污水泵机械密封的改造

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某公司-工艺装置的污水排放泵，型号为WQ30～ 35-7.5，在正常工作时入I：1压力接近常压，出口压力为0.55MPa，输出温度为常温。设计时采用的机械密封为双端面内装多弹簧平衡型结构，如图1所示。其中密封面内径为35.2mm，外径为44.2mm，端面宽度为4.5mm，平衡直径为36.8ram。在工作时因密封效果不理想，经常发生泄漏，影响生产并污染环境，亟待解决。

封液入口图1 密封结构示意GIrliilllli2。13年 第1期 。

在如上述有污染工艺流体的密封诚，多数采用普通的接触式双端面机械密封，两密封之间通过阻塞流体辅助系统注入压力高于被密封介质压力的阻塞流体，防止被密封介质向外界的泄漏。但在实际生产中，经常由于诸多原因出现故障而不能有效地阻止被密封介质的泄漏，尤其是对于输送含固体颗灵质、频繁开停及易抽空的工艺流程泵，密封的可靠性不能满足要求。

二、工况条件下存在的问题分析(1)隔离流体压力小于被密封流体介质压力 为了保证双端面密封的密封功能，设计时要求隔离流体的压力必须高于被密封介质的压力0.1～0.15MPa，以防止含有-定污染性的介质泄漏。但在实际工作中，隔离流体的压力不大干0.3MPa，小于被密封流体介质的压力(0.55 MPa)，因此密封的使用效果并不理想。

(2)输送介质中含有大量的固体颗粒 由于污水泵是把工艺装置中排放到储罐中的各种工艺流体 (包括大量的冷却水)定时输送到污水处理站进行净化处理，其中含有-定比例的杂质类固体颗粒，极易进入密封端面之间产生剧烈的磨粒磨损，使密封早期失效。如果隔离流体辅助系统不能正常工作，出现隔离流体的压力小于被密封流体介质的压力时，固体颗粒就会进入内侧密封的端面之间，其失效的概率大大增加。

(3)处于频繁开停状态 当污水储罐中的液体抽送完毕后，污水泵自动停止运行，而当储罐中液体积聚 1到规定的液位后，污水泵又自动切换至运行状态。正是 ：由于这种处于频繁开停状态，使污水泵机械密封出现周期性的不稳定干摩擦，这也是机械密封频繁失效的主要原因之-。

(4)污水泵易出现抽空现象 由于污水泵频繁的开停，当储罐中的液位下降到-定的程度时，很容易使污水泵出现抽空现象，产生剧烈的振动和噪声，此现象的产生必然导致密封出现不稳定的工作状态，密封失效的可能性大大增加。

综上所述，普通的双端面接触式机械密封由于自身密封原理的限制以及工况条件的特殊性，难以在此环境条件下保证密封长时间安全运行。而且，在稳定工况条件下，虽然采用双端面密封或串联密封可基本上消除被密封介质的泄漏，但密封辅助系统复杂，运行成本高，且辅助系统的可靠性直接影响到密封的使用效果，这种污水泵双端面接触式机械密封的改造势在必行。

三 机械密封结构的改造由于锥面机械密封特别适合于含有固体悬浮物的泵送设备，所以将机械密封面改为锥面密封，如图2所示。静环材料为填充聚四氟乙烯，动环材料为不锈钢，锥面喷涂碳化钨。

图2 锥面密封示意锥面密封主要特点如下：1)锥面机械密封的动环为-锥环，其半锥角为， 静环的内径D 为定值，随着静环的磨损，接触母线长度L增长，静环的外径D 也随之增大，D 和D 的关系：DzDl2LsinOY。

2)密封接触面母线很短，稳定运行初期为0.3～O.5mm，因此接触端面内外温差小，温升低，降低了黏着磨损的程度。静环具有较大的抗压截面，压力变城建/水I业通用机械伽 GMin c/O .Cormiction& % 把rIn#usny形校3)密封套和动环都具有-定的浮动性，可使密封面始终保持良好的接触状态，介质中的悬概粒不易进入密封面。

4)介质泄漏方向与其离心力方向成-定角度，有 利于减少泄漏的发生。

在机械密封改造时应注意如下问题：1)锥面机械密封的密封比压与端面机械密封的密i 封比压的计算方法是-样的 p p。( - )，其Op 为密封比压，p 为弹簧压力，P 为介质压力，鳓 载荷系数， 为反压系数)。

2)在机械密封设计中应注意载荷系数和接触母线的关系。当锥面机械密封的静环磨损后，接触母线长度不断增加，相应地使得载荷系数不断减少，使密封比压降低，由此而产生泄漏时，必须通过调节弹簧压缩量(弹簧加载)来维持足够的密封比压。

3)弹簧比压是影响机械密封的密封性能和使用寿命的重要参数之-，在机械密封改造设计时应正确考虑其弹簧比压值。弹簧比压的主要功能是保证泵在起动、运转和停车时，使密封面良好贴合，同时在密封面磨损以及密封套产生振动和窜动时，用于克服密封套轴向移动时O形密封圈与泵体密封腔内表面的摩擦力，起到补偿和缓冲作用。-般来说，机械密封在运转中，弹簧不再进行调整。

四，结语改造后污水泵的机械密封结构的性能可靠，污水泵在运转中没有再发生泄漏现象，调节维护方便。通过改造，不仅提高了污水泵的密封性能，延长了其运行周期，而且节省了检修费用。

实践证明，锥面机械密封特别适合于含有颗灵质的密封。需要特别强调的是，弹簧在锥面机械密封中，起着补偿密封环磨损和载荷系数降低所造成的机械密封的密封比压下降的双重作用，实际应用中要正确选定弹簧比压。