動(dòng)力密封的泄漏原因和解決方法

郭輝

（廣西金河礦業(yè)股份有限公司，廣西河池 547000）

0 引言

某冶化廠生產(chǎn)能力為電解鋅每年6 萬t，生產(chǎn)系統(tǒng)主要使用UHB-ZK 系列耐腐耐磨離心泵，軸封為K 型動(dòng)力密封。在長期的使用過程中發(fā)現(xiàn)，密封泄漏成為泵類維修的主要原因，為了降低維修頻率，提高密封件使用壽命，我們認(rèn)真分析了該密封的特點(diǎn)，總結(jié)了在日常使用、運(yùn)行維護(hù)時(shí)各方面的經(jīng)驗(yàn)。

1 K 型動(dòng)力密封的工作原理

該密封主要由副葉輪與停車密封組成。工作時(shí)，由副葉輪工作中旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力使密封腔處于負(fù)壓狀態(tài)，從而阻止液體泄漏，此時(shí)停車密封并不起作用。橡膠油封的唇口因負(fù)壓而松開，與軸套間保持一定的間隙，以減小兩部件之間的摩擦，從而延長了使用壽命；停機(jī)時(shí)，由于副葉輪停止旋轉(zhuǎn)，密封腔的壓力由負(fù)壓變?yōu)檎龎?，停車密封開始工作，橡膠油封的唇口在壓力作用下緊緊包住軸套，防止液體流出，從而達(dá)到密封目的。若輸送介質(zhì)允許滲入冷卻水，可選用帶冷卻水K 型動(dòng)力密封，即可延長油封的使用壽命（冷卻水通常為潔凈的自來水，壓力通常在0.05 MPa 以內(nèi)）。該類型密封的油封采用氟橡膠制成，主要適用于輸送固體顆粒含量較大的料漿、含雜質(zhì)的腐蝕性介質(zhì)（該廠全部使用不帶冷卻水K 型動(dòng)力密封，結(jié)構(gòu)如圖1 所示）。

圖1 不帶冷卻水K 型動(dòng)力密封局部圖

2 實(shí)際使用中K 型動(dòng)力密封的性能特點(diǎn)

在長期的使用過程中，根據(jù)實(shí)際的使用情況，大致總結(jié)了該型密封的性能特點(diǎn)主要有：一是結(jié)構(gòu)簡單，維修技術(shù)要求低，使用方便；二是通用性好，既適用清液，也適用料漿的輸送；三是防腐性能好，幾乎是各類腐蝕性介質(zhì)均可使用。但也有很大的缺點(diǎn)：容易泄漏。在壓濾、凈化等工序，逼壓環(huán)境下使用，首次泄漏的時(shí)間主要集中在15～30 d左右。在物料輸送等常壓使用環(huán)境中，首次泄漏的時(shí)間為90～120 d 個(gè)月。經(jīng)過實(shí)際跟蹤統(tǒng)計(jì)，一般使用壓力較大的場合密封部件的使用壽命都明顯短于常壓使用環(huán)境中，根據(jù)以上情況的綜合分析，我們發(fā)現(xiàn)K 型動(dòng)力密封的壽命與使用環(huán)境的壓力密切相關(guān)。

3 實(shí)驗(yàn)分析

試驗(yàn)方法是在密封腔體上裝一正負(fù)壓力表，檢測密封腔壓力與密封部件壽命的關(guān)系;試驗(yàn)環(huán)境為：清液、常溫、循環(huán)輸送；試驗(yàn)條件為：軸套外徑60 mm，配三只唇形密封圈，轉(zhuǎn)速2 900 r/min，不設(shè)冷卻水，試驗(yàn)泵為UHB 系列耐腐耐磨砂漿泵。

試驗(yàn)結(jié)果為：當(dāng)密封部位的壓力在0.1 MPa 時(shí)，密封2 h 即損壞；當(dāng)密封部位的壓力在0.06 MPa 時(shí)，密封2 d即損壞；當(dāng)密封部位的壓力在0.02 MPa 時(shí)，密封壽命為6～12 d；當(dāng)密封部位的壓力在0.001 MPa 時(shí)，密封壽命為30 d；當(dāng)密封部位的壓力在-0.001 MPa 時(shí)，密封壽命為90～120 d；

4 泵使用時(shí)影響密封壽命的具體成因

根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)及理論分析表明泵出口的帶壓流體通過葉輪和泵殼之間的間隙的返流壓力是影響密封使用壽命的直接原因。而返流原因主要有以下幾種：

一是泵殼和葉輪間的間隙太大（一般大于3 mm，返流就較嚴(yán)重了），產(chǎn)生的原因有2 種：泵組裝時(shí)尺寸控制精度不高時(shí)產(chǎn)生；輸送物料的沖刷、磨損，使葉輪、泵殼等組件磨損，從而產(chǎn)生間隙增大，進(jìn)而使密封腔壓力增高，損壞密封。二是泵使用時(shí)的實(shí)際使用壓力高于設(shè)計(jì)額定壓力，泵常處于逼壓狀態(tài)，例如帶負(fù)載的壓濾泵等，密封損壞大多屬于這類情況。

5 延長密封使用壽命的具體方法

1）經(jīng)常更換新葉輪和泵殼，保證泵殼與葉輪間的間隙，小于3 mm，也能延長泵密封的壽命，但缺點(diǎn)是維修成本較高。

2）減少泵的持續(xù)逼壓運(yùn)行的時(shí)間。在泵的額定壓力一下運(yùn)行。

3）確保安裝符合工藝要求：（1）將葉輪拼帽拼緊后，檢查一下葉輪與泵體之間的間隙，將間隙控制在2 mm 左右；（2）安裝好泵蓋后，采用從出口處往里看的方法檢查泵蓋與葉輪之間的間隙，保證在2 mm 左右，若是高溫介質(zhì)，可將此間隙調(diào)整在2.5 mm 左右；（3）葉輪與泵體之間的間隙達(dá)不到以上要求的，可通過調(diào)整葉輪與軸套之間墊片的數(shù)量來進(jìn)行調(diào)節(jié)；（4）泵蓋與葉輪之間的間隙達(dá)不到以上要求的，可通過調(diào)整泵體與泵蓋之間墊片的數(shù)量來進(jìn)行調(diào)節(jié)。

6 結(jié)語

為使目前廣泛應(yīng)用的耐腐耐磨泵動(dòng)力密封的使用壽命增長，我們認(rèn)為在使用、維修等環(huán)節(jié)應(yīng)注意以下事項(xiàng)：使用時(shí)盡量注意實(shí)際使用壓力要低于泵的額定壓力；盡量少開悶泵，或少逼壓運(yùn)行，或開空泵，都能相對(duì)提高密封的使用壽命；安裝、維護(hù)時(shí)應(yīng)注意觀察葉輪的背葉片是否磨損，勤換葉輪，并調(diào)節(jié)好葉輪和泵殼的間隙，嚴(yán)格把控安裝關(guān)鍵尺寸。

［1］成大先.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004.

［2］呂瑞典.化工設(shè)備密封技術(shù)［M］.北京：石油工業(yè)出版社，2006.

［3］全國化工設(shè)備設(shè)計(jì)技術(shù)中心站機(jī)泵技術(shù)委員會(huì).工業(yè)泵選用手冊(cè)［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2011.