huán)可以繼續(xù)向前運(yùn)動(dòng)，這種機(jī)械密封形式不容易受到摩阻的影響，但是波紋管機(jī)械密封出現(xiàn)的滲漏量比較大，具有較大的安全隱患，在發(fā)現(xiàn)滲漏問題后，必須立即采取措施進(jìn)行維修。
二、機(jī)械密封常見的故障現(xiàn)象、產(chǎn)生的原因以及處理措施
1、故障現(xiàn)象
水泵機(jī)械密封常見的故障形式主要有：振動(dòng)發(fā)熱、雜音、周期性泄漏、經(jīng)常性泄漏、嚴(yán)重泄漏、停用后重新開啟時(shí)泄漏以及摩擦端面磨損較大等等。由于出現(xiàn)的故障現(xiàn)象比較多，所以，在處理的過程中具有一定難度，需要針對原因找出最佳的處理措施。
2、產(chǎn)生的原因
水泵出現(xiàn)振動(dòng)發(fā)熱的原因主要有：端面寬度較大、端面比壓過大、動(dòng)靜環(huán)面過于粗糙、摩擦副配對不當(dāng)、冷卻效果較差或者效果較差。在水泵運(yùn)行的過程中，密封有時(shí)會(huì)發(fā)出尖嘯聲，這主要是由于密封處液不足導(dǎo)致的。出現(xiàn)周期性泄漏可能是由于轉(zhuǎn)子軸向竄動(dòng)量過大，動(dòng)環(huán)來不及補(bǔ)償位移，或者轉(zhuǎn)子存在周期性振動(dòng)，泵本身操作不平穩(wěn)，密封腔內(nèi)壓力不夠穩(wěn)定。經(jīng)常性泄漏出現(xiàn)的原因主要是泵軸振動(dòng)較大，密封定位不準(zhǔn)，摩擦副未貼緊，摩擦表面存在損傷，摩擦面凹凸不平，彈簧力偏心或者端蓋存在偏移等。出現(xiàn)嚴(yán)重泄漏主要是因?yàn)槟Σ粮睋p傷斷裂、固定環(huán)出現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)、介質(zhì)出現(xiàn)結(jié)晶現(xiàn)象、彈簧斷開等。有時(shí)水泵停用后重新開動(dòng)也會(huì)出現(xiàn)泄漏，這主要是因?yàn)樵谀Σ撩娈a(chǎn)生了水垢，彈簧間存在介質(zhì)結(jié)晶，動(dòng)環(huán)卡住。摩擦副表面摩損過大主要是因?yàn)閺椈闪^大，端面比壓較大，密封介質(zhì)不清潔或者彈簧壓縮量過大等等。
3、處理方法
減小端面寬度、降低彈簧壓力降低端面比壓，提高端面光潔度、更換動(dòng)靜環(huán)、合理配對，加強(qiáng)冷卻措施、改善條件，增加旁路沖洗管線；擴(kuò)大管徑增加流量，調(diào)整軸向竄動(dòng)量，穩(wěn)定泵的操作壓力，排除振動(dòng)，停車檢修，解決軸的竄動(dòng)問題，調(diào)整定位，更換或研磨摩擦面，檢查或更換密封面，調(diào)整或更換彈簧，調(diào)整端蓋緊固螺釘與軸垂直，檢查更換動(dòng)、靜環(huán)，更換密封圈固定靜環(huán)，檢查彈簧力和止推環(huán)是否卡住，更換摩擦副，停泵檢查，更換彈簧或換防轉(zhuǎn)銷，清洗密封件，更換彈簧，加過濾裝置，調(diào)整彈簧。
三、機(jī)械密封安裝拆卸應(yīng)注意問題
1、安裝時(shí)注意事項(xiàng)：
1.1機(jī)械密封產(chǎn)品一般附有說明書和裝配圖。在開始安裝前要通讀一遍。
1.2檢查填函孔及端面是否清潔并無毛刺，除掉軸或軸套上以及鍵槽和螺紋上的毛刺和毛邊；帶傷的軸或軸套應(yīng)更換。
1.3要注意避免安裝中所產(chǎn)生的安裝偏差
（1）上緊壓蓋應(yīng)在聯(lián)軸器找正后進(jìn)行，螺栓應(yīng)均勻上支.防止壓蓋端面偏斜.用塞尺檢查各點(diǎn)，其誤差不大于0.05毫米。（2）檢查壓蓋與軸或軸套外徑的配合間隙（即同心度），四周要均勻.用塞尺檢查各點(diǎn)偏差不大于0.01毫米。
1.4使用多小彈簧機(jī)械密封時(shí)，應(yīng)檢查各個(gè)小彈簧的長短和剛性是否相同。彈簧壓縮量要按規(guī)定進(jìn)行.不允許有過大或過小現(xiàn)象。要求誤差不大于2.00毫米。過大會(huì)增加端面比壓。加速速端面磨損。過小會(huì)造成比壓不足而不能起到密封作用。
1.5動(dòng)環(huán)安裝后要保證能在軸上靈活移動(dòng)，將動(dòng)環(huán)壓向彈簧后應(yīng)能自動(dòng)彈回來。
1.6調(diào)整端面比壓.端面比壓是關(guān)系到密封性能及使用壽命的重要參數(shù)，它與密封的結(jié)構(gòu)型式、彈簧大小和介質(zhì)壓力有關(guān)。端面比壓過大將損壞摩擦副；比壓過小則易泄漏，往往由廠家給定一個(gè)適合的范圍，端面比壓一般取3―6kg?N/cm2。調(diào)整比壓就是調(diào)整彈簧的壓縮尺寸。彈簧壓縮量一定要按規(guī)定進(jìn)行.不允許有過大或過小現(xiàn)象，誤差為≤±2mm。
1.7在泵組裝前，應(yīng)擦凈密封面并涂一層油膜。為防止靜電吸附棉線.用干凈的手指涂油最佳。
2、拆卸時(shí)注意事項(xiàng)
2.1拆卸機(jī)械密封時(shí)要仔細(xì)，不允許用工具敲打密封元件，以防止密封件被損壞。
2.2如果在泵兩端都用機(jī)械密封時(shí)，在裝配、拆卸過程中互相照顧。防止顧此失彼。
2.3盡可能把軸上殘留的渣滓清除以利于拆裝，如因有污垢拆不下來時(shí)不能強(qiáng)行拆卸，應(yīng)清洗干凈后再進(jìn)行拆卸。
2.4有些單位的檢修維護(hù)人員在處理機(jī)械密封故障時(shí)還存在著一些誤區(qū)，比如，認(rèn)為彈簧壓縮量越大密封效果越好。彈簧壓縮量過大，可導(dǎo)致摩擦副急劇磨損，瞬間燒損。過度的壓縮使彈簧失去調(diào)節(jié)動(dòng)環(huán)端面的能力，導(dǎo)致密封失效。
四、結(jié)束語
機(jī)械密封是當(dāng)今流體機(jī)械廣泛采用的密封型式之一，特別在泵類機(jī)械中得到大量的應(yīng)用。比較填料密封有許多優(yōu)點(diǎn)，例如節(jié)省動(dòng)力、密封可靠等，所以能用機(jī)械密封的地方應(yīng)盡量采用。但當(dāng)機(jī)械密封出現(xiàn)泄漏及其他問題時(shí)，拆裝起來比填料密封麻煩得多，遇到這種情況，它不但顯示不出優(yōu)點(diǎn)，反而成了缺點(diǎn)。所以必須掌握機(jī)械密封相關(guān)的安裝、維護(hù)知識(shí)，正確判斷機(jī)械密封出現(xiàn)故障的原因。合理做好機(jī)械密封的安裝與維修工作。延長機(jī)械密封使用壽命，減少設(shè)備運(yùn)行中出現(xiàn)的跑、冒、滴 、漏現(xiàn)象，對降低消耗，提高經(jīng)濟(jì)效益作用是十分明顯的。
參考文獻(xiàn)
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【關(guān)鍵詞】反應(yīng)釜；械密封；故障
反應(yīng)釜是綜合反應(yīng)容器，反應(yīng)過程中產(chǎn)生的壓力對容器的密封要求極高。在一般中等壓力或抽真空情況都會(huì)使用機(jī)械密封，所以機(jī)械密封在反應(yīng)釜的應(yīng)用非常廣，而機(jī)械密封的密封效果將直接影響反應(yīng)釜的運(yùn)行，嚴(yán)重的將造成停產(chǎn)、安全事故及環(huán)境污染等不可估量的損失。本文就化工反應(yīng)釜中機(jī)械密封的常見故障、及其成因和排除作如下探討。
1.機(jī)械密封的結(jié)構(gòu)
機(jī)械密封由靜環(huán)、動(dòng)環(huán)、彈性元件、彈簧座、緊定螺釘、旋轉(zhuǎn)環(huán)輔助密封圈和靜止環(huán)輔助密封圈等元件組成，防轉(zhuǎn)銷固定在壓蓋上以防止靜止環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng)。動(dòng)環(huán)和靜環(huán)還可根據(jù)它們是否具有軸向補(bǔ)償能力而稱為補(bǔ)償環(huán)或非補(bǔ)償環(huán)。其中動(dòng)環(huán)和軸一起旋轉(zhuǎn)，動(dòng)環(huán)和靜環(huán)緊密貼合組成密封面，以防止介質(zhì)泄漏。動(dòng)環(huán)依靠密封室中液體的壓力使其端面壓緊在靜環(huán)端面上，并在兩環(huán)端面上產(chǎn)生適當(dāng)?shù)谋葔汉捅３忠粚訕O薄的液體膜而達(dá)到密封的目的。壓緊元件產(chǎn)生壓力，即使反應(yīng)釜在不工作狀態(tài)下，端面也保持貼合，保證密封介質(zhì)不外漏，并防止雜質(zhì)進(jìn)入密封端面。密封元件起密封動(dòng)環(huán)與軸的間隙、靜環(huán)與壓蓋的間隙的作用，同時(shí)彈性元件對反應(yīng)釜的振動(dòng)、沖擊起緩沖作用。
2.機(jī)械密封的故障及處理
2.1機(jī)械密封零件的故障及處理
反應(yīng)釜在運(yùn)行當(dāng)中，密封端面經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)磨損、熱裂、變形、破損等情況，螺桿、螺紋、彈簧用久了也會(huì)松弛、斷裂和腐蝕。輔助密封圈也會(huì)出現(xiàn)裂口、扭曲和變形、破裂等情況。機(jī)械密封的零件如果出現(xiàn)故障，就需要更換零件或是提高零件的機(jī)械加工精度，提高機(jī)械密封本身的加工精度和反應(yīng)釜其他部件的加工精度對機(jī)械密封的效果非常有利。為了提高密封效果，對動(dòng)環(huán)、靜環(huán)的摩擦面的光潔度和平整度要求較高。動(dòng)環(huán)、靜環(huán)的摩擦面的寬度不大，一般在2～7毫米之間。
2.2機(jī)械密封振動(dòng)、發(fā)熱故障原因及處理
反應(yīng)釜運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，受到機(jī)械磨損和化學(xué)侵蝕作用，會(huì)使動(dòng)靜環(huán)貼合端面粗糙，動(dòng)靜環(huán)與密封腔的間隙太小，由于振擺引起碰撞從而引起振動(dòng)。有時(shí)由于密封端面(耐腐蝕和）耐溫性能不良，或是冷卻不足或端面在安裝時(shí)夾有顆粒雜質(zhì)，也會(huì)引起機(jī)械密封的振動(dòng)和發(fā)熱。如果動(dòng)環(huán)、靜環(huán)與密封腔的間隙太小，就要增大密封腔內(nèi)徑或減小轉(zhuǎn)動(dòng)外徑，至少保證0.75mm的間隙。如果是摩擦副配對不當(dāng)，就要更改動(dòng)環(huán)、靜環(huán)材料，使其耐溫，耐腐蝕。這樣就會(huì)減少機(jī)械密封的振動(dòng)和發(fā)熱。
2.3機(jī)械密封泄漏的原因及處理
2.3.1機(jī)械密封泄漏的途徑
靜止環(huán)與壓蓋、壓蓋與殼體之間的密封是泄漏途徑，它們均屬靜密封。旋轉(zhuǎn)環(huán)與軸之間的密封也是泄漏途徑之一，當(dāng)端面摩擦磨損后，它僅僅能追隨補(bǔ)償環(huán)沿軸向作微量的移動(dòng)，實(shí)際上它也是一個(gè)相對的靜密封。因此，這三處泄漏途徑相對來說比較容易封堵。靜密封元件最常用的有橡膠O形圈或聚四氟乙烯V形圈，而作為補(bǔ)償環(huán)的旋轉(zhuǎn)環(huán)或靜止環(huán)輔助密封，有時(shí)采用兼?zhèn)鋸椥栽δ艿南鹉z、聚四氟乙烯或金屬波紋管的結(jié)構(gòu)。旋轉(zhuǎn)環(huán)與靜止環(huán)的端面彼此貼合作相對滑動(dòng)的動(dòng)密封，它是最主要的泄露途徑，也是機(jī)械密封裝置中的主密封，它是決定機(jī)械密封性能和壽命的關(guān)鍵。因此，對密封端面的加工要求很高，同時(shí)為了使密封端面間保持必要的液膜，必須嚴(yán)格腔制端面上的單位面積壓力，壓力過大，不易形成穩(wěn)定的液膜，會(huì)加速端面的磨損；壓力過小，泄漏量增加。所以，要想獲得良好的密封性能和較長的使用期限，在設(shè)計(jì)和安裝機(jī)械密封時(shí)，一定要保證端面單位面積壓力值在最適當(dāng)?shù)姆秶?/p>
2.3.2機(jī)械密封靜壓試驗(yàn)時(shí)泄漏原因
機(jī)械密封由于在安裝時(shí)不注意，往往會(huì)將密封端面碰傷、變形、損壞，清理不凈、夾有顆粒狀雜質(zhì)，或是由于定位螺釘松動(dòng)、壓蓋沒有壓緊，機(jī)器、設(shè)備精度不夠，使密封面沒有完全貼合，都會(huì)造成介質(zhì)泄漏。如果是軸套漏，則是軸套密封圈裝配時(shí)未被壓緊或壓縮量不夠或損壞。
2.3.3機(jī)械密封周期性或陣發(fā)性泄漏原因
機(jī)械密封的轉(zhuǎn)子組件周期性振動(dòng)、軸向竄動(dòng)量較大，都會(huì)造成泄漏。機(jī)械密封的密封面要有一定的比壓，這樣才能起到密封作用，這就要求機(jī)械密封的彈簧要有一定的壓縮量，給密封端面一個(gè)推力，反應(yīng)釜旋轉(zhuǎn)起來使密封面產(chǎn)生密封所要求的比壓。為了保證這一個(gè)比壓，機(jī)械密封要求軸不能有太大的竄量，一般要保證在0.25mm以內(nèi)。但在實(shí)際運(yùn)用中，由于設(shè)計(jì)的不合理、制造誤差、裝配誤差等原因，往往導(dǎo)致軸產(chǎn)生很大的竄量，出現(xiàn)周期性或陣發(fā)性泄漏。
2.3.4機(jī)械密封經(jīng)常性泄漏原因
機(jī)械密封經(jīng)常性泄漏的原因有很多方面：一是由于密封端面缺陷引起的經(jīng)常性泄漏；二是輔助密封圈引起的經(jīng)常性泄漏；三是彈簧缺陷引起的泄漏；其它還包括轉(zhuǎn)子振動(dòng)引起的泄漏，傳動(dòng)、緊定和止推零件質(zhì)量不好或松動(dòng)引起泄漏，機(jī)械密封輔助機(jī)構(gòu)引起的泄漏，由于介質(zhì)的問題引起的經(jīng)常性泄漏等。
2.3.5減少機(jī)械密封泄漏的措施
（1）裝配時(shí)要干凈光潔。機(jī)械密封的零部件、工器具、油、揩拭材料要十分干凈。動(dòng)靜環(huán)的密封端面要用柔軟的紗布揩拭。（2）修整倒角倒圓。軸、密封端蓋等倒角要修整光滑，軸和端蓋的有關(guān)圓角要砂光擦亮。（3）裝配輔助密封圈時(shí)，橡膠輔助密封圈不能用汽油、煤油浸泡洗滌，以免脹大變形，過早老化。動(dòng)靜環(huán)組裝完后，用手按動(dòng)補(bǔ)償環(huán)，檢查是否到位，是否靈活;彈性開口環(huán)是否定位可靠。動(dòng)環(huán)安裝后，必須保證它在軸上軸向移動(dòng)靈活。
3.機(jī)械密封振動(dòng)偏大及處理方法
機(jī)械密封如果振動(dòng)偏大，最終將導(dǎo)致密封失效。但是導(dǎo)致機(jī)械密封振動(dòng)偏大的原因并不都是機(jī)械密封自身的原因，反應(yīng)釜的其它零部件也是產(chǎn)生振動(dòng)的根源，如軸設(shè)計(jì)不合理、加工的原因、軸承精度不夠、聯(lián)軸器的平行度差、徑向力大等原因。所以在安裝軸、密封腔體、機(jī)械密封件本身時(shí)應(yīng)將其清洗干凈，防止雜質(zhì)進(jìn)入密封安裝部位。并合理地設(shè)計(jì)軸向力的平衡裝置，使安裝機(jī)械密封件的設(shè)備轉(zhuǎn)子軸向竄動(dòng)量≤0.3mm，消除軸向竄量。
4.機(jī)械密封的選型方法及基本原則
機(jī)械密封按工作條件和介質(zhì)性質(zhì)的不同，有耐高溫、耐低溫機(jī)械密封，耐高壓、耐腐蝕機(jī)械密封，耐顆粒介質(zhì)機(jī)械密封和適應(yīng)易汽化的輕質(zhì)烴介質(zhì)的機(jī)械密封等，應(yīng)根據(jù)不同的用處選取不同結(jié)構(gòu)型式和材料的機(jī)械密封。
選型的主要參數(shù)有：密封腔體壓力（MPA）、流體溫度（℃）、工作速度（M／S）、流體的特性以及安裝密封的有效空間等。
關(guān)鍵詞：干氣密封 改造 機(jī)械密封
一、前言
中石化齊魯石化分公司勝利煉油廠氣分車間，位號(hào)為P-506A/B的丙烯進(jìn)料泵，軸封最初采用單端面波紋管機(jī)械密封，但使用效果不好，一直存在機(jī)械密封頻繁泄漏問題，工藝波動(dòng)時(shí)檢修后密封壞的特別頻繁，最多時(shí)一個(gè)月?lián)p壞有20套左右，一年下來密封費(fèi)用、再加上機(jī)泵拆裝的檢維修費(fèi)用，造成了極大的浪費(fèi)。通過與成都一通密封有限公司共同研究對丙烯進(jìn)料泵實(shí)施干氣密封改造，改造后效果明顯，運(yùn)行穩(wěn)定，帶來了很可觀的效益。
二、干氣密封的基本原理及特點(diǎn)
1.干氣密封概述
干氣密封是上個(gè)世紀(jì)六十年代末期發(fā)展起來的一種非接觸式密封。與普通機(jī)械密封最大的區(qū)別在于：干氣密封通過在密封端面上開設(shè)流體動(dòng)壓槽而實(shí)現(xiàn)密封端面的非接觸運(yùn)行，從而極大的提高了密封的使用壽命；簡單、可靠的控制系統(tǒng)確保干氣密封正常運(yùn)轉(zhuǎn)以保障設(shè)備連續(xù)、穩(wěn)定地運(yùn)行。
2.干氣密封基本原理
干氣密封（氣膜機(jī)械密封）和傳統(tǒng)的液相機(jī)械密封類似，但氣膜機(jī)械密封兩端面被一穩(wěn)定的薄氣膜分隔開，成為非接觸狀態(tài)。由于氣體的黏度很小，需要依靠強(qiáng)有力的流體動(dòng)壓效應(yīng)來產(chǎn)生分離端面的流體壓力，同時(shí)氣體膜具有足夠的剛度以抵抗外界載荷的波動(dòng)，保持端面的非接觸。
干氣密封在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)（見圖1），工藝沿流體動(dòng)壓槽進(jìn)入密封端面，當(dāng)作用于補(bǔ)償環(huán)上的壓緊力與推開力達(dá)到平衡，即流體動(dòng)壓槽產(chǎn)生的工藝流體動(dòng)壓力、端面工藝流體靜壓力、補(bǔ)償環(huán)密封圈與旋轉(zhuǎn)軸的摩擦阻力、彈簧元件壓緊力幾種力達(dá)到平衡時(shí)，在動(dòng)、靜環(huán)摩擦副之間形成一定厚度的氣膜，從而達(dá)到密封的目的。
干氣密封旋轉(zhuǎn)時(shí)，被密封氣體由環(huán)外周進(jìn)入收斂形螺旋槽內(nèi)，沿槽向內(nèi)徑方向流動(dòng)，最終達(dá)到密封壩，密封壩限制氣體流向低壓側(cè)，氣體隨著螺旋槽形狀的變化被壓縮，在槽根部產(chǎn)生局部高壓區(qū)，提高了氣體自身的壓力，此壓力是動(dòng)環(huán)旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的流體動(dòng)壓力（不同槽形產(chǎn)生的流體動(dòng)壓力的大小不一樣）。流體動(dòng)壓力作用于補(bǔ)償環(huán)上，迫使動(dòng)環(huán)與靜環(huán)密封端面分開，稱為開啟力Fo。形成開啟力的氣體壓力實(shí)際上是進(jìn)入端面間氣體的靜壓力和旋轉(zhuǎn)形成的氣體動(dòng)壓力之和。靜壓力與端面旋轉(zhuǎn)速度無關(guān)，而動(dòng)壓力與端面旋轉(zhuǎn)速度有關(guān)。
作用于補(bǔ)償環(huán)上的介質(zhì)力和彈簧力是使動(dòng)環(huán)與靜環(huán)緊密貼合的力，稱為閉合力Fc。
補(bǔ)償環(huán)與補(bǔ)償環(huán)密封圈的微量軸向運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生摩擦阻力也有一定影響（補(bǔ)償環(huán)密封圈的變形量應(yīng)當(dāng)設(shè)計(jì)恰當(dāng)，如果密封圈摩擦阻力太大，將影響密封端面動(dòng)壓膜形成）。其摩擦阻力的方向取決于補(bǔ)償環(huán)的運(yùn)動(dòng)趨勢。
端面旋轉(zhuǎn)速度達(dá)到一定值，開啟力Fo與閉合力Fc相互平衡，流動(dòng)的氣體在動(dòng)、靜環(huán)的兩個(gè)密封面間形成一層很薄的氣膜，端面形成非接觸狀態(tài)，正常情況下，端面氣體膜厚度在3微米左右。氣體動(dòng)力學(xué)表明，當(dāng)干氣密封兩端面間的間隙在2～3微米時(shí)，通過間隙的氣體流動(dòng)層最為穩(wěn)定。穩(wěn)定的氣膜既對工作介質(zhì)起到密封作用，又起到摩擦副的作用。
干氣密封在靜止?fàn)顟B(tài)，當(dāng)密封腔內(nèi)存在介質(zhì)壓力的情況下，作用在動(dòng)、靜環(huán)上的閉合力是密封流體靜壓力和彈簧力，保證動(dòng)、靜密封面緊密貼合，防止離心泵處于停車狀態(tài)時(shí)的介質(zhì)泄漏。
干氣密封運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，摩擦副面受力分析見圖2。
由圖2可以看出，正常工況條件下，當(dāng)Fc=Fo時(shí)，密封端面形成一層厚度約3微米的穩(wěn)定氣膜；
當(dāng)受到外來因素干擾，密封間隙減小、氣膜厚度減小，則氣體的粘性剪力增大，螺旋槽產(chǎn)生的流體動(dòng)壓效應(yīng)增強(qiáng)，促使氣膜壓力增大，開啟力隨之增大，使Fc
當(dāng)受到外來因素干擾，密封間隙增大、氣膜厚度增大，螺旋槽產(chǎn)生的流體動(dòng)壓效應(yīng)削弱，氣膜壓力減小，開啟力變小， 使Fc>Fo， 為保持力的平衡，密封恢復(fù)到原來的間隙。
只要在設(shè)計(jì)范圍內(nèi)，當(dāng)外來干擾消除后，密封總能恢復(fù)到設(shè)計(jì)的工作間隙，使干氣密封穩(wěn)定運(yùn)行可靠。
氣膜剛度（N/mm）是衡量干氣密封穩(wěn)定性的技術(shù)指標(biāo)，氣膜剛度是指氣膜作用力與氣膜厚度之比，氣膜剛度越大，表明密封的抗波動(dòng)、抗外界干擾能力越大，密封運(yùn)行越穩(wěn)定。氣體密度越大、溫度越高、軸轉(zhuǎn)速越高，氣膜剛度越大。
干氣密封設(shè)計(jì)，就是以獲得最大的氣膜剛度為目的。
3.影響干氣密封性能的主要參數(shù)
3.1動(dòng)壓槽形狀、深度的影響
理論研究表明，對數(shù)螺旋槽產(chǎn)生的流體動(dòng)壓效應(yīng)最強(qiáng)，氣膜剛度最大，穩(wěn)定性最好，因此，絕大多數(shù)干氣密封都以深度為3—10微米的對數(shù)螺旋槽作為密封動(dòng)壓槽。
3.2動(dòng)壓槽數(shù)量、寬度及長度的影響
干氣密封動(dòng)壓槽數(shù)量越多，動(dòng)壓效應(yīng)越強(qiáng)，但當(dāng)動(dòng)壓槽達(dá)到一定數(shù)量后，再增加槽數(shù)時(shí)，對干氣密封性能影響已經(jīng)很小。此外，動(dòng)壓槽的寬度、長度對密封性能都有一定的影響。
3.3操作參數(shù)對密封泄漏量的影響
軸徑越大，轉(zhuǎn)速、壓力越高，干氣密封的泄漏量越大。此外，介質(zhì)溫度對密封泄漏量的影響是通過溫度對介質(zhì)粘度影響而形成的，其對密封泄漏量的影響不大。
4.干氣密封的主要優(yōu)點(diǎn)
與傳統(tǒng)的接觸式機(jī)械密封相比，干氣密封有以下幾個(gè)方面的優(yōu)點(diǎn)：
（1）密封使用壽命長，運(yùn)行穩(wěn)定可靠；
（2）密封功耗消耗小，僅為接觸式機(jī)械密封的5%左右；
（3）與其他非接觸式密封相比，干氣密封氣體泄漏量小；
（4）可實(shí)現(xiàn)介質(zhì)零逸出，是一種環(huán)保型密封；
（5）密封輔助系統(tǒng)簡單、可靠，使用中不需要維護(hù)。
三、干氣密封與機(jī)械密封優(yōu)缺點(diǎn)比較
干氣密封相對于機(jī)械密封具有使用安全性高，高效節(jié)能，系統(tǒng)維護(hù)簡單，使用壽命長，抗抽空、工藝波動(dòng)的能力較強(qiáng)，使用領(lǐng)域廣泛等優(yōu)點(diǎn)，并且系統(tǒng)操作簡單，給現(xiàn)場帶來了便利。
四、丙烯泵用干氣密封改造
1.丙烯進(jìn)料泵工況分析
介質(zhì)特性分析：該泵位號(hào)：P506A/B溫度： 14～40℃，入/出口壓力： 1.6/2.6MPa，轉(zhuǎn)速：2970r/min；介質(zhì)為丙烯、丙烷、C4、C5等，屬于高飽和蒸汽壓、介質(zhì)易揮發(fā)、低粘度、低引火點(diǎn)。由于摩擦端面在相互作用的過程中會(huì)產(chǎn)生熱量，在端面處溫度就會(huì)升高，從而極易使丙烯液膜汽化，導(dǎo)致密封不能正常穩(wěn)定的運(yùn)行。
2.丙烯泵用干氣密封改造的結(jié)構(gòu)選型
通過對該離心泵的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及工藝條件分析，結(jié)合現(xiàn)場的密封氣源的情況，為保證主密封在超量泄漏時(shí)介質(zhì)也不向環(huán)境泄漏，按照API682-2004版，選用串聯(lián)式干氣密封方案；干氣密封結(jié)構(gòu)為串聯(lián)式干氣密封（2CW-CS）結(jié)構(gòu)，所設(shè)計(jì)干氣密封為集裝式結(jié)構(gòu)。密封的沖洗方案選用PLAN11+72+76。
3.串聯(lián)是干氣密封結(jié)構(gòu)說明
串聯(lián)式干氣密封是兩級(jí)密封串聯(lián)而成，第一級(jí)為機(jī)械密封，是主密封，主密封為平衡型機(jī)械密封，彈簧旋轉(zhuǎn)式結(jié)構(gòu)，摩擦副采用石墨與碳化硅配對，彈簧選用316L，針對介質(zhì)特點(diǎn)合理設(shè)計(jì)主密封參數(shù)。配合P11沖洗，適用范圍廣。同時(shí)在靜環(huán)結(jié)構(gòu)上采用帶卡圈結(jié)構(gòu)，很好的防止了泵在抽空的情況下導(dǎo)致靜環(huán)推出的故障，保證了密封在易抽空的工況下也能正常運(yùn)行。第二級(jí)為干氣密封，平衡型，彈簧旋轉(zhuǎn)式結(jié)構(gòu)，摩擦副采用石墨與碳化硅配對，彈簧選用316L，密封介質(zhì)為氮?dú)狻ＵＧ闆r下，機(jī)械密封作為主密封起作用，干氣密封為輔助密封。干氣密封主要有以下作用：
1）增加主密封背壓，減小密封面的磨損，延長主密封的使用壽命；
2） 當(dāng)主密封失效時(shí)，干氣密封可以在短時(shí)間內(nèi)起到備用密封的作用，防止意外事故的發(fā)生；
3）防止主密封泄漏出的微量危險(xiǎn)介質(zhì)，直接排放到大氣，起到安全、環(huán)保的作用。
4.改造后試運(yùn)行過程中出現(xiàn)的問題及原因分析
4.1改造后試運(yùn)行過程中出現(xiàn)的問題
2013年11月丙烯進(jìn)料泵干氣密封改造后試運(yùn)行，密封安裝上去后密封發(fā)熱，密封磨損較快，說明密封仍有需要改進(jìn)的地方。
4.2密封發(fā)熱和泄漏的原因分析
中石化齊魯石化分公司與成都一通密封有限公司的技術(shù)人員對泄漏原因從以下方面進(jìn)行了分析：P11沖洗流量不夠，密封端面因高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的熱量無法被帶走導(dǎo)致密封端面溫升過高。丙烯介質(zhì)特性：低沸點(diǎn)、高飽和蒸汽壓，丙烯進(jìn)料泵，密封腔壓力接近入口壓力。當(dāng)密封腔內(nèi)介質(zhì)溫升超過一定值時(shí)，介質(zhì)處于極易汽化的狀態(tài)。
4.3干氣密封進(jìn)一步改進(jìn)措施
4.3.1在介質(zhì)側(cè)增加節(jié)流環(huán)節(jié)流，使自沖洗介質(zhì)節(jié)流環(huán)與一級(jí)密封之間形成的腔體中憋壓，增大介質(zhì)氣化的飽和裕量，防止介質(zhì)在密封腔內(nèi)過早氣化。
4.3.2從設(shè)計(jì)參數(shù)上進(jìn)行改進(jìn)：調(diào)整一級(jí)密封的端面比壓、減小端面寬度，降低密封端面發(fā)熱量，盡量防止介質(zhì)氣化。
4.3.3從機(jī)械密封沖洗系統(tǒng)改進(jìn)：沖洗系統(tǒng)管線通徑擴(kuò)大到10mm，加大了沖洗流量使沖洗流量完全可以滿足密封要求的安全流量要求，端面產(chǎn)生的熱量可以完全由沖洗液帶走，因此密封可以在液相工作環(huán)境下穩(wěn)定運(yùn)行。
五、干氣密封控制系統(tǒng)
干氣密封控制系統(tǒng)（圖4）是干氣密封的重要組成部分，它主要由密封氣過濾單元和密封氣泄漏監(jiān)測單元組成。干凈的密封氣保證密封面不受顆粒雜質(zhì)的損壞，干氣密封是以微量的氣體泄漏為代價(jià)換取其長周期的使用壽命，泄漏量是否穩(wěn)定直接反映了干氣密封運(yùn)行的狀態(tài)，因此，對干氣密封的泄漏進(jìn)行監(jiān)控為設(shè)備的安全運(yùn)行提供了保障。
當(dāng)外部氮?dú)夤芫W(wǎng)氮?dú)膺M(jìn)入控制系統(tǒng)，經(jīng)過濾器，減壓閥后，為干氣密封提供穩(wěn)定、干燥、清潔的密封氣；當(dāng)主密封泄漏過大或氮?dú)鈮毫^低，單向閥起到防止工藝介質(zhì)反串入氮?dú)夤芫W(wǎng)的作用；丙烯為易揮發(fā)介質(zhì)，泄漏的丙烯匯同密封氮?dú)馔ㄟ^節(jié)流孔板排向火炬燃燒，由此消除安全隱患和避免對環(huán)境造成污染；當(dāng)主密封機(jī)械密封泄漏過大時(shí)，由于限流孔板的作用，密封腔壓力上升，泄漏管線上的壓力表指示上升表明密封失效。
要保證串聯(lián)式干氣密封的穩(wěn)定運(yùn)行，需要保證其配套的控制系統(tǒng)良好狀態(tài)，保證低壓連續(xù)穩(wěn)定的氮?dú)膺M(jìn)入二級(jí)密封腔，將一級(jí)密封泄漏的微量介質(zhì)帶入火炬燃燒，保證現(xiàn)場的安全和環(huán)保。在使用過程中要定期檢查過濾器的狀態(tài)，當(dāng)過濾器使用一段時(shí)間，由于雜質(zhì)堵塞濾芯，過濾器兩端壓降增大超過一定值時(shí)應(yīng)及時(shí)更換濾芯。停泵后氣源不能停，必須照常供氣。泵檢修時(shí)先排凈泵內(nèi)介質(zhì)，再停氣。
六、結(jié)論
1.改造后實(shí)踐證明，改造此泵用干氣密封效果十分明顯，從改造至今長周期運(yùn)行一直很穩(wěn)定（從2003年11月一次開車順利到2007年5月大檢修密封連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)4年，后面更換的密封也基本維持在3年以上），保障了工藝需求。對于易氣化、易揮發(fā)、危險(xiǎn)性大的丙烯泵軸封采用干氣密封完全可行。
2.造成泵用串聯(lián)式干氣密封失效的因素之一即是介質(zhì)側(cè)端面溫度過高，導(dǎo)致介質(zhì)在端面出現(xiàn)汽化現(xiàn)象，嚴(yán)重影響密封運(yùn)行的穩(wěn)定性。通過減小摩擦端面寬度和增大沖洗流量的方案改進(jìn)，改善了的狀況，保證了密封良好的運(yùn)行環(huán)境，延長了密封使用壽命，并達(dá)到了改進(jìn)的目的和效果。
3.采用了泵用干氣密封系統(tǒng)，系統(tǒng)簡單，操作方便，為該該丙烯泵的運(yùn)轉(zhuǎn)性能提供了保障。
4.干氣密封具有低能耗等特點(diǎn)，符合當(dāng)今環(huán)保節(jié)能的要求。
參考文獻(xiàn)
[1]Godse A G.Hydrocarbon Proc.[J]，2000，79（2）.
（中核建中核燃料元件有限公司，四川 宜賓 644000）
【摘要】通過論述新型螺桿泵機(jī)械密封材料選擇、機(jī)封的密封方案、螺桿間距的試驗(yàn)證明：試驗(yàn)所選擇的方案能滿足生產(chǎn)的需要。
關(guān)鍵詞 螺桿泵；機(jī)械密封；碳化硅
0引言
我單位使用的老式螺桿泵流量小，不能完全滿足生產(chǎn)的需要且易壞造成生產(chǎn)效率相對較低，統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)：平均3天損壞一臺(tái)。為節(jié)約成本、提高生產(chǎn)效率，為此，開展新型螺桿泵的研制。
1螺桿泵的工作原理
雙螺桿泵是一種容積式泵，由主螺桿和從動(dòng)螺桿相互嚙合，在泵可內(nèi)形成若干彼此相隔的密封腔，使吸入腔與排出腔隔開。螺桿旋轉(zhuǎn)時(shí)，吸入腔容積產(chǎn)生變化，將輸送的物料吸入腔內(nèi)，各密封腔帶著輸送的物料軸向移動(dòng)。物料由吸入口連續(xù)均勻地被推至排出口，完成物料的輸送。泵出口的高壓和進(jìn)口處的低壓使靠螺桿之間、螺桿與泵殼之間極小的間隙造成的阻力來維持。間隙過大或因磨損而將使物料大量倒流，造成壓力降低，流量減少，使泵的能力下降。
新型螺桿泵選用雙螺桿泵臥式、兩側(cè)吸入、中間吐出的結(jié)構(gòu)，密封形式采用機(jī)械密封，減少物料的泄漏，更換容易，延長泵的工作壽命。
2生產(chǎn)現(xiàn)狀
現(xiàn)在使用的螺桿泵為填料密封，泵的密封性能差，容易造成貯槽積液和泄漏，影響生產(chǎn)正常運(yùn)行；螺桿泵接觸面極易損壞，平均3天損壞一臺(tái)。所以提高流量解決泄漏和提高泵額壽命是當(dāng)務(wù)之急。
3準(zhǔn)備工作
老式螺桿泵為填料密封，經(jīng)過調(diào)研知機(jī)械密封的泄漏量為調(diào)料密封的1/100（機(jī)械密封為3ml/h）[1]。所以選定機(jī)械密封為新型泵的密封形式。
4泵試驗(yàn)
4.1密封材料優(yōu)選試驗(yàn)
4.1.1材料的選擇
目前用于機(jī)械密封的材料有石墨、碳化硅、硬質(zhì)合金、陶瓷、不銹鋼、丁晴-400型圈、乙丙膠、氟橡膠、聚四氟乙烯、氮化硅、氧化鋁、碳化鈦等材料[1]。
對選擇的密封材料進(jìn)行物料影響試驗(yàn)。試驗(yàn)是在12個(gè)2L的容器中進(jìn)行的，每個(gè)容器中都裝有相同的0.5L溶液，再裝1L的二次水，每個(gè)容器中分別放入大小相同的不同的密封材料，放入后對每個(gè)容器進(jìn)行攪拌，隔一定時(shí)間取樣分析，其試驗(yàn)結(jié)果見表1（試驗(yàn)是在常溫下進(jìn)行的）：
從表1可以看出，只有石墨、硬質(zhì)合金、不銹鋼等對物料有明顯反應(yīng)。因此，石墨、硬質(zhì)合金、不銹鋼不適合新型泵的需要。不采用石墨、硬質(zhì)合金和不銹鋼材質(zhì)作密封材料。
陶瓷比較脆弱，考慮到物料的性能，不宜采用。丁晴、乙丙膠、氟橡膠、聚四氟乙烯等材料多用作填料密封，不耐磨，業(yè)不適合機(jī)械密封使用[1]。
經(jīng)過初步分析，擬采用碳化硅、氮化硅、氧化鋁和碳化鈦?zhàn)鳛樵囼?yàn)材料。
4.1.2試驗(yàn)材料的物化性能
1）碳化硅的物化性能
在重載下具有良好的耐磨性和減磨性，熱導(dǎo)率高，抗震性能良好，彈性模量大及良好的化學(xué)穩(wěn)定性、高熔點(diǎn)、高硬度，具有低的熱膨脹系數(shù)。
同時(shí)采用不同燒結(jié)形式，將會(huì)獲得不同的物理性能，以適應(yīng)工況要求。
2）氮化硅的物化性能
具有高溫穩(wěn)定性、抗熱震性、化學(xué)穩(wěn)定性和良好的電絕緣性及質(zhì)硬性。對于濃硫酸和濃氫氧化鈉作用也緩慢。
3）氧化鋁的物化性能
兩性氧化物，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，不溶于水微溶于堿和酸，易燒結(jié)。
4）碳化鈦的物化性能
化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，不溶于水，耐酸性強(qiáng)，硬度高，彈性模量大。
4.1.3試驗(yàn)內(nèi)容
試驗(yàn)中對機(jī)械密封的動(dòng)環(huán)材料的選擇有以下四種方案：
方案1：動(dòng)、靜環(huán)材料為碳化硅（整體）；
方案2：動(dòng)、靜環(huán)材料為氮化硅（整體）；
方案3：動(dòng)、靜環(huán)材料為氧化鋁（99%）；
方案4：動(dòng)、靜環(huán)材料為碳化鈦（整體）。
試驗(yàn)是在老式泵上進(jìn)行，機(jī)封型號(hào)及規(guī)格為HM-35，就上訴四種方案進(jìn)行試驗(yàn)。試驗(yàn)是在協(xié)作單位進(jìn)行的，數(shù)據(jù)見表2：
從表2可以看出，方案1的試驗(yàn)結(jié)果效果最好。動(dòng)、靜環(huán)材質(zhì)采用碳化硅。
為進(jìn)一步驗(yàn)證方案1的可行性，對所選的機(jī)械密封材質(zhì)和結(jié)構(gòu)由協(xié)作配套單位進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見表3：
該機(jī)械密封材質(zhì)按JB/T8091-98標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行進(jìn)行測試，按JB/T53302-94標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行判定，該材料完全滿足需要。
4.2密封材料結(jié)構(gòu)方式優(yōu)選試驗(yàn)
經(jīng)過調(diào)研比較，了解到有三種機(jī)械密封形式適合螺桿泵的需求。
機(jī)械密封機(jī)構(gòu)的三套方案分別為：
方案Ⅰ[2]：單端面、內(nèi)裝式非平衡型機(jī)封，采用腔體（介質(zhì)入口）母液內(nèi)沖洗冷卻。
方案Ⅱ[2]：單端面、內(nèi)裝式非平衡型機(jī)封，采用外接（介質(zhì)入口）母液內(nèi)沖洗冷卻。
方案Ⅲ[2]：單端面、外裝式平衡型機(jī)封，采用外接沖洗冷卻。
這三套方案可以通過做實(shí)驗(yàn)來證明哪一種密封方式適合生產(chǎn)的需要。
經(jīng)過理論分析：選擇方案Ⅰ的機(jī)械密封型式進(jìn)行密封泄漏試驗(yàn)。
方案Ⅰ：單端面、內(nèi)裝式非平衡型機(jī)封，采用腔體（介質(zhì)入口）母液內(nèi)沖洗冷卻。
選定方案后，請協(xié)作配套單位進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)加工。加工制作的密封件經(jīng)過專業(yè)部門檢驗(yàn)，全部符合JB4236-86標(biāo)準(zhǔn)。
為驗(yàn)證機(jī)械密封件性能，請協(xié)作配套單位進(jìn)行相應(yīng)試驗(yàn)。機(jī)械密封經(jīng)過二十于次的性能測試，沒發(fā)現(xiàn)任何泄漏。
4.3螺桿間距的優(yōu)選試驗(yàn)
以現(xiàn)有泵的軸徑基礎(chǔ)上，不改變泵腔的內(nèi)部尺寸，適當(dāng)增加軸徑，用選定的機(jī)械密封作為密封件進(jìn)行試驗(yàn)真機(jī)試驗(yàn)。真機(jī)共制作了四臺(tái)，分別叫1#機(jī)、2#機(jī)、3#機(jī)、4#機(jī)。
請協(xié)作配套單位進(jìn)行相應(yīng)試驗(yàn)，試驗(yàn)數(shù)據(jù)見表4：
從表4的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出，2#機(jī)流量、揚(yáng)程偏低，不能滿足生產(chǎn)的需要，而4#機(jī)的流量為7.022時(shí)，揚(yáng)程為150米，軸功率為5.426Kw，由于電機(jī)不能滿足生產(chǎn)現(xiàn)場的需要（設(shè)計(jì)時(shí)完全按照生產(chǎn)現(xiàn)場的電機(jī)功率設(shè)計(jì)的），因此實(shí)可能使電機(jī)過載，次方案部可行。而3#機(jī)的性能經(jīng)過多次測試，表明其性能參數(shù)能夠滿足新型螺桿泵的性能要求，即流量為6.5～7.5m3/h，揚(yáng)程為110～140m。因此我們把流量為7m3/h，揚(yáng)程為120m確定為泵的設(shè)計(jì)點(diǎn)，進(jìn)行設(shè)計(jì)。
為了進(jìn)一步掌握新型螺桿泵的螺桿與壁厚（外殼與內(nèi)腔工作面）的間距對流量、揚(yáng)程的影響，又進(jìn)一步進(jìn)行如下試驗(yàn)。
徑向（直徑）間隙3#機(jī)進(jìn)行性能測試，試驗(yàn)后分別磨削螺桿外徑，使間距由小到大（0.04～0.15mm），以確定間距的影響。其試驗(yàn)結(jié)果見表5：
試驗(yàn)表明,當(dāng)間距控制中0.06～0.08mm時(shí)，新型螺桿泵的能能最佳，而最佳點(diǎn)又為0.07mm。
5結(jié)論
通過一些列試驗(yàn)，掌握了新型螺桿泵外徑及間距與流量、揚(yáng)程的關(guān)系。試驗(yàn)結(jié)果表明用3#機(jī)：單端面、內(nèi)裝式非平衡型機(jī)封，采用采用腔體（介質(zhì)入口）母液內(nèi)沖洗冷卻；機(jī)械密封的動(dòng)、靜環(huán)均采用碳化硅；螺桿間距為0.07mm時(shí)的螺桿泵可以滿足生產(chǎn)的要求。
參考文獻(xiàn)
［1］機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(3)[M].2版.機(jī)械工業(yè)出版社,2000.6.
關(guān)鍵詞：機(jī)械密封；故障；表現(xiàn)；處理
一、機(jī)械密封工作原理
機(jī)械密封是由動(dòng)環(huán)、靜環(huán)、密封圈、彈簧座以及傳動(dòng)座等組合而成，實(shí)物和結(jié)構(gòu)分別如圖1、圖2所示。動(dòng)環(huán)與靜環(huán)在垂直泵軸的光滑平直的表面相互貼合，并做相對轉(zhuǎn)動(dòng)而構(gòu)成了密封裝置。通過彈簧座等彈性元件與介質(zhì)壓力在靜環(huán)和動(dòng)環(huán)端面產(chǎn)生適當(dāng)?shù)膲壕o力。在動(dòng)環(huán)和靜環(huán)端面間形成極薄的液體膜從而達(dá)到密封的目的。而彈簧座則起到補(bǔ)償?shù)淖饔茫?dāng)靜環(huán)與動(dòng)環(huán)長時(shí)間工作后會(huì)產(chǎn)生一定的磨損，若端面磨損后不及時(shí)預(yù)緊將導(dǎo)致密封失效，這時(shí)可通過彈簧座自動(dòng)調(diào)節(jié)的功能達(dá)到補(bǔ)償作用。安裝機(jī)械密封時(shí)應(yīng)保證動(dòng)環(huán)在裝配后能夠在泵軸上自由地伸縮。
二、機(jī)械密封的故障表現(xiàn)及原因
（一）干摩擦故障。機(jī)械密封動(dòng)環(huán)與靜環(huán)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)因密封腔內(nèi)沒有液體介質(zhì)，導(dǎo)致機(jī)械密封動(dòng)環(huán)與靜環(huán)間發(fā)生干摩擦。表現(xiàn)為靜環(huán)出現(xiàn)嚴(yán)重的磨損與凹槽，而硬環(huán)表面則有明顯的擦亮痕跡，或產(chǎn)生熱裂和變色。密封圈則因機(jī)械密封高速運(yùn)轉(zhuǎn)發(fā)熱后沒有液體介質(zhì)及時(shí)冷卻導(dǎo)致過早老化。
（二）顆粒磨損故障。對于排污用泵一般采用了雙端面機(jī)械密封裝置，因工作介質(zhì)中經(jīng)常有磨削性固體顆粒存在，電泵高速運(yùn)行時(shí)，機(jī)械密封動(dòng)、靜環(huán)模塊端面時(shí)常與磨削性顆粒碰撞。機(jī)械密封長時(shí)間被固體顆粒沖擊后因密封面磨損嚴(yán)重導(dǎo)致機(jī)械密封故障失效。
（三）機(jī)械密封介質(zhì)泄漏的故障原因。1、在靜壓試驗(yàn)時(shí)，泄漏的機(jī)械密封可能由于安裝時(shí)不細(xì)心，導(dǎo)致密封的端面被碰傷，發(fā)生損壞，或者清理不凈，存在顆粒狀的雜質(zhì)，或者因?yàn)槎ㄎ宦葆數(shù)乃蓜?dòng)或者壓蓋松動(dòng)，機(jī)器設(shè)備的精度不高，導(dǎo)致密封面貼合度不高，都可能導(dǎo)致介質(zhì)的泄漏。如果軸套泄露，那么是軸套的密封圈在裝配時(shí)沒有被壓緊，或者壓縮量欠缺，損壞周期性，陣發(fā)性泄漏的機(jī)械密封轉(zhuǎn)子組件的周期性振動(dòng)太大，都可能導(dǎo)致泄漏機(jī)械密封面產(chǎn)生一定比壓，如此才可以發(fā)揮密封作用。這就需要機(jī)械密封彈簧有一定壓縮量，從而給密封的端面一個(gè)有力的推力，在旋轉(zhuǎn)起來時(shí)能夠使密封面發(fā)生密封所要求比壓。為保證這個(gè)比壓，在機(jī)械密封中，要求泵軸不可以發(fā)生太大竄量，通常要確保在0.25mm以內(nèi)。不過在實(shí)際的設(shè)計(jì)中，因?yàn)樵O(shè)計(jì)不合理，常常泵軸出現(xiàn)很大竄量，導(dǎo)致機(jī)械密封使用非常不利；3、機(jī)械密封經(jīng)常性泄漏。機(jī)械密封的經(jīng)常性泄漏原因存在很多方面的因素。第一方面，因?yàn)槊芊舛嗣娴娜毕菰斐傻慕?jīng)常性泄漏；第二方面，輔助密封圈造成經(jīng)常性泄漏；第三方面，彈簧的缺陷造成泄漏；其他方面還包括轉(zhuǎn)子的振動(dòng)造成的泄漏，緊定、傳動(dòng)以及止推的零件質(zhì)量不好或發(fā)生松動(dòng)造成的泄漏，機(jī)械密封的輔助機(jī)構(gòu)造成的泄漏，因?yàn)榻橘|(zhì)問題造成經(jīng)常性的泄漏等。
三、故障處理對策
（一）干摩擦故障處理。在泵說明書或警告標(biāo)志上明顯說明沒有工作介質(zhì)時(shí)杜絕電泵空轉(zhuǎn)。電泵設(shè)計(jì)時(shí)最好加裝浮子開關(guān)，通過液位開關(guān)控制電泵運(yùn)行，從而確保電泵在沒有液體介質(zhì)時(shí)能自動(dòng)停機(jī)，有效避免了機(jī)械密封干摩擦損壞。
（二）顆粒磨損故障處理。在選擇機(jī)械密封規(guī)格時(shí)可選用耐磨材質(zhì)作為動(dòng)環(huán)、靜環(huán)模塊端面，如碳化硅、碳化鎢等硬質(zhì)合金材料；改善循環(huán)條件，如采用外部潔凈沖洗或旋液分離器等；對工作環(huán)境較惡劣的工作場所，可在機(jī)械密封外加裝骨架式油封與碳化硅軸套組合成的減壓防砂裝置。該裝置的使用在有效降低機(jī)械密封端面壓力的同時(shí)可阻止磨削性固體顆粒對機(jī)械密封的損害。實(shí)踐證明加裝減壓防砂裝置后機(jī)械密封壽命大大提高。
（三）機(jī)械密封泄漏的處理。機(jī)械密封泄漏是受到多種因素影響造成的，我們應(yīng)當(dāng)根據(jù)具體問題進(jìn)行具體的處理。為最大限度地減少泄漏，在安裝機(jī)械密封時(shí)，需要嚴(yán)格地根據(jù)技術(shù)要求裝配，同時(shí)還應(yīng)當(dāng)注意以下幾點(diǎn)事項(xiàng)：1、裝配工作要保證光潔機(jī)械密封工器具、零部件、楷拭材料、油的干凈，保證動(dòng)靜環(huán)密封端面整潔，可以用柔軟紗布進(jìn)行楷拭；2、修整倒角、倒圓軸以及密封端蓋等過程中，倒角應(yīng)當(dāng)修整的光滑，端蓋和軸有關(guān)的圓角應(yīng)當(dāng)砂光擦亮；3、在裝配輔助密封圈過程中，橡膠輔助密封圈不可以用煤油、汽油浸泡和洗滌，避免起脹大發(fā)生變形，過早地老化。
四、日常維護(hù)
首先，在啟動(dòng)前檢查裝置正常，保證密封液壓力、液位在操作范圍中，密封良好。其次，避免泵抽空密封端面干摩擦。第三，檢查輔助裝置工作的運(yùn)行：一是密封液液面位置；二是排放泄漏液；三是檢查沖洗管、冷卻水管等，避免出現(xiàn)堵塞，防止停水導(dǎo)致的冷卻，保證沖洗效果。第四，避免機(jī)器振動(dòng)、發(fā)熱等影響密封效果。在日常生產(chǎn)中應(yīng)規(guī)范操作，加強(qiáng)管理，對故障做總結(jié)分析，是保證和提高密封效率及壽命的必要措施。
參考文獻(xiàn)：
[1]陳匯龍，吳強(qiáng)波，左木子，徐成，胡吉，李述林.機(jī)械密封端面液膜空化的研究進(jìn)展[J].排灌機(jī)械工程學(xué)報(bào)，2015.
【關(guān)鍵詞】 磨煤機(jī) 故障分析 分析改造
1 ZGM95G中速輥式磨煤機(jī)的工作原理
ZGM95G磨煤機(jī)是一種中速輥盤式磨煤機(jī)，其碾磨部分是由轉(zhuǎn)動(dòng)的磨盤和三個(gè)沿磨盤滾動(dòng)的固定且可自轉(zhuǎn)的磨輥組成，通過磨輥進(jìn)行碾磨。三個(gè)磨輥沿圓周方向均布于磨盤滾道上，碾磨力則由液壓加載系統(tǒng)產(chǎn)生，通過靜定的三點(diǎn)系統(tǒng)，碾磨力均勻作用至三個(gè)磨輥上，這個(gè)力是經(jīng)磨盤、磨輥、壓架、拉桿、傳動(dòng)盤、齒輪箱、液壓缸后通過底板傳至基礎(chǔ)。 原煤的碾磨和干燥同時(shí)進(jìn)行，一次風(fēng)通過噴嘴環(huán)均勻進(jìn)入磨環(huán)周圍，將經(jīng)過碾磨從磨環(huán)上切向甩出的煤粉混合物烘干并輸送至磨煤機(jī)上部的分離器，在分離器中分離，粗粉被分離出來返回磨盤重磨，合格的細(xì)粉被一次風(fēng)帶出分離器。ZGM95G型磨煤機(jī)采用鼠籠型異步電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。通過立式傘齒輪行星齒輪減速機(jī)傳遞力矩。減速機(jī)還同時(shí)承受因上部重量和碾磨加載力所造成的垂直負(fù)荷。為減速機(jī)配套的油站用來過濾、冷卻減速機(jī)內(nèi)的齒輪油，以確保減速機(jī)內(nèi)部件的良好狀態(tài)。
配置高壓油泵站通過加載油缸既可對磨煤機(jī)施行加載又可使磨輥升降實(shí)現(xiàn)磨煤機(jī)空車啟動(dòng)。
2故障名稱：磨煤機(jī)傳動(dòng)盤漏風(fēng)漏渣
蒲洲發(fā)電有限公司制粉系統(tǒng)ZGM95G磨煤機(jī)的機(jī)座密封采用了機(jī)械密封和密封風(fēng)正壓密封相結(jié)合的形式，下部與傳動(dòng)盤的動(dòng)靜結(jié)合處采用了炭精密封環(huán)。這兩處機(jī)械密封包成了密封風(fēng)室。由密封風(fēng)機(jī)提供密封風(fēng)，通常密封風(fēng)的壓力高于一次風(fēng)壓力2KPa以上，以保證一次風(fēng)不進(jìn)入密封風(fēng)室，從而形成磨煤機(jī)運(yùn)行時(shí)的密封效果。但在磨煤機(jī)實(shí)際運(yùn)行過程中，部分磨煤機(jī)出現(xiàn)了炭精環(huán)磨損過快、密封不嚴(yán)、漏風(fēng)漏粉現(xiàn)象，磨煤機(jī)傳動(dòng)盤如出現(xiàn)漏風(fēng)漏渣缺陷時(shí)，極大影響現(xiàn)場文明生產(chǎn)，排除缺陷需要時(shí)間長，耗時(shí)耗力，影響磨煤機(jī)的利用率。
3原因分析
（1）原結(jié)構(gòu)內(nèi)密封由傳動(dòng)盤本體和擋渣罩經(jīng)機(jī)械加工形成的一道垂直的動(dòng)靜密封，密封間隙2mm。密封效果不可靠.一旦出現(xiàn)磨煤機(jī)石子煤高過密封口位置時(shí)（堵磨），密封口馬上被破壞，渣石很容易進(jìn)入密封室，粉塵和碎塊在腔體內(nèi)堆積，侵入到炭精環(huán)和傳動(dòng)盤軸頸處的動(dòng)靜接觸位置，加據(jù)了炭精環(huán)的磨損，從而造成了密封不嚴(yán)，粉塵外泄現(xiàn)象，將炭精環(huán)損壞，嚴(yán)重時(shí)造成傳動(dòng)盤的拉傷。（2）ZGM95G磨煤機(jī)機(jī)座采用機(jī)械密封的位置有兩處，其一是擋渣環(huán)與傳動(dòng)盤止口處的間隙密封，其二是炭精環(huán)與傳動(dòng)盤軸頸處的動(dòng)靜密封。這兩處機(jī)械密封包成了一個(gè)空腔，這就是密封風(fēng)室。密封風(fēng)室內(nèi)通有密封風(fēng)，通常密封風(fēng)的壓力高于一次風(fēng)壓力2KPa以上.該密封裝置在使用一段時(shí)間后，原密封間隙2.0mm，由于一次風(fēng)和密封風(fēng)的流動(dòng)，造成密封間隙吹損過大，造成了密封風(fēng)大量內(nèi)泄，風(fēng)壓無法建立，形不成密封腔體，粉塵和碎塊通過這個(gè)擴(kuò)大了的間隙進(jìn)入到密封風(fēng)室，再通過炭精環(huán)密封產(chǎn)生煤粉泄漏。
根據(jù)以上分析，結(jié)合現(xiàn)場維護(hù)檢修經(jīng)驗(yàn)，對中速磨煤機(jī)的炭精環(huán)漏風(fēng)漏渣故障判斷：因磨煤機(jī)傳動(dòng)盤密封結(jié)構(gòu)原因，無法保障機(jī)械密封間隙達(dá)到2.0mm，磨損超標(biāo)后，傳動(dòng)盤密封風(fēng)室中的密封風(fēng)壓無法保持，一次風(fēng)攜帶粉塵、煤粉進(jìn)入風(fēng)室，傳動(dòng)盤密封失效。所以必須對傳動(dòng)盤密封結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)。
4對策
（1）將原有的機(jī)座密封和炭精環(huán)密封裝置整體取下，用氣割方式取下底盤，用角磨機(jī)將中架體底部打磨平整。將改造的迷宮式動(dòng)靜內(nèi)密封裝置吊入，調(diào)整好間隙。作用：迷宮式密封結(jié)構(gòu)大大延長了傳動(dòng)盤機(jī)械密封面，可以防止短時(shí)間內(nèi)石子煤排放量增多，進(jìn)入密封風(fēng)室故障。
（2）外密封改變了原炭精密封結(jié)構(gòu)：由外密封殼體內(nèi)三圈炭精密封環(huán)密封，確保灰渣不會(huì)進(jìn)入炭精密封殼體內(nèi)。炭精密封環(huán)采用高級(jí)浸銻石墨材料，緊貼于傳動(dòng)軸外圓面，與傳動(dòng)盤轉(zhuǎn)動(dòng)，運(yùn)行后不會(huì)對主軸造成磨損。且隨著炭精密封環(huán)的磨損，在彈簧作用下可自修復(fù)與傳動(dòng)軸形成的間隙，保證炭精密封環(huán)與主軸間始終零間隙。作用：確保密封風(fēng)的外漏量大大減少，有效防止密封風(fēng)泄。
5效果對比
磨煤機(jī)運(yùn)行中傳動(dòng)盤漏灰減少，大大減少磨煤機(jī)非停，提高了設(shè)備利用率，有效運(yùn)行小時(shí)提高約10%，通過表1看到缺陷統(tǒng)計(jì)大幅度下降，下半年下降58.8%。四季度缺陷僅占 8%，去除磨煤機(jī)磨盤異音等缺陷， 磨煤機(jī)傳動(dòng)盤漏風(fēng)漏渣缺陷大大下降。
6應(yīng)注意的幾個(gè)問題
（1）從磨煤機(jī)下部更換炭精環(huán)時(shí)，一定要將殘存在密封室內(nèi)的渣石清理干凈。（2）應(yīng)確保磨煤機(jī)運(yùn)行時(shí)不出現(xiàn)淹磨現(xiàn)象，出現(xiàn)了淹磨現(xiàn)象，任何形式的密封結(jié)構(gòu)都將被嚴(yán)重?fù)p壞，造成密封失效。（3）當(dāng)磨煤機(jī)渣量較大、且磨煤機(jī)振動(dòng)較大時(shí)，應(yīng)立即停運(yùn)給煤機(jī)，就地手動(dòng)提升磨輥，就地連續(xù)排渣，石子煤量正常后，磨煤機(jī)再投入運(yùn)行。（4）磨煤機(jī)正常運(yùn)行時(shí)，炭精環(huán)處于浮動(dòng)狀態(tài)并緊箍于傳動(dòng)盤上，當(dāng)個(gè)別炭精環(huán)因卡澀不動(dòng)（出現(xiàn)局部密封風(fēng)外泄）時(shí)，可在外部用榔頭輕擊外密封法蘭殼體，恢復(fù)炭精環(huán)的活動(dòng)，既可保障傳動(dòng)盤密封效果。
Abstract: In the commissioning period of Ling Ao Nuclear Power Station Phase 2，Unit 1 Motor Driven Feed water Pump system (L3APA), the failure of pump mechanical seal common-mode is frequent, and brings a security risk to the unit operation. The article analyzed the main factors that could lead to mechanical seal failure, and pointed out that the root causes are lack of flushing water flow and uneven seal cavity flow, and we can eliminate the common mode failures through enhancing efficiency of the pump ring, reducing flushing water circuit resistance, adding flushing water distribution ring, and other measures.
關(guān)鍵詞：機(jī)械密封；端面溫度；沖洗水流量；流場特性
Key words: mechanical seals；face temperature；flushing water flow；flow field
中圖分類號(hào)：TH3文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1006-4311（2011）08-0051-03
0引言
L3APA配置了3臺(tái)Clyde union公司供應(yīng)的85B1/RS型給水泵。給水泵為臥式、單級(jí)、雙吸離心泵，驅(qū)動(dòng)端和非驅(qū)動(dòng)端安裝有John Crane公司生產(chǎn)的機(jī)械密封。調(diào)試運(yùn)行期間，給水泵機(jī)械密封頻繁出現(xiàn)溫度高、泄漏量超標(biāo)、漏黑水等共模故障。本文以L3APA-B列給水泵（以下稱“L3APA202PO”）為例，計(jì)算分析機(jī)械密封共模故障原因，并提出處理措施。
1L3APA給水泵機(jī)械密封及沖洗水回路介紹
1.1 機(jī)械密封結(jié)構(gòu)介紹L3APA給水泵機(jī)械密封采用PLAN 23沖洗方案。它由一套動(dòng)、靜環(huán)密封組件組成，動(dòng)環(huán)密封面依靠彈簧壓力和密封腔室內(nèi)的流體壓力緊緊壓在靜環(huán)密封面上，但是兩者又不完全接觸，它們之間存有一層具有功能的液膜。冷卻水套類似于一個(gè)“熱屏”，被安裝在密封腔室內(nèi)側(cè)，用來冷卻進(jìn)入密封腔室的高溫給水，防止機(jī)械密封部件損壞。設(shè)置在軸套的泵效輪隨著水泵運(yùn)行而高速旋轉(zhuǎn)，提供足夠的能量保證沖洗水在回路中不間斷循環(huán)。
1.2 設(shè)計(jì)參數(shù)機(jī)械密封設(shè)計(jì)參數(shù)見表1。
2故障介紹
在調(diào)試運(yùn)行期間，機(jī)械密封運(yùn)行參數(shù)見表2。
解體機(jī)械密封，檢查發(fā)現(xiàn)各O環(huán)狀態(tài)完好，但密封副端面異常磨損，且存在過熱痕跡，見圖1。
運(yùn)行參數(shù)和檢查情況表明機(jī)械密封主要存在以下異常現(xiàn)象：①溫度高。有關(guān)資料表明[1]，機(jī)械密封正常運(yùn)行時(shí)，密封腔室出水溫度應(yīng)?燮60℃。②泄漏量超標(biāo)。根據(jù)John Crane公司設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，機(jī)械密封正常泄漏量應(yīng)當(dāng)?燮0.25L/h。③漏黑水。經(jīng)過檢測，黑水中的黑色物質(zhì)是碳粉，系密封副端面異常磨損所致。
3故障原因分析
可能導(dǎo)致機(jī)械密封故障的主要因素有以下四個(gè)：密封副端面比壓pc、密封副端面線速度Vc、熱量平衡性能和密封腔內(nèi)流場特性。下面對這四個(gè)因素逐一進(jìn)行分析計(jì)算。
3.1 密封副端面比壓pc計(jì)算分析
pc的計(jì)算式如下：Pc=Psp+（B-Km）Ps；
Psp為彈簧比壓，單位MPa；B為面積比；Km為膜壓系數(shù)，對于內(nèi)裝式密封，取0.5；Ps為密封腔壓力，單位MPa。
求解結(jié)果為：Pc=0.204+（0.710-0.5）×4.56=1.1616（MPa）
密封副端面比壓pc符合機(jī)械密封設(shè)計(jì)規(guī)范[2]。
3.2 密封副端面線速度Vc計(jì)算分析
Vc的計(jì)算式如下：Vc=πn（d1+d2）/120
n為水泵轉(zhuǎn)速，單位r/min；d1為密封副端面內(nèi)徑，單位mm；d2為密封副端面外徑，單位mm；
求解結(jié)果為：Vc=3.14×4905×（0.168+0.156）/120=41.58（m/s）
密封副端面線速度Vc符合機(jī)械密封設(shè)計(jì)規(guī)范[2]。
3.3 熱量平衡性能計(jì)算分析給水泵機(jī)械密封為接觸式，不僅密封副端面會(huì)產(chǎn)生摩擦熱，而且旋轉(zhuǎn)部件與沖洗水?dāng)嚢枰矔?huì)產(chǎn)生攪拌熱。此外，泵內(nèi)介質(zhì)也會(huì)帶來一定的介質(zhì)熱。這些熱量都會(huì)影響到機(jī)械密封熱量平衡性能。若產(chǎn)生的熱量不能被及時(shí)帶走，將使密封副端面溫度過高，從而導(dǎo)致機(jī)械密封出現(xiàn)故障。本文從熱量平衡方程、沖洗水流量、端面溫度、端面膜相等方面來計(jì)算分析機(jī)械密封熱量平衡性能。
3.3.1 熱量平衡方程建立機(jī)械密封的熱量平衡方程如下：
QF+QA+QB+Qmi=Q1+Q2+Q3+Q4+Qmo；
QF為密封副端面摩擦熱；QA為旋轉(zhuǎn)部件與沖洗水?dāng)嚢璁a(chǎn)生的攪拌熱；QB為輔助部件的振動(dòng)和摩擦產(chǎn)生的熱量；Qmi為泵內(nèi)介質(zhì)帶來的熱量；Q1為旋轉(zhuǎn)部件傳遞給沖洗水的熱量；Q2為密封副傳遞給沖洗水的熱量；Q3為通過轉(zhuǎn)子散除的熱量；Q4為泄漏流體帶走的熱量；Qmo為沖洗水及密封介質(zhì)帶走的熱量。
給水泵機(jī)械密封，屬于無泄漏密封，則Q4=0。在正常運(yùn)行時(shí)可以忽略輔助部件的振動(dòng)和摩擦熱，即QB=0。由于攪拌熱QA不易確定，通常將端面摩擦熱考慮合適的摩擦系數(shù)來確定。空氣的對流換熱系數(shù)低，故散熱量Q2及Q3較小，可以忽略不計(jì)。假設(shè)沖洗水及密封介質(zhì)帶來的熱量Qmi等于傳出的熱量Qmo。于是機(jī)械密封的熱量平衡方程可簡化為：
QF=fpgVcAf=Q1=QxρCΔtx（1）
f為摩擦系數(shù)，為了有充分的安全裕量，此處取0.3；pg為比載荷，單位N/cm2；Af為密封副端面面積，單位cm2；Qx為沖洗水流量，單位L/min；C為沖洗水的比熱，單位J/（kg.K）；ρ為沖洗水的密度，單位kg/L；Δtx密封腔室內(nèi)部溫差，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，取2℃。
3.3.2 沖洗水要求流量計(jì)算由式（1）求解出沖洗水要求流量：
Qx=fpgVcAf /ρCΔtx=f（psp+Bps）VcAf /ρCΔtx
=0.3×（0.204+0.71×4.56）×41.58×30.5×102/（0.89×4396×2）
=16.73L/min
從表2可以看出，L3APA202PO-NDE機(jī)械密封沖洗水流量實(shí)測值為5.86L/min，遠(yuǎn)小于通過本文計(jì)算得到的要求值。沖洗水流量不足，帶走熱量較少。機(jī)械密封熱量平衡性能變差，密封副端面溫度升高。
3.3.3 端面溫度計(jì)算利用邁爾提供的估算公式可以對機(jī)械密封端面溫度進(jìn)行計(jì)算。邁爾提供的估算公式為：
T=T0+（2）
T為機(jī)械密封端面溫度，單位℃；T0為介質(zhì)溫度，取104.4℃；f為摩擦系數(shù)，取0.05；b為密封副端面寬度，取0.006m；Cw為散熱系數(shù)，取0.6；λa為動(dòng)環(huán)導(dǎo)熱系數(shù)，取16W/（m•K）；λb靜環(huán)導(dǎo)熱系數(shù)，取150W/（m•K）；式（2）求解結(jié)果為：
T=104.4+=249.9（℃）
給水泵機(jī)械密封動(dòng)環(huán)和靜環(huán)材質(zhì)分別為浸鏑石墨和碳化硅，工作溫度限分別為350℃和427℃。通過本文計(jì)算得知，密封副端面溫度沒有超過動(dòng)環(huán)和靜環(huán)材質(zhì)要求的最高溫限。盡管如此，由于沖洗水流量不足，密封副端面得不到充分冷卻，溫度已高達(dá)249.9℃。高溫可能破壞密封副端面液膜，使得膜相穩(wěn)定性變差。
3.3.4 端面膜相判斷判斷密封副端面膜相的指標(biāo)見表3。
從3.1節(jié)得知，密封副端面比壓為1.1616MPa，查詢水蒸氣飽和曲線，此壓力對應(yīng)下的飽和水溫度tb=186.5℃。從3.3.3節(jié)得知tF =249.9℃，可見tF?叟tb，密封副端面處于似氣相密封。處于此相態(tài)密封下，密封副端面間的摩擦系數(shù)較大，較易磨損，工作不穩(wěn)定。對于給水泵機(jī)械密封，只允許它工作在全液相密封下。
3.3.5 熱量平衡性能分析由于給水泵機(jī)械密封沖洗水流量不足，產(chǎn)生的熱量不能被及時(shí)帶走。因此密封副端面溫度升高，液膜遭到破壞，端面膜相呈現(xiàn)出似氣相的異常現(xiàn)象。進(jìn)而密封失穩(wěn)，泄漏量超標(biāo)，密封副端面異常磨損。
3.4 密封腔內(nèi)流場特性計(jì)算分析密封腔內(nèi)的流場特性直接影響著密封副端面的和冷卻效果。利用計(jì)算流體力學(xué)（CFD）進(jìn)行密封腔內(nèi)流場特性計(jì)算，計(jì)算結(jié)果見圖2[3]。
從圖2可以看出，沖洗水進(jìn)入密封腔后大部分流至密封副端面，且形成小型漩渦流動(dòng)。隨著沖洗水不斷注入，密封副產(chǎn)生的熱量由沖洗水帶出密封腔室，從而降低端面溫度。但沖洗水進(jìn)入密封腔室后，并非完全均勻分布，在圓圈標(biāo)記部分出現(xiàn)死區(qū)，流動(dòng)不暢，無法將熱量及時(shí)帶走。造成該區(qū)域密封副端面溫度升高，異常磨損。
4處理措施
從3.3.5節(jié)和3.4節(jié)可知，引起機(jī)械密封共模故障的根本原因是沖洗水流量不足和密封腔內(nèi)流場不均勻。圍繞上述兩個(gè)根本原因，采取了增加泵效輪出水孔個(gè)數(shù)、擴(kuò)大沖洗水管道直徑、更換容量更大的冷卻器和增設(shè)沖洗水分配環(huán)等處理措施。
4.1 增大沖洗水流量機(jī)械密封沖洗水在整個(gè)回路內(nèi)部封閉循環(huán)。泵效輪性能和沖洗水回路阻力是影響沖洗水流量的關(guān)鍵因素，而沖洗水回路阻力則由沖洗水管道阻力和冷卻器阻力構(gòu)成。
4.1.1 提升泵效輪性能泵效輪工作原理為：沖洗水通過與軸套連為一體的泵效輪粘性驅(qū)動(dòng)，沿著圓周方向高速旋轉(zhuǎn)，獲取能量，然后被離心力甩向泵效輪外側(cè)，經(jīng)泵效輪外側(cè)開設(shè)的8個(gè)直徑為6mm的出水孔進(jìn)入沖洗水出口管。水被甩出去后，泵效輪內(nèi)側(cè)形成真空，密封腔內(nèi)的沖洗水在壓差作用下就會(huì)再次進(jìn)入泵效輪腔室。如此就形成了泵效輪連續(xù)不斷的送水和吸水過程。
泵效輪性能主要由以下五個(gè)參數(shù)組成：流量、揚(yáng)程、功率、效率、轉(zhuǎn)速。為了簡化處理工作，主要考慮增大泵效輪揚(yáng)程和流量。
泵效輪揚(yáng)程近似計(jì)算公式為：
H=k1×（3）
H為泵效輪揚(yáng)程，單位m；k1為修正系數(shù)，水力損失越小，該系數(shù)越大；r為泵效輪半徑，單位m；ω為角速度，與水泵轉(zhuǎn)速有關(guān)，單位rad/s；g為重力加速度，單位N/kg。
從式（3）可以看出，影響泵效輪揚(yáng)程的主要因素是水力損失和水泵轉(zhuǎn)速。從現(xiàn)場實(shí)際情況出發(fā)，不考慮改變水泵轉(zhuǎn)速，只考慮通過減小水力損失來提高泵效輪揚(yáng)程。水力損失發(fā)生在泵效輪入口、出口、流道壁面等處。分析泵效輪結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)出水孔總面積較小，產(chǎn)生較多損失，對揚(yáng)程減小有較大貢獻(xiàn)。為此，可以采取擴(kuò)大出水孔直徑或者增加出水孔個(gè)數(shù)的方法來降低水力損失，從而提高揚(yáng)程。
泵效輪流量近似計(jì)算公式為：Q=k2×Arω（4）
Q泵效輪流量，單位m3/h；k2為修正系數(shù)，水力損失越小，該系數(shù)越大；A為出水孔總面積，單位m2；r為泵效輪半徑，單位m；ω為角速度，與水泵轉(zhuǎn)速有關(guān)，單位rad/s。
從式（4）可以看出，影響泵效輪流量的主要因素是水力損失、出水孔總面積和水泵轉(zhuǎn)速。從現(xiàn)場實(shí)際情況出發(fā)，不考慮改變水泵轉(zhuǎn)速，只考慮通過減小水力損失和增大出水孔總面積來提高泵效輪流量。通過對式（3）的分析已經(jīng)得知，減小水力損失可以采用擴(kuò)大出水孔直徑或者增加出水孔個(gè)數(shù)的方法。此舉正好也是增大出水孔總面積的有效措施。
處理措施：將泵效輪出水孔由8個(gè)增多至16個(gè)，但未改變出水孔直徑。通過實(shí)施上述措施，有效地提升了泵效輪性能，對增大沖洗水流量有正面貢獻(xiàn)。
4.1.2 降低沖洗水回路管道阻力機(jī)械密封沖洗水回路管道阻力計(jì)算公式為：
hw=×Q2（5）
式中：hw為管道阻力，單位m；λ為沿程阻力系數(shù)，水力損失越小，該系數(shù)越大；L為管道長度，單位m；d為管道直徑，單位m；∑ξ為局部阻力系數(shù)之和；g為重力加速度，單位N/kg；Q為管道流量，單位m3/h。從式（5）可以看出，沖洗水管道阻力與管道直徑成高階反比關(guān)系，因此，減小沖洗水回路管道阻力最有效和最簡單的方法是增大管道直徑。
處理措施：對沖洗水回路管道進(jìn)行改造，將管道直徑從″擴(kuò)大至″，但不包含與密封腔室直接連接的部分管段。通過實(shí)施上述措施，有效降低了機(jī)械密封沖洗水回路管道阻力，對增大沖洗水流量有正面貢獻(xiàn)。
4.1.3 增大冷卻器容量冷卻器被用來冷卻機(jī)械密封沖洗水。由于沖洗水在冷卻器管側(cè)流程復(fù)雜，水力損失較大，因此減小沖洗水在冷卻器中的阻力對增大沖洗水流量有正面貢獻(xiàn)。
處理措施：更換容量更大的冷卻器。新舊冷卻器參數(shù)見表4。
4.1.4 初步計(jì)算分析[4]為了探究4.1.1節(jié)、4.1.2節(jié)和4.1.3節(jié)中處理措施的效果，本文從理論上初步計(jì)算分析處理前后沖洗水流量變化趨勢。出于簡化計(jì)算的目的，假設(shè)如下條件：①?zèng)_洗水濾網(wǎng)無堵塞。②整個(gè)沖洗水回路管道直徑均為″。
上述兩個(gè)假設(shè)條件對計(jì)算精度有一定影響，但不會(huì)影響對處理前后沖洗水流量變化趨勢的判斷。初步計(jì)算結(jié)果見圖3。
將圖3中A、B兩點(diǎn)參數(shù)取出進(jìn)行對比，見表5。
初步計(jì)算分析表明：處理后，沖洗水揚(yáng)程近似不變，但流量增大。因此，4.1.1節(jié)、4.1.2節(jié)和4.1.3節(jié)中處理措施能有效增大沖洗水流量。
4.2 改善密封腔內(nèi)流場特性通過3.4節(jié)分析得知密封腔內(nèi)流場不均勻，需要采取一定措施改善沖洗水在密封腔內(nèi)的流場特性。
處理措施：在密封腔內(nèi)增設(shè)沖洗水分配環(huán)，見圖4。
分配環(huán)沿圓周方向均勻分布了6個(gè)直徑為8mm的小孔。沖洗水從進(jìn)口管進(jìn)入分配環(huán)外側(cè)，然后通過6個(gè)小孔均勻到達(dá)密封副端面。通過實(shí)施上述措施，有效改善了沖洗水在密封腔內(nèi)的流場特性，對解決機(jī)械密封共模故障有正面貢獻(xiàn)。
5結(jié)束語
在嶺澳核電站二期1號(hào)機(jī)組小修期間，實(shí)施了本文提出的處理措施。處理前和處理后的機(jī)械密封運(yùn)行參數(shù)見表6。
自2010年10月上旬處理工作結(jié)束，至2010年12月下旬本文截稿，機(jī)械密封僅發(fā)生過一次O環(huán)密封失效事件，未出現(xiàn)溫度高、泄漏量超標(biāo)、漏黑水等共模故障。處理后，沖洗水流量仍然略低于本文通過計(jì)算得到的要求流量，但是考慮到計(jì)算時(shí)選取了充分的安全裕量，因此當(dāng)前參數(shù)能否滿足機(jī)械密封長時(shí)間運(yùn)行需要，待進(jìn)一步驗(yàn)證。
參考文獻(xiàn)：
[1]顧永泉.機(jī)械密封實(shí)用技術(shù)[M].機(jī)械工業(yè)出版社,2001.
[2]徐祥發(fā).機(jī)械密封手冊[M].東南大學(xué)出版社,1990.
