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機械技術(shù)問(wèn)題解答 => 泵機旋轉密封解決方案解析

發(fā)布日期：[2014-8-13] 共閱[2324]次

各種工藝工業(yè)均依靠眾多泵機的可靠運行來(lái)維持工廠(chǎng)的生產(chǎn)效
率。要做到這一點(diǎn)，這些泵機必須經(jīng)過(guò)妥善的密封處理，以防工
藝流體出現泄漏和污染。同時(shí)，這些泵機還必須能夠處理系統混
亂、在通常較嚴苛的條件下運行、容易安裝并且在整個(gè)使用壽命
期限內提供較低的總擁有成本。
　　機械密封和壓緊填料是兩種最常見(jiàn)的泵機密封方法。令人遺
憾的是，這兩種常見(jiàn)的解決方案均無(wú)法滿(mǎn)足上述各種要求。雖然
機械密封能夠提供足夠的密封性能，但容易發(fā)生泄漏以及產(chǎn)生隱
性成本，并且可能在事先毫無(wú)征兆的情況下，出現瞬時(shí)故障。此
外，當機械密封出現故障時(shí)，它們往往是無(wú)法修復的。由于可能
突然出現意想不到的故障這一弱點(diǎn)，許多工廠(chǎng)均備有備用泵，以
最大限度地減少業(yè)務(wù)中斷時(shí)間。
　　機械密封可能受到許多不利因素的影響，包括泵軸徑向跳
動(dòng)、振動(dòng)、易磨損和粘性介質(zhì)、氣蝕和空氣滯留等。若不及時(shí)糾
正，上述任何因素均可能會(huì )導致機械密封出現故障（見(jiàn)圖1）。如
果泵軸出現過(guò)度徑向跳動(dòng)，則需要重新調整或者更換軸承，這兩
種方法的成本都很高昂。雖然我們可以安裝伸縮接頭來(lái)抑制振
動(dòng)，但伸縮接頭不僅成本昂貴，而且需要投入大量人工。
　　雙機械密封通常在易磨損服務(wù)中用于泵機，但工藝介質(zhì)侵入
可能會(huì )導致它們出現故障。雙機械密封不應當使用在涉及粘性介
質(zhì)的應用中，也不建議將它們用于可能受到內部氣蝕影響的泵機
中。排出空氣以及消除工藝流體中夾帶的空氣氣泡均需要改變介
質(zhì)和沖洗水的輸送路線(xiàn)，并清洗泵機填料盒。
　　需要沖洗的機械密封無(wú)法承受干燥條件，還可能受到損害其
表面的顆粒物質(zhì)所造成的污染。大多數機械密封都是整體式的，
因此，安裝這些機械密封時(shí)需要將泵機關(guān)閉，并將泵機拆開(kāi)。此
外，這些復雜密封的安裝通常還需要生產(chǎn)商提供現場(chǎng)技術(shù)支持。
　　壓緊填料
　　在機械密封出現之前，最常見(jiàn)的泵機密封方法是采用壓緊填
料。壓緊填料目前仍在使用，但與機械密封一樣，壓緊填料具有
許多缺點(diǎn)，其中最顯著(zhù)的缺點(diǎn)就是過(guò)量的水消耗。值得注意的
是，一些壓緊填料用戶(hù)似乎更關(guān)心如何分流泄漏，而不是阻止泄
漏。
　　某些類(lèi)型的填料組件必須進(jìn)行沖洗，以防止它們過(guò)熱，并使
填料軸界面保持潤滑（見(jiàn)圖2）。使用這類(lèi)填料組件時(shí)，耗水量可
能多達每分鐘七加侖，并且必須將沖洗水從工藝流體中去除，并
加以處理。這種去除和處理工藝需要成本昂貴的設備，并且會(huì )導
致生產(chǎn)率損失。如果將工藝流體而不是沖洗水用于潤滑系統，任
何流體損失通常都是無(wú)法恢復的。
　　填料組件的密封動(dòng)力學(xué)涉及壓緊和徑向膨脹，從而導致在填
料與泵軸之間產(chǎn)生摩擦。為克服由此產(chǎn)生的阻力，一臺配備平衡
式機械密封的泵機可能需要消耗多達兩倍的功耗。此外，過(guò)度徑
向膨脹還可能會(huì )引起泵軸磨損，導致需要更換泵軸或者安裝新的
軸套。
　　盡管存在這些限制，但壓緊填料組件通常仍然是比機械機密
更可取的選擇。壓緊填料組件很少會(huì )在事先不發(fā)出警示信號的情
況下突然出現故障。我們可以對壓緊填料組件進(jìn)行調整，從而使
其能夠比機械密封更有效地控制泄漏以及承受泵軸徑向跳動(dòng)、振
動(dòng)、磨損、氣蝕和沖洗水損耗等不良影響。此外，壓緊填料組件
還非常容易安裝，并且不同于機械密封必須提供給精確尺寸的泵
機，我們可以采用標準繞軸填料重新進(jìn)行填充。
　　旋轉密封
　　沖洗易磨損服務(wù)中，旋轉軸密封系統的性能優(yōu)于機械密封和
壓緊填料組件，其無(wú)需用水潤滑密封件表面。相反，它與密封室
里的軸表面形成軸承關(guān)系，從而將工藝介質(zhì)從填料盒中排除（見(jiàn)
圖3）。這種徑向軸承對軸表面的設計不僅價(jià)格便宜，而且比傳統
的機械密封更有效，可提供涼爽、干燥的運行，并且將介質(zhì)稀釋
保持在最低限度內。旋轉密封僅需要填料組件一半的功耗，與平
衡式機械密封一樣高效節能，并且比類(lèi)似壓緊填料的沖洗耗水量
少60倍。
　　此外，旋轉密封的安裝僅需一小時(shí)，而機械密封的安裝往往
需要兩到三小時(shí)。并且，旋轉密封的安裝無(wú)需特殊設備或啟動(dòng)調
整，我們可以在泵機運行期間，對旋轉密封件進(jìn)行調整，以有效
控制泄漏。
　　一家化學(xué)工廠(chǎng)使用旋轉密封取代其鹽水系統中ANSI泵機的機
械密封件。這家工廠(chǎng)一直采用雙機械鈦制密封件，每個(gè)密封件的
成本為1500美元，其在腐蝕性介質(zhì)中僅可持續使用六個(gè)星期，導
致該工廠(chǎng)僅在密封件上每年就需花費超過(guò)100，000美元。而旋轉
密封件僅花費所取代的機械密封件的一小部分成本，但持續使用
時(shí)間比該機械密封件的長(cháng)達三倍，從而使該工廠(chǎng)每年能夠節省超
過(guò)100，000美元。同時(shí)，這一密封件轉換還增加了設備的"正常運
行時(shí)間"，并且使該工廠(chǎng)的運行更安全。
　　一家大型造紙廠(chǎng)過(guò)去在其浸煮器泵機中一直使用壓緊填料和
機械密封，轉為使用旋轉密封后，每年每臺泵機幾乎可節省17，
000美元。介質(zhì)的易腐蝕和易磨損性質(zhì)逐漸導致機械密封出現滲
漏，同時(shí)還必須去除和處理大量沖洗水。每年每臺泵機的沖洗水
及其去除和處理的總成本超過(guò)20，000美元。旋轉密封使該工廠(chǎng)的
耗水量減少70%，并使維護間隔時(shí)間延長(cháng)了三倍。
　　旋轉密封在各種工藝應用中可能永遠不會(huì )取代機械密封和傳
統的壓緊填料，但它們在那些涉及磨損和腐蝕環(huán)境的應用中將成
為更佳選擇。在這些條件下，它們可提供更可靠、更經(jīng)濟實(shí)惠的
性能，并且維護需求、耗水量和災難性故障風(fēng)險均顯著(zhù)減少。


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