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機械技術問題解答 => 泵機旋轉密封解決方案解析

發(fā)布日期：[2014-8-13] 共閱[2372]次

各種工藝工業(yè)均依靠眾多泵機的可靠運行來維持工廠的生產效
率。要做到這一點，這些泵機必須經過妥善的密封處理，以防工
藝流體出現泄漏和污染。同時，這些泵機還必須能夠處理系統混
亂、在通常較嚴苛的條件下運行、容易安裝并且在整個使用壽命
期限內提供較低的總擁有成本。
　　機械密封和壓緊填料是兩種最常見的泵機密封方法。令人遺
憾的是，這兩種常見的解決方案均無法滿足上述各種要求。雖然
機械密封能夠提供足夠的密封性能，但容易發(fā)生泄漏以及產生隱
性成本，并且可能在事先毫無征兆的情況下，出現瞬時故障。此
外，當機械密封出現故障時，它們往往是無法修復的。由于可能
突然出現意想不到的故障這一弱點，許多工廠均備有備用泵，以
最大限度地減少業(yè)務中斷時間。
　　機械密封可能受到許多不利因素的影響，包括泵軸徑向跳
動、振動、易磨損和粘性介質、氣蝕和空氣滯留等。若不及時糾
正，上述任何因素均可能會導致機械密封出現故障（見圖1）。如
果泵軸出現過度徑向跳動，則需要重新調整或者更換軸承，這兩
種方法的成本都很高昂。雖然我們可以安裝伸縮接頭來抑制振
動，但伸縮接頭不僅成本昂貴，而且需要投入大量人工。
　　雙機械密封通常在易磨損服務中用于泵機，但工藝介質侵入
可能會導致它們出現故障。雙機械密封不應當使用在涉及粘性介
質的應用中，也不建議將它們用于可能受到內部氣蝕影響的泵機
中。排出空氣以及消除工藝流體中夾帶的空氣氣泡均需要改變介
質和沖洗水的輸送路線，并清洗泵機填料盒。
　　需要沖洗的機械密封無法承受干燥條件，還可能受到損害其
表面的顆粒物質所造成的污染。大多數機械密封都是整體式的，
因此，安裝這些機械密封時需要將泵機關閉，并將泵機拆開。此
外，這些復雜密封的安裝通常還需要生產商提供現場技術支持。
　　壓緊填料
　　在機械密封出現之前，最常見的泵機密封方法是采用壓緊填
料。壓緊填料目前仍在使用，但與機械密封一樣，壓緊填料具有
許多缺點，其中最顯著的缺點就是過量的水消耗。值得注意的
是，一些壓緊填料用戶似乎更關心如何分流泄漏，而不是阻止泄
漏。
　　某些類型的填料組件必須進行沖洗，以防止它們過熱，并使
填料軸界面保持潤滑（見圖2）。使用這類填料組件時，耗水量可
能多達每分鐘七加侖，并且必須將沖洗水從工藝流體中去除，并
加以處理。這種去除和處理工藝需要成本昂貴的設備，并且會導
致生產率損失。如果將工藝流體而不是沖洗水用于潤滑系統，任
何流體損失通常都是無法恢復的。
　　填料組件的密封動力學涉及壓緊和徑向膨脹，從而導致在填
料與泵軸之間產生摩擦。為克服由此產生的阻力，一臺配備平衡
式機械密封的泵機可能需要消耗多達兩倍的功耗。此外，過度徑
向膨脹還可能會引起泵軸磨損，導致需要更換泵軸或者安裝新的
軸套。
　　盡管存在這些限制，但壓緊填料組件通常仍然是比機械機密
更可取的選擇。壓緊填料組件很少會在事先不發(fā)出警示信號的情
況下突然出現故障。我們可以對壓緊填料組件進行調整，從而使
其能夠比機械密封更有效地控制泄漏以及承受泵軸徑向跳動、振
動、磨損、氣蝕和沖洗水損耗等不良影響。此外，壓緊填料組件
還非常容易安裝，并且不同于機械密封必須提供給精確尺寸的泵
機，我們可以采用標準繞軸填料重新進行填充。
　　旋轉密封
　　沖洗易磨損服務中，旋轉軸密封系統的性能優(yōu)于機械密封和
壓緊填料組件，其無需用水潤滑密封件表面。相反，它與密封室
里的軸表面形成軸承關系，從而將工藝介質從填料盒中排除（見
圖3）。這種徑向軸承對軸表面的設計不僅價格便宜，而且比傳統
的機械密封更有效，可提供涼爽、干燥的運行，并且將介質稀釋
保持在最低限度內。旋轉密封僅需要填料組件一半的功耗，與平
衡式機械密封一樣高效節(jié)能，并且比類似壓緊填料的沖洗耗水量
少60倍。
　　此外，旋轉密封的安裝僅需一小時，而機械密封的安裝往往
需要兩到三小時。并且，旋轉密封的安裝無需特殊設備或啟動調
整，我們可以在泵機運行期間，對旋轉密封件進行調整，以有效
控制泄漏。
　　一家化學工廠使用旋轉密封取代其鹽水系統中ANSI泵機的機
械密封件。這家工廠一直采用雙機械鈦制密封件，每個密封件的
成本為1500美元，其在腐蝕性介質中僅可持續(xù)使用六個星期，導
致該工廠僅在密封件上每年就需花費超過100，000美元。而旋轉
密封件僅花費所取代的機械密封件的一小部分成本，但持續(xù)使用
時間比該機械密封件的長達三倍，從而使該工廠每年能夠節(jié)省超
過100，000美元。同時，這一密封件轉換還增加了設備的"正常運
行時間"，并且使該工廠的運行更安全。
　　一家大型造紙廠過去在其浸煮器泵機中一直使用壓緊填料和
機械密封，轉為使用旋轉密封后，每年每臺泵機幾乎可節(jié)省17，
000美元。介質的易腐蝕和易磨損性質逐漸導致機械密封出現滲
漏，同時還必須去除和處理大量沖洗水。每年每臺泵機的沖洗水
及其去除和處理的總成本超過20，000美元。旋轉密封使該工廠的
耗水量減少70%，并使維護間隔時間延長了三倍。
　　旋轉密封在各種工藝應用中可能永遠不會取代機械密封和傳
統的壓緊填料，但它們在那些涉及磨損和腐蝕環(huán)境的應用中將成
為更佳選擇。在這些條件下，它們可提供更可靠、更經濟實惠的
性能，并且維護需求、耗水量和災難性故障風險均顯著減少。


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