轉爐系統洗滌泵機械密封合理選型

陳光全 李繼偉

武鋼有限檢修中心 湖北武漢 430083

隨著新技術、新工藝、新材料的不斷發展和完善，水泵填料密封形式的改進和更新已是大勢所趨，在眾多的密封件種類中，機械密封有著工作可靠、泄漏量少、使用壽命長、適用范圍廣等優點，在工業領域中獲得了廣泛的應用[1]。近年來供排水系統的各類水泵中約有70%的已改為了機械密封，由于機械密封在各類水泵中的不斷應用和推廣，有效地杜絕了各類工作介質的“跑、冒、滴、漏”現象，不僅有效地減少了水泵因泄漏而衍生的各類設備故障，而且使水泵效率得到提高。由此可見，從節約能源和提高效率的意義上講，機械密封的推廣應用意義深遠而重要。

1 選題理由

三煉鋼廠轉爐系統有洗滌泵五臺，設計運行狀況為三轉兩備，其水泵的參數如下：

型號：300s-90；流量：700m3/h；揚程：90m；功率：315KW。

洗滌泵主要由泵座，轉子及泵殼等三大部分所組成。其中轉子是由主軸、葉輪、口環、軸套、機械密封、機封壓蓋、擋水環、軸承、軸承盒等零、部件所組成[2]。洗滌泵投入運行后不久就出現水泵故障頻繁，基本上每臺運行臺時不足2800小時，就會出現各種類型的設備故障，常見的故障有：

（1）運行流量不足；（2）運行壓力不足；（3）機械密封泄漏；（4）軸承損壞。

經過分析我們發現，洗滌泵流量與壓力不足的故障，主要是運行工藝及環境所造成，因此很難得到改善。而機械密封泄漏與軸承損壞的故障，主要是水泵密封的原因所造成的，則可以通過合理的機械密封選型解決密封的問題[3]。水泵機械密封泄露的問題得到解決后，運行時就不會出現：

（1）水泵介質泄漏量大；（2）接水槽的排水孔不能及時排放；（3）介質將流進軸承盒造成軸承潤滑油（鋰基潤滑脂）乳化等問題，從而解決洗滌泵軸承頻繁損壞的故障。

2 對策與實施

針對原機械密封所存在的問題：

①動靜環“O”型圈易老化；②軸套推環及彈簧結垢動環易卡死；③動環靜環易磨損，破裂和刮傷。由此，決定對機械密封重新選型。

（1）由于原機械密封的動環的材質是碳化硅，靜環浸漬碳石墨已經不能滿足工況的要求，所以，對動靜環的重新選型，為了重新選擇動靜環的材質能滿足工況的要求，現選擇了：

①樹脂浸漬碳石墨；②金屬浸漬碳石墨；③鎢鉻鈷合金堆焊蒙乃爾；④耐蝕高鎳鑄鐵；⑤碳化硅等五種不同的材質進行多次實驗對比，其對比結果如表1，在類似工況下的使用壽命進行比較。

根據以上實驗結果，決定選擇鎢鉻鈷堆焊蒙乃爾（俗稱硬質合金）；作為動靜環的基礎材料，鎢鉻鈷堆焊蒙乃爾不但耐腐蝕，而且耐磨損，機械強度高，不易破損，抗刮削能力強。

表1 常見機械密封動靜環材質對比表

（2）因為原動環密封圈，靜環密封圈以及機械密封壓蓋密封圈是丁晴橡膠，在長期高溫環境極易老化，因此，對上述密封圈的材質進行重新選擇，選擇后的密封圈的材質為聚四氟乙烯。

聚四氟乙烯有四大優點：

①耐高溫，最高溫度可達270度；②抗腐蝕性強；③耐老化；④有自潤滑性，不易結垢。

（3）在結構形式上也進行了改進：由原來的普通多彈簧型改為聚四氟乙烯波紋管形，其選擇的型號為AL-90。

聚四氟乙烯波紋管式機械密封的結構是由金屬噴涂聚四氟乙烯波紋管、動環、靜環、動環座及聚四氟乙烯護套。以及，動靜環密封圈、靜環密封圈、動環定位環、靜環座等部件組成。因為聚四氟乙烯有良好的自潤滑性能，所以，聚四氟乙烯護套及金屬噴涂聚四氟乙烯波紋管都不易結垢，同時聚四氟乙烯波紋管護套將水泵的工作介質與軸套隔開，當動環、波紋管、動環座在護套作軸向自由運動時，不會因銹蝕、結垢等因素而出現卡死現象，因此，當轉子產生軸向串動或動環及動環座受到壓力沖擊時，動環摩擦副之間所產生的間隙，能長期有效地得到即時的補償。從而，確保機械密封在相當長的時間內無泄漏。

3 實施效果

經過上述機械密封合理選型后，三煉鋼廠轉爐系統洗滌泵的機械密封泄漏、軸承損壞頻繁的問題已得到徹底的改善，洗滌泵的運行壽命由原來的三個月延長到一年以上，不僅大大的減少了檢修所帶來的備件消耗、勞力支出，而且為機械密封在不同工作環境下的應用積累了寶貴經驗！