次高壓鍋爐DG型給水泵軸封的改造

□李　猛　□于樹陽　□韋　雪　□馬雪峰　□沙承卓

沈陽鼓風(fēng)機(jī)集團(tuán)股份有限公司　沈陽　110869

次高壓鍋爐DG型給水泵軸封的改造

□李猛□于樹陽□韋雪□馬雪峰□沙承卓

沈陽鼓風(fēng)機(jī)集團(tuán)股份有限公司沈陽110869

由于填料密封的機(jī)械損失較大，為了節(jié)能降耗，將填料密封改為機(jī)械密封。通過對填料箱和軸套的改進(jìn)、密封面選用，機(jī)械密封壓縮量調(diào)節(jié)等方法將給水泵的填料密封改造為機(jī)械密封，改造后效果顯著，有效節(jié)約了能耗，并提高了泵的效率。

1　DG型給水泵軸封的結(jié)構(gòu)

DG型給水泵為20世紀(jì)60年代沈陽水泵廠生產(chǎn)的老產(chǎn)品，兩端軸封采用石墨浸透的石棉盤根或柔軟性石墨作填料，填料函外面裝有迷宮式冷卻水套，接冷卻水加以冷卻［1-3］。

2　機(jī)械密封的選型與改造

填料密封改機(jī)械密封，應(yīng)根據(jù)設(shè)備的實(shí)際條件和特點(diǎn)，本著經(jīng)濟(jì)、適用和因地制宜的原則，合理地設(shè)計、選擇機(jī)械密封的結(jié)構(gòu)形式和選用材料，少改動設(shè)備和不改動設(shè)備，以最簡單的密封結(jié)構(gòu)，最少的加工制造量，最方便的安裝檢修，達(dá)到最佳的密封效果。同時盡可能減少機(jī)械密封的規(guī)格品種，使型號品種統(tǒng)一以擴(kuò)大互換性。因此，選用了HSH型仿博格曼機(jī)械密封技術(shù)總成，該種機(jī)械密封為內(nèi)裝單面靜止式，即泄漏介質(zhì)的流動是從密封環(huán)的外徑處沿密封接觸面流向旋轉(zhuǎn)軸，緩沖彈簧組件不隨旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動。其平衡方式采用和軸一起旋轉(zhuǎn)的螺旋套，運(yùn)行時可以減少接觸面形成的比壓。采用這種機(jī)械密封形式的泵軸可不作改動，只需要加工小端蓋上的填料函即可，改動涉及面較小［4，5］。

2.1填料箱的改造

參考機(jī)械密封動環(huán)設(shè)計螺旋套外徑，在保證密封面尺寸的情況下，將兩端小端蓋填料函內(nèi)徑擴(kuò)大8 mm，使其內(nèi)徑變?yōu)?55 mm，原內(nèi)徑為147 mm；外徑為172 mm，加工后壁厚為8.5 mm。小端蓋外端面車平，另在端口處加工一止口為φ160 mm深7mm，加工后其內(nèi)壁距格蘭螺絲孔9.5 mm；其余按原檢修工藝安裝即可，推力間隙仍為0.8～1.0 mm。另外加裝凝結(jié)冷卻水管路。根據(jù)以上原則和泵的實(shí)際情況，考慮泵的填料箱徑向空間較小，影響了機(jī)械密封的安裝，需要對填料函進(jìn)行改進(jìn)。經(jīng)過強(qiáng)度計算，加工后能夠滿足運(yùn)行要求。

2.2軸套改進(jìn)

泵軸不需要加工，將老式盤根套更換為帶螺旋套式機(jī)械密封的軸套，新軸套端面密封改為軸套與軸之間的密封，方便機(jī)械密封的安裝［6，7］。

2.3密封面的選用

選好密封面是改造成功與否的關(guān)鍵，所以根據(jù)給水泵的實(shí)際運(yùn)行情況，動靜摩擦副均采用硬質(zhì)合金。全合金密封面具有良好的耐磨性、耐熱性，它的使用壽命比普通的非金屬材料長2～3倍［8，9］。

2.4密封水系統(tǒng)

由于密封面采用全合金材料，需要一路1.0 MPa的密封冷卻水直接導(dǎo)入密封面。該密封水采用凝結(jié)水，可利用原來的盤根冷卻水來循環(huán)使用，這樣，可減少一路冷卻水，簡化了系統(tǒng)。密封冷卻水引自凝結(jié)泵出口母管，借助螺旋套的旋轉(zhuǎn)作用引入密封面。

2.5機(jī)械密封壓縮量的調(diào)整

為了保證機(jī)械密封的壓縮量在1～3 mm之間，傳統(tǒng)的方法是加工螺旋定位套、軸套或組合壓蓋，這種方法對加工精度要求高，質(zhì)量難以保證。另外，不同泵的實(shí)際結(jié)構(gòu)尺寸各有差別，加工后會影響機(jī)械密封的互換性。為此，取消組合壓蓋膠條的密封形式，在壓蓋處預(yù)留5 mm的壓縮量，通過調(diào)整此處墊片的厚度來實(shí)現(xiàn)壓縮量的調(diào)整。

3　機(jī)械密封安裝

機(jī)械密封是很精密的，所以在安裝時要特別加以注意，要盡量減少因人為因素造成泄漏，甚至造成設(shè)備的損壞。因此，必須在正確的安裝工藝指導(dǎo)下進(jìn)行安裝，具體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

3.1裝配前的準(zhǔn)備工作

首先，對機(jī)械密封進(jìn)行檢驗(yàn)，檢查機(jī)械密封各零件的配合尺寸、表面粗糙度、平行度是否符合設(shè)計要求；檢查膠圈是否齊全、尺寸是否合適；組合壓蓋密封水倒入口內(nèi)清潔，保持泄水口暢通。其次，要進(jìn)行試裝。靜環(huán)鑲?cè)虢M合壓蓋不能有卡阻，用手壓緊靜環(huán)時要能壓動，并且活動平滑；動環(huán)鑲?cè)攵ㄎ惶讜r相對軸套軸向切面的平行度不得大于0.02 mm；軸套與軸要進(jìn)行試裝，間隙不得大于0.03 mm，相對于軸中心的同軸度不得大于0.02 mm。最后，校合機(jī)械密封與泵的組裝尺寸，檢查軸向定位，確定壓縮量的調(diào)整墊。

圖1　機(jī)械密封結(jié)構(gòu)示意圖

3.2組裝

結(jié)合泵組大修，小裝前將準(zhǔn)備工作做好，將新軸套按原工藝組裝在泵軸上，并做動平衡。在泵整體安裝就位后，測量組合壓蓋與軸套端部尺寸，根據(jù)機(jī)械密封的壓縮量配出調(diào)整墊的厚度。在緊固機(jī)械密封壓蓋的4個螺栓時，要使壓蓋內(nèi)孔與軸的四周間隙均勻，保證靜環(huán)對中。安裝密封冷卻水系統(tǒng)。在確定機(jī)封壓縮量時，一定先根據(jù)軸向總位移量、1/2軸向總位移量、推力間隙的實(shí)際值來確定。

3.3調(diào)試中應(yīng)注意的問題

①在泵安裝好后，進(jìn)行水密試驗(yàn)，若有輕微泄漏，可盤動聯(lián)軸節(jié)，觀察泵軸的擺動和軸向竄動對機(jī)械密封的影響，至泄漏量小于5～10滴/min為合格。若泄漏仍很嚴(yán)重，則要進(jìn)一步檢查。盤動泵軸時應(yīng)輕松靈活，少盤軸為宜，如果盤動很重，應(yīng)檢查相關(guān)裝配尺寸是否合格。

②在泵正常運(yùn)行前，應(yīng)檢查密封冷卻水是否已經(jīng)接通，并且保證在0.9～1.0 MPa。這樣可使泵介質(zhì)水不至于向密封冷卻水內(nèi)流動，同時密封冷卻水壓也不至于過高，以免造成密封壓蓋的泄漏。

③泵其它部件正常后，可啟動泵組，檢查密封部位溫升是否正常，如有輕微泄漏現(xiàn)象，可以跑合一段時間，使端面貼合得更加緊密均勻，待泄漏逐漸減小為止。如果運(yùn)行1～3 h泄漏仍不減小，則需要停車檢查，監(jiān)測機(jī)械密封端蓋溫度低于60℃為宜。

4　改造后的效果

改造后取得了良好效果，見表1。

表1　改造前后比較表

5　改造經(jīng)驗(yàn)

通過對DG型給水泵的改造，不僅提高了設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性，減少了維護(hù)量，創(chuàng)造了經(jīng)濟(jì)效益，同時為此類設(shè)備的改造積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。

①全合金機(jī)械密封壓縮量的調(diào)整。全合金密封面的機(jī)械密封，彈簧壓縮量的調(diào)整不宜過大，過大會降低使用壽命，一般控制在2.0～3.0 mm以內(nèi)。

②裝配工藝的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。由于機(jī)械密封裝配較為復(fù)雜，中間環(huán)節(jié)較多，所以對每項(xiàng)工作都要嚴(yán)格控制。動環(huán)裝入螺旋定位套后，一定要保證定位套軸向切面的平行度小于0.02 mm；大端蓋的止口相對泵軸外圓的同軸度小于0.10 mm，平行度小于0.05 mm；靜環(huán)和組合壓蓋安裝要保證與泵軸的同軸度小于0.10 mm。通過以上幾點(diǎn)的控制，可以保證密封面達(dá)到最小的徑向跳動，提高密封效果［10］。

③泵的劇烈振動會降低機(jī)械密封的使用壽命，所以在泵組裝時要嚴(yán)格工藝標(biāo)準(zhǔn)。如：葉輪的平衡、電動機(jī)輸出軸與泵軸的同軸度、軸承的裝配、轉(zhuǎn)子各部件的配合是否有松動等，對這些容易引起振動的因素都要嚴(yán)格控制，使機(jī)械密封有一個良好的運(yùn)行工況。

6　結(jié)論

老式填料密封的機(jī)械損失約占泵功率的1%～3%，而采用機(jī)械密封后損失很小，約是填料密封的5%～10%，這樣對節(jié)能降耗、提高泵的效率都大有好處。而且，老式填料密封過大的摩擦，不僅容易使填料發(fā)熱燒毀，并且會造成泵的振動，降低軸承的使用壽命，所以老式填料密封改機(jī)械密封是節(jié)能降耗、提高設(shè)備可靠性的必由之路。隨著機(jī)械密封制造、加工工藝的提高，設(shè)計的不斷完善，安裝方法的日益方便，其已在越來越廣泛的范圍內(nèi)得以應(yīng)用［11-13］。

［1］沈陽水泵研究所，中國農(nóng)業(yè)機(jī)械化科學(xué)研究所.葉片泵設(shè)計手冊［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1983.

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［13］呂紅麗，劉坤.淺談填料密封的泄露及預(yù)防［J］.化工科技市場，2008（1）：22-23.

Due to large mechanical loss of packing seal，it is better to use mechanical seal instead of packing seal in order to save energy.Via improvement of the stuffing box and sleeve，selection of sealing surface，adjustment of the amount of compression for mechanical seal it was available to change the packing seal into mechanical seal for feed water pump.After transformation，the effect is significant with effective saving of energy and improved efficiency of the pump.

給水泵；填料；機(jī)械密封；改造

Feed Water Pump；Packing；MechanicalSeal；Transformation

TH113；TB42

B

1672-0555（2016）02-058-03

2016年1月

李猛（1983—），男，工程碩士，主要從事水泵設(shè)計、制造工作