摘 要：近些年來由于機械密封的廣泛使用，使得許多泵類生產廠家以基本完成了升級改造，更新出以機械密封為主的新一代泵類產品。其產品以更加節能，極佳的密封效果為特點廣泛推行于市場。90 年代以前的產品主要以盤根填料式密封為主。雖經過了多年的使用一般的使用廠家都積累了較為豐富的運行維護經驗，但與現在的新一代產品相比，缺乏了明顯的競爭優勢。給使用廠家增加了不必要的成本開支外，還對維護人員和清潔文明生產制造帶來諸多不便。因此如何在不增加大的成本投入下實現升級換代，已成為非常有價值的一個技術課題。
關鍵詞：機械密封; 盤根密封; 水泵; 工作原理
引言
主要針對早期成立的火力發電廠或與流體類有關的工廠、泵站等設備設施，各類水泵、 油泵、 酸堿泵等泵類的密封升級改造。
1 盤根密封的工作原理和機械密封的工作原理
1.1 盤根密封的工作原理
盤根密封原理主要在于軸承效應和迷宮效應。盤根的軸承效應是指在盤根填料和軸之間，會因為張力的作用形成一層液膜，使盤根填料和軸形成類似于滑動軸承的關系，這樣盤根填料和軸就不會因為過度摩擦而出現磨損。盤根的迷宮效應則是指軸的表面平整程度無法達到圍觀水平，盤根和軸只能部分貼合而做不到完全貼合，在盤根和軸之間永遠存在著極為微小的間隙，這些間隙就形成了迷宮帶，介質在其中被多次節流，而達到密封的作用。
1.2 機械密封的工作原理
機械密封是靠一對或數對垂直于軸做相對滑動的端面在流體壓力和補償機構的彈力或磁力作用下，保持貼合并配以輔助密封(O 型密封圈)，達到阻漏的軸封裝置。是依靠彈性元件對動、 靜環端面密封副的預緊和介質壓力與彈性元件壓力的壓緊而達到密封的軸向端面密封裝置。其中動環和靜環的端面組成一對摩擦副，動環靠密封室中液體的壓力和彈性元件的推力使其壓緊在靜環的端面上，并在兩環端面上產生適當的比壓和保持一層極薄的液體膜而達到密封的作用，機械密封又稱為端面密封。
2 機械密封的優缺點
2.1 機械密封的優點
( 1 )密封效果好，可達到無泄漏;( 2 )使用壽命長;( 3)減少泵軸的磨損;( 4 )適用范圍廣可在目前常用的介質、 溫度、壓力、 轉速不同軸頸下使用;( 5 )節電效果明顯。
2.2 機械密封的缺點
( 1)結構復雜零件多;( 2 )對軸向和徑向跳動要求高，增加了泵的加工成本;( 3)損壞后維修不便;( 4 )選型要求高須根據介質的物理和化學性質，工藝參數及安裝密封的空間來選擇合適的結構形式密封。
3 實際改造成型范例
牡丹江北方水泥有限公司發電車間，是成立于 2000 年的水泥廠自備電站，擁有裝機容量 12MW 汽輪發電機組的火力發電廠。 配備一臺 45 噸循環流化床中溫中壓鍋爐，和一臺 20 噸的中溫中壓余熱鍋爐。2010 年實施了純低溫余熱改造，廢掉兩臺中溫中壓鍋爐，新建四臺純低溫余熱鍋爐，通過改造將 12MW 中壓汽輪發電機組，改造為9MW 低溫低壓發電機組。實現了從燃煤電廠到純余熱電廠的轉型。為了降低改造成本，留用了很多原有設備，尤其水泵類設備 90%仍然采用原設備。
在新增的水泵中全部采用了機械密封，與原有水泵的盤根密封形成了鮮明的對比：(1)機械密封與盤根密封在密封性能上，機械密封要比盤根密封漏泄量小的多，僅為盤根密封漏泄量的 1%。(2)使用壽命長，兩年以內無需更換，以往盤根密封每 60 天左右就要進行一次更換。(3)消耗功率較少同比盤根密封省電 5%以上。(4)減少了軸或軸承的磨損。通過摸索對比先后將車間的兩臺循環水泵、兩臺射水泵、凝結水泵共 6 臺泵進行了進行密封改造。改造后均收到了良好的效果。
3.1 循環水泵(20HBA)在未改為機械密封前，每年至少要更換 4次油盤根，每次更換量在 1 公斤左右，市場價格 30 元.，由于盤根磨損所致 3 年左右需更換一根水泵軸及配套軸瓦，費用在 7000 元左右，不計人工費用每臺水泵每年消耗在 2500 元左右。而改為機械密封后費用方面每臺泵的機械密封價格在 600 元左右，至少一個大修期在 3年以上，由于摩擦阻力的降低使電耗每小時下降 8 度，全年節電在58000 度，降低成本 3 萬元左右。因此機械密封于盤根密封相比優勢十分明顯。
3.2 凝結水泵(4N6)由于泵的功率較小，改造前后最大的變化是除每年可節約少量電費和維護費用外，最主要的是使凝結泵的穩定性得以大幅提升，原盤根密封時，由于盤根磨損經常出現漏真空不打水現象，嚴重威脅汽輪機的安全穩定運行，同時造成凝結水中含氧量升高，腐蝕熱力設備。更換了機械密封后，經過兩年多的運行，未發生一起因軸端漏真空而影響主機設備運行的情況，使設備的可靠性系數得以大幅提高，保證了機組安全經濟運行。
3.3 射水泵(IS-125-100-200)在未改為機械密封前，每年至少要更換 4 次油盤根，每次更換量在 0.3 公斤左右，市場價格 30 元.，由于盤根磨損所致 5 年左右需更換一根水泵軸及配套軸瓦，費用在 1500元左右，不計人工費用每臺水泵每年消耗在 350 元左右。1 套配套機械密封的價格在 150 元左右，可使用 4 年左右，平均每年維護費用在40 元，遠低于盤根密封的維護費用。同時可年節電 10800 度，降低成本 5400 元。
4 結束語
綜合上述成功的改造范例，改造后的密封，結構可靠，運行中基本不漏，維護量少，并且節電效果明顯。同時提高了密封性能，節省了檢修費用。這些都保證了設備長周期，經濟，高效運轉，因此，機械密封適合全面推廣。
參考文獻
[1]顧永泉.機械密封實用技術[M].北京機械工業出版社，2002.
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