【摘　要】 針對現場問題，對配用機械密封的雜質泵軸封腔體后護板結構進行了分析，并通過幾種改進方案，不斷提高后護板及機械密封的使用壽命。

　　【關鍵詞】 雜質泵 機械密封 后護板 結構

　　一、前言

　　泵內流體和泵外大氣之間存在著壓差，流體沿著軸和殼體間的間隙向外泄漏，為此需設密封裝置。機械密封具有無泄漏、壽命長和消耗功率少等特點。由于在一些工況輸送的漿體具有腐蝕性，所以在一些對泄漏要求較高的行業都采用密封效果好的機械密封。（相關閱讀：強腐蝕、高溫、高壓、低溫介質下，機械密封如何選型?）

　　集裝式機械密封具有拆檢方便、使用可靠以及裝配精度高等優點，在渣漿泵、脫硫泵等雜質泵配套的軸封形式中普遍被采用。集裝式機械密封的摩擦副需要通過漿液冷卻潤滑。為了提高集裝式機械密封的使用壽命，密封腔體設計成大空間敞口式、外裝配結構型式，不僅能很好地對機封摩擦副起到冷卻潤滑作用，而且設備停止運轉時，漿液完全排出，不在密封腔部位產生堆積，避免漿液流動不暢或漿液沉積，因而不會直接導致摩擦副溫度升高并加快損壞。

　　二、出現問題及原因分析

　　配用集裝機械密封的雜質泵結構如圖1所示。泵在使用過程中，不同程度地出現了后護板個別部位及機封靜環座沖刷嚴重，造成使用壽命短，更換備件頻繁的問題，尤其是輸送高密度漿液或者泵轉速較高的情況，磨損情況尤其明顯。

　　某氧化鋁廠脫硫系統中使用的500DT脫硫循環泵，輸送漿液介質為石膏漿液，固體含量15%～30%，最大密度為1.22kg/m3，通常密度為1.15kg/m3，泵最高轉速743r/min，在運行2個月后，出現機封漏漿情況，檢修后發現，后護板及機封靜環部件磨損嚴重，具體磨損情況如圖2所示。

　　通過分析認為：由于渣漿泵、脫硫泵等雜質泵輸送的漿液中一般均含有一定比例的固體顆粒，當泵在高轉速運轉時，密封腔內的固體顆粒將隨葉輪的后蓋板、機械密封動環部件做高速旋轉圓周轉動，對機械密封靜環部件、密封腔內壁將產生嚴重的磨損和沖刷。敞口結構后護板處的流動如圖3所示，可以看出，漿液在后護板處隨著葉輪旋轉而具有旋轉分量，在后護板空腔內不停旋轉，對后護板及浸沒在漿液中的機封部件進行沖刷，導致失效過快。

　　三、后護板結構改進

　　為解決上述問題，對后護板的結構進行了幾種改進嘗試，并通過試驗及在用戶現場實際應用，比較各部件的磨損情況及使用壽命。

　　1. 調整后護板敞口尺寸與葉輪背葉片尺寸從圖4可看出，當后護板敞口尺寸D 1大于葉輪背葉片直徑D 2時，葉輪背葉片旋轉帶動了漿液旋轉，會直接帶動后護板空腔里面的漿液一起旋轉，對后護板腔體造成沖刷。將D 1與D 2調整到合適位置，使D 1≤D 2，這

　　樣可降低由于葉輪背葉片引起的漿液旋轉。應用于現場后，有一定的效果，但對于轉速稍高一些的泵型，則磨損還是較快。可見，此方法可以消除背葉片直接帶動漿液旋轉帶來的沖刷，但葉輪旋轉引起的漿液流動旋轉則依然存在，而且由于葉輪旋轉引起的沖刷占主導地位，所以效果不太明顯。

　　2. 調整后護板敞口角度

　　漿液在后護板敞口結構帶壓力旋轉的情況，類似于漿液在旋流器中的流動特點，漿液旋轉的切向速度隨著旋轉半徑的減小而逐步增大，并且切向速度與錐角和長度都有關系。在長度一致的情況下，錐角越大，切向速度變化越明顯，錐角φ≤20°時，切向速度變化平穩，基本保持恒定。由于部件的磨損與速度的關系很大，一般是與速度比值成幾次方的關系。

　　針對此情況，將密封腔設計敞口角度減小，降低切向速度，同時設計成雙角度結構，促使含有固體顆粒的漿體旋轉位置發生變化，減輕對機械密封靜環部件的磨損和沖刷，結構如圖5所示。

　　改進后，直接在500DT原磨損泵位運行試驗，各項參數都不變，結果顯示，原后護板及機封使用2～3個月就需要更換，現在運行8個月，后護板磨穿漏漿，壽命提高了近6個月，且機封座部件磨損輕微，此次改進表明使用效果良好，很大地改善了運行情況(見圖6)。

　　3. 后護板加設固定導葉

　　由于對后護板產生磨損的根源是漿液在腔體中的旋轉，所以為了阻止漿液在腔體內高速旋轉，在以上兩種改進的基礎上，在后護板腔體內壁上加設了穩流導葉，對漿液起到防旋作用，阻止漿液高速旋轉，減少對密封腔和機械密封靜環部件的磨損、沖刷。根據不同泵型后護板尺寸及錐度不同，穩流導葉數量取3～6個，導葉隔板長度設計略小于敞口長度，高度依照錐度變化，如圖7所示。

　　a)結構圖 b)模型圖

　　1—機械密封 2—穩流板 3—后護板 4—葉輪

　　在原泵位更換加設穩流導葉后的后護板運行，使用8個月后拆檢，后護板磨損輕微，機封無磨損，還可以繼續裝機使用，此結構改進達到了預期的效果，大大延長了使用壽命。使用8個月后磨損情況如圖8所示。

　　四、總結

　　通過加設穩流導葉的結構，能很好地改善雜質泵配用集裝機封時后護板及機封座部件磨損快的情況，同時要充分考慮后護板敞口與葉輪背葉片的徑向尺寸以及后護板敞口角度取值，使用效果更佳。此方法可應用于各種雜質泵密封腔體部位，可廣泛應用于電力、化工、脫硫、冶金、石化、礦山和氧化鋁等行業。該方案的采用，可大幅度地提高泵件及機封使用壽命，降低檢修頻率，很好地保證生產正常運轉。

　　參考文獻

　　[1]關醒凡.現代泵理論與設計[M].北京：中國宇航出版社，2011.

　　[2]彭榮任，叢桂芝，白守義，等.重介質旋流器選煤[M].北京：冶金工業出版社，1998

　　文章來源：石家莊工業泵廠有限公司 (河北石家莊 050100) 路春謙

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