通常,在被污染的過程中,通常采用普通接觸式雙面機(jī)械密封。封堵液輔助系統(tǒng)注入的堵塞液高于密封介質(zhì)的壓力,以防止密封介質(zhì)向外界泄漏。然而,在實際工程應(yīng)用中,由于諸多原因,密封介質(zhì)的泄漏無法得到有效的預(yù)防,特別是輸送固體顆粒介質(zhì)的過程泵,容易開啟和停止,且易空。
由于某石化企業(yè)單一車間污水泵的密封效果不理想,其泄漏問題已成為亟待解決的問題。
(1)污水泵機(jī)械密封技術(shù)參數(shù)
WQ30-35-7.5型泵工作正常,總體壓力接近常壓,出口壓力0.55MPa,輸送溫度為室溫,機(jī)械密封為雙端面,多彈簧平衡結(jié)構(gòu),密封表面內(nèi)徑為35.2mm,外徑為44.2mm,端面寬度為4.5mm,平衡直徑為36.8mm。
(2)工作條件下的問題
(1)隔離液的壓力小于密封介質(zhì)的壓力,為了保證雙端面密封的密封性能,理論上要求隔離液的壓力小于密封介質(zhì)的壓力。
為了防止含有一定毒性的介質(zhì)泄漏,隔離液的壓力必須比密封介質(zhì)高出0.1≤0.15 MPa,但在實際工程中,隔離液的壓力不大于0.3 MPa,小于密封介質(zhì)的0.5 5 MPa,密封效果不理想
(2)輸送介質(zhì)中含有大量固體顆粒,因為污水泵定期將排入貯罐的各種加工流體(包括大量冷卻水)輸送到污水處理站進(jìn)行凈化處理,其中含有一定比例的雜質(zhì)固體顆粒,容易進(jìn)入密封面產(chǎn)生嚴(yán)重的磨粒磨損,使密封在早期失效。如果隔離流體輔助系統(tǒng)不能正常工作,當(dāng)隔離流體的壓力小于密封介質(zhì)的壓力時,固體顆粒會進(jìn)入內(nèi)密封端面之間,從而大大增加失效概率。
(3)當(dāng)污水艙內(nèi)的液體被抽運時,泵自動停止運轉(zhuǎn),當(dāng)液體在水箱中積聚到指定的液面時,泵自動切換到運行狀態(tài)。正是因為泵處于頻繁開停狀態(tài),機(jī)械密封出現(xiàn)周期性不穩(wěn)定的干摩擦狀態(tài),這也是密封頻繁失效的主要原因之一。
由于泵經(jīng)常處于開停狀態(tài),泵易空,當(dāng)液面下降到一定程度時,容易使泵出現(xiàn)抽水現(xiàn)象,造成嚴(yán)重的振動和噪聲,不可避免地導(dǎo)致密封工作狀態(tài)不穩(wěn)定,從而大大增加了密封失效的可能性。
從以上分析可以發(fā)現(xiàn),由于密封原理的限制和工作條件的特殊性,在這種環(huán)境條件下很難保證密封的長時間安全運行。此外,在穩(wěn)定的工作條件下,雖然采用雙面密封或串聯(lián)密封可以基本消除密封介質(zhì)的泄漏,但密封輔助系統(tǒng)復(fù)雜,運行成本大幅度增加,輔助系統(tǒng)的可靠性直接影響密封效果。
(3)密封結(jié)構(gòu)的重建
由于錐形機(jī)械密封特別適用于含有固體懸浮液的抽油機(jī),密封表面改為錐形密封,如圖7/25所示。靜態(tài)環(huán)材料填充聚四氟乙烯,運動環(huán)材料為不銹鋼,圓錐表面噴涂碳化鎢,其主要特點如下。
(1)圓錐機(jī)械密封動態(tài)環(huán)為錐環(huán),半錐角為口,靜環(huán)內(nèi)徑D1固定,靜環(huán)磨損使接觸母線長度L增大,靜環(huán)外徑D2增大。
(2)密封接觸面母線長度很短(穩(wěn)定運行初期為0.3~0.5mm),接觸面內(nèi)外溫差小,溫升低,粘著磨損程度降低,靜環(huán)壓縮截面大,壓力變形小。
(3)密封套筒和運動環(huán)均具有一定的浮力,可使密封面始終保持良好的接觸狀態(tài),介質(zhì)中的懸浮顆粒不易進(jìn)入密封面。
(4)介質(zhì)的泄漏方向與離心力的方向存在一定的夾角,有利于減小泄漏。
(4)需要注意的事項
(1)圓錐機(jī)械密封比壓力的計算公式與端面機(jī)械密封的計算公式相同。
(2)在設(shè)計中注意K與接觸總線L之間的關(guān)系。圓錐機(jī)械密封靜環(huán)磨損時,接觸母線L的長度增加,使載荷系數(shù)K減小。接觸母線長度L與載荷系數(shù)K的關(guān)系曲線,在運行過程中,靜壓環(huán)磨損和K值降低引起卸載,使密封比壓力Pc降低,導(dǎo)致泄漏,需要調(diào)整彈簧的壓縮(彈簧載荷)以保持足夠的密封比壓。
彈簧比壓是影響機(jī)械密封密封性能和使用壽命的重要參數(shù)之一。彈簧比壓的主要作用是保證泵在泵的啟動、運行和停止時,使密封面與密封面很好地吻合;當(dāng)密封表面磨損,密封套筒振動和移動時,用于克服密封套筒軸向運動時0型密封圈與泵體密封腔內(nèi)表面之間的摩擦,起到補(bǔ)償和緩沖作用。當(dāng)機(jī)械密封運行時,彈簧一般不再調(diào)整。彈簧在補(bǔ)償密封環(huán)的磨損和卸載以及降低錐形機(jī)械密封的K值方面起著雙重作用。在設(shè)計中正確確定彈簧的比壓是保證密封性能和使用壽命的重要環(huán)節(jié)。
實踐證明,錐形機(jī)械密封特別適用于含顆粒介質(zhì)的密封,改進(jìn)后的密封結(jié)構(gòu)可靠,泵基本無泄漏,調(diào)節(jié)和維護(hù)方便,密封性能提高,延長了運行周期,節(jié)省了維護(hù)費用。
彈簧在補(bǔ)償錐形機(jī)械密封的密封環(huán)磨損和密封比壓下降方面起著雙重作用,因此需要正確確定彈簧的比壓。在錐形密封中,載荷系數(shù)K是一個變量,在設(shè)計中必須注意。