離心泵的節能降耗改造

艾志工業技術集團有限公司 馬海斌 張學鋒

集裝式機械密封是一種先進的端面密封。針對傳統填料密封改造成集裝式機械密封的原理和節能降耗情況進行分析，得出改造后取得明顯效果。

離心泵的能耗主要包括介質的輸送、密封的摩擦、軸承的摩擦等。通過對各類離心泵的填料密封進行技術改造，不僅可以降低密封的能耗，而且可以避免離心泵的介質泄漏帶來的資源浪費和環境污染、提高泵的工作效率、降低介質輸送的能耗。

一、集裝式機械密封節能降耗的基本原理

集裝式機械密封在水泵上取代盤根是密封技術發展的趨勢。集裝式機械密封將盤根的接觸式軸向密封轉變為垂直于軸的端面密封，垂直于軸的端面經過精密的機械加工，平面度和表面粗糙度極高，使集裝式機械密封的密封效果得到極大提高，端面之間的摩擦系數極小。軸向密封在彈簧和介質壓力共同作用下，對由于設備運行所造成的軸向磨損可以及時補償，使軸向密封面始終保持貼合。由于機械密封在運行中可以對軸向磨損進行補償，而填料密封不能，故機械密封壽命較長。集裝式機械密封作為第三代最先進的密封結構，沒有第一代單個大彈簧非平衡式結構分離式機封和第二代多個小彈簧諸多缺點，實現了如下技術革新。

（1）集裝式結構，安裝簡單、可靠；

（2）整體式動環面與靜環面在溫度變化、壓力驟變以及振動等情況下不會發生脫落；

（3）平衡式結構在壓力以及壓力驟變時都會減輕對摩擦副密封面的影響；

（4）API壓蓋能夠滿足API 682標準，同時具有外循環式沖洗功能，解決了易氣化問題；

（5）自定心裝置可保證機械密封安裝的精確度與可靠性，避免人為誤差產生；

（6）多個小彈簧結構，不與介質接觸；

（7）平衡式結構以及合理的端面比壓，確保了密封的壽命與低排放要求。

集裝式機械密封結構見圖1所示：

圖1

集裝式機械密封具有以下優點。

（1）摩擦功率消耗極小，僅為填料密封摩擦功率的10%。

（2）密封性能可靠，在設備穩定運行狀態下可實現零泄漏。

（3）摩擦副端面磨損后可自行補償，一般不需經常性維修，大大降低了維護的人力和物力成本。

二、案例分析

通過大量改造案例分析證明，性能比較良好的填料材質（石墨、碳纖維、芳綸纖維、特氟龍）與機械密封的能源消耗對比，機械密封具有非常明顯的節能降耗優勢。

某冶金企業泵站的水泵組是給電爐廠供水的主體泵組，其性能參數如下：

輸入功率 380kW 流量 390m3/h

壓 力 0.5MPa 轉速 1 450r/min

軸徑 φ100mm 介質：含有少量顆粒的循環水

2010年5月7日～5月13日，該水站水泵使用盤根時在1周內24h平均工作參數如表1所示：

表1

此泵改為集裝式機封后，在2010年8月9日～8月15日1周內24h平均工作參數如表2所示：

表2

三、結論

在同等介質壓力的填料腔里面，要實現同樣的密封效果，盤根和泵軸套之間的接觸應力，同機封摩擦副的端面比壓相比可以認為是近似相等的；盤根和軸套之間的摩擦系數，同機封摩擦副的摩擦系數相比，也假設是相等的。這樣二者摩擦力的大小完全由二者接觸面積來決定。機封端面摩擦副的接觸面積要比盤根和軸套的接觸面積小得多，因而摩擦力也要小得多，克服摩擦力所消耗的電能也要少得多。通過上述改造案例比較發現，電能下降了6.12%，改造效果明顯，達到了預期的目的，是一次成功的盤根改機封技術改造。

[1]胡國楨.化工密封技術[M].北京：化學工業出版社,2002.

[2]李長春,劉曉東.大型循環水泵機械密封改造淺析[J].通用機械,2005(8)：24-25.

[3]孫見君.機械密封泄漏預測理論及其應用研究[D].南京：南京工業大學,2006：78-98.

[4]林海江.大型水泵導軸承潤滑與密封研究[D].揚州：揚州大學,2006：85-86.