通常，在存在污染工藝流體的密封場(chǎng)合，主要采用普通的接觸式雙端面機(jī)械密封，兩密封之間通過阻塞流體輔助系統(tǒng)注入壓力高于被密封介質(zhì)壓力的阻塞流體，防止被密封介質(zhì)向外界的泄漏。但在實(shí)際工程應(yīng)用中，常常由于諸多原因出現(xiàn)故障而不能有效地阻止被密封介質(zhì)的泄漏，尤其是對(duì)于輸送含固體顆粒介質(zhì)、頻繁開停及易抽空的工藝流程泵，密封的可靠 性遠(yuǎn)不如人意。某石化公司單體車間工藝裝置的污水泵，因密封效果不理想，其泄漏成為亟待解決的問題。 (1)污水泵機(jī)械密封技術(shù)參數(shù) 該泵型號(hào)為WQ3 0-3 5-7.5在正常工作時(shí)，人口壓力接近常壓，出口壓力為0.5 5 MPa，輸送溫度為常溫。采用的機(jī)械密封為雙端面內(nèi)裝多彈簧平衡型結(jié)構(gòu)，密封面內(nèi)徑為3 5.2 mm，外徑為4 4.2 mm，端面寬度為4.5 mm，平衡直徑為3 6.8 mm，、 (2)工況條件下存在的問題 ①隔離流體壓力小于被密封介質(zhì)壓力 為了保證雙端面密封的密封功能，理論上要求 隔離流體的壓力必須高于被密封介質(zhì)的壓力0.1～0.1 5 MPa，以防止含有一定毒性的介質(zhì)泄漏。但實(shí)際工程中，隔離流體的壓力不大于0.3 MPa，小于被密封介質(zhì)的壓力0.5 5 MPa，因此密封的使用效果并不理想。 ②輸送介質(zhì)中含有大量的固體顆粒 由于污水泵是把工藝裝置中排放到儲(chǔ)罐中的各種工藝流體(包括大量的冷卻水)定時(shí)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)類固體顆粒，極易進(jìn)入密封端面之間產(chǎn)生劇烈的磨粒磨損，使密封早期失效。若隔離流體輔助系統(tǒng)不能正常工作，出現(xiàn)隔離流體的壓力小于被密封介質(zhì)的壓力時(shí)，固體顆粒就會(huì)進(jìn)入內(nèi)側(cè)密封的端面之間，其失效的概率大大增加。 ③處于頻繁開停狀態(tài) 當(dāng)污水儲(chǔ)罐中的液體抽送完畢后，泵自動(dòng)停止運(yùn)行，而當(dāng)儲(chǔ)罐中液體積聚到規(guī)定液位后，泵又自動(dòng)切換至運(yùn)行狀態(tài)。正是由于泵處于頻繁的開停狀態(tài)，使機(jī)械密封出現(xiàn)周期性的不穩(wěn)定干摩擦狀態(tài)，這也是密封頻繁失效的主要原因之一。 ④泵易出現(xiàn)抽空 由于泵處于頻繁的開停狀態(tài)，當(dāng)儲(chǔ)罐中液位下降到一定程度時(shí)，很容易使泵出現(xiàn)抽空現(xiàn)象，產(chǎn)生劇烈的振動(dòng)和噪聲，此現(xiàn)象的產(chǎn)生必然導(dǎo)致密封出現(xiàn)不穩(wěn)定的工作狀態(tài)，密封失效的可能性大大增加。 綜合以上分析可以得知，普通的雙端面接觸式機(jī)械密封由于自身密封原理的限制以及工況條件的特殊性，難以在此環(huán)境條件下保證密封的長(zhǎng)周期安全運(yùn)行。而且，在穩(wěn)定工況條件下，雖然采用雙端面密封或串聯(lián)密封可基本上消除被密封介質(zhì)的泄漏，但密封輔助系統(tǒng)復(fù)雜，運(yùn)行費(fèi)用大增，且輔助系統(tǒng)的可靠性直接影響到密封的使用效果。 (3)密封結(jié)構(gòu)改造 由于錐面機(jī)械密封特別適合于含有固體懸濁物的泵送設(shè)備，所以將密封面改為錐面密封，如圖7—2 5所示。靜環(huán)材料為填充聚四氟乙烯，動(dòng)環(huán)材料為不銹鋼，錐面噴涂碳化鎢。其主要特點(diǎn)如下。 ①錐面機(jī)械密封的動(dòng)環(huán)為一錐環(huán)，其半錐角為口;靜環(huán)的內(nèi)徑D1為定值，隨著靜環(huán)的磨損，接觸母線長(zhǎng)度L增長(zhǎng)，靜環(huán)的外徑D2也隨之增大。 ②密封接觸面母線長(zhǎng)度很短(穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)初期為0.3～0.5 mm)，因此接觸端面內(nèi)外溫差小，溫升低，降低了黏著磨損的程度。靜環(huán)具有較大的抗壓截面，壓力變形小。 ③密封套和動(dòng)環(huán)都具有一定的浮動(dòng)性，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)泄漏方向與其離心力方向成一定角度，對(duì)減少泄漏有利。 (4)注意事項(xiàng) ①錐面機(jī)械密封的密封比壓計(jì)算公式與端面機(jī)械密封是一樣的。 ②設(shè)計(jì)中注意K與接觸母線L的關(guān)系 當(dāng)錐面機(jī)械密封的靜環(huán)磨損后，接觸母線長(zhǎng)度L不斷增加，使得載荷系數(shù)K不斷減小。接觸母線長(zhǎng)度L與載荷系數(shù)K的關(guān)系曲線，運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，靜環(huán)磨損和K值降低所造成的卸載，使密封比壓Pc降低，由此而產(chǎn)生泄漏時(shí)，必須通過調(diào)節(jié)彈簧壓縮量(彈簧加載)來維持足夠的密封比壓。 ③彈簧比壓是影響機(jī)械密封的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啟動(dòng)、運(yùn)轉(zhuǎn)和停車時(shí)，使密封面良好貼合;在密封面磨損以及密封套產(chǎn)生振動(dòng)和竄動(dòng)時(shí)，用于克服密封套軸向移動(dòng)時(shí)0形密封圈與泵體密封腔內(nèi)表面的摩擦力，起到補(bǔ)償和緩沖作用。機(jī)械密封在運(yùn)轉(zhuǎn)中，彈簧一般不再進(jìn)行調(diào)整。彈簧在錐面機(jī)械密封中起著補(bǔ)償密封環(huán)磨損卸載和K值降低卸載雙重作用，設(shè)計(jì)中正確確定彈簧比壓是保證密封性能和使用壽命的重要一環(huán)。 實(shí)踐證明，錐面機(jī)械密封特別適合含有顆粒介質(zhì)的密封，改造后的密封結(jié)構(gòu)，密封可靠，泵在運(yùn)轉(zhuǎn)中基本不漏，調(diào)節(jié)維護(hù)方便。提高了密封性能，延長(zhǎng)了運(yùn)行周期，節(jié)省了檢修費(fèi)用。 彈簧在錐面機(jī)械密封中，起著補(bǔ)償密封環(huán)磨損以及K值降低所造成的密封比壓下降的雙重作用，要正確確定彈簧比壓。在錐面密封中，載荷系數(shù)K為一變量，設(shè)計(jì)中必須注意這一問題。