转炉系统洗涤泵机械密封合理选型

陈光全 李继伟

武钢有限检修中心 湖北武汉 430083

随着新技术、新工艺、新材料的不断发展和完善，水泵填料密封形式的改进和更新已是大势所趋，在众多的密封件种类中，机械密封有着工作可靠、泄漏量少、使用寿命长、适用范围广等优点，在工业领域中获得了广泛的应用[1]。近年来供排水系统的各类水泵中约有70%的已改为了机械密封，由于机械密封在各类水泵中的不断应用和推广，有效地杜绝了各类工作介质的“跑、冒、滴、漏”现象，不仅有效地减少了水泵因泄漏而衍生的各类设备故障，而且使水泵效率得到提高。由此可见，从节约能源和提高效率的意义上讲，机械密封的推广应用意义深远而重要。

1 选题理由

三炼钢厂转炉系统有洗涤泵五台，设计运行状况为三转两备，其水泵的参数如下：

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

洗涤泵主要由泵座，转子及泵壳等三大部分所组成。其中转子是由主轴、叶轮、口环、轴套、机械密封、机封压盖、挡水环、轴承、轴承盒等零、部件所组成[2]。洗涤泵投入运行后不久就出现水泵故障频繁，基本上每台运行台时不足2800小时，就会出现各种类型的设备故障，常见的故障有：

（1）运行流量不足；（2）运行压力不足；（3）机械密封泄漏；（4）轴承损坏。

经过分析我们发现，洗涤泵流量与压力不足的故障，主要是运行工艺及环境所造成，因此很难得到改善。而机械密封泄漏与轴承损坏的故障，主要是水泵密封的原因所造成的，则可以通过合理的机械密封选型解决密封的问题[3]。水泵机械密封泄露的问题得到解决后，运行时就不会出现：

（1）水泵介质泄漏量大；（2）接水槽的排水孔不能及时排放；（3）介质将流进轴承盒造成轴承润滑油（锂基润滑脂）乳化等问题，从而解决洗涤泵轴承频繁损坏的故障。

2 对策与实施

针对原机械密封所存在的问题：

①动静环“O”型圈易老化；②轴套推环及弹簧结垢动环易卡死；③动环静环易磨损，破裂和刮伤。由此，决定对机械密封重新选型。

（1）由于原机械密封的动环的材质是碳化硅，静环浸渍碳石墨已经不能满足工况的要求，所以，对动静环的重新选型，为了重新选择动静环的材质能满足工况的要求，现选择了：

①树脂浸渍碳石墨；②金属浸渍碳石墨；③钨铬钴合金堆焊蒙乃尔；④耐蚀高镍铸铁；⑤碳化硅等五种不同的材质进行多次实验对比，其对比结果如表1，在类似工况下的使用寿命进行比较。

根据以上实验结果，决定选择钨铬钴堆焊蒙乃尔（俗称硬质合金）；作为动静环的基础材料，钨铬钴堆焊蒙乃尔不但耐腐蚀，而且耐磨损，机械强度高，不易破损，抗刮削能力强。

表1 常见机械密封动静环材质对比表

（2）因为原动环密封圈，静环密封圈以及机械密封压盖密封圈是丁晴橡胶，在长期高温环境极易老化，因此，对上述密封圈的材质进行重新选择，选择后的密封圈的材质为聚四氟乙烯。

聚四氟乙烯有四大优点：

①耐高温，最高温度可达270度；②抗腐蚀性强；③耐老化；④有自润滑性，不易结垢。

（3）在结构形式上也进行了改进：由原来的普通多弹簧型改为聚四氟乙烯波纹管形，其选择的型号为AL-90。

聚四氟乙烯波纹管式机械密封的结构是由金属喷涂聚四氟乙烯波纹管、动环、静环、动环座及聚四氟乙烯护套。以及，动静环密封圈、静环密封圈、动环定位环、静环座等部件组成。因为聚四氟乙烯有良好的自润滑性能，所以，聚四氟乙烯护套及金属喷涂聚四氟乙烯波纹管都不易结垢，同时聚四氟乙烯波纹管护套将水泵的工作介质与轴套隔开，当动环、波纹管、动环座在护套作轴向自由运动时，不会因锈蚀、结垢等因素而出现卡死现象，因此，当转子产生轴向串动或动环及动环座受到压力冲击时，动环摩擦副之间所产生的间隙，能长期有效地得到即时的补偿。从而，确保机械密封在相当长的时间内无泄漏。

3 实施效果

经过上述机械密封合理选型后，三炼钢厂转炉系统洗涤泵的机械密封泄漏、轴承损坏频繁的问题已得到彻底的改善，洗涤泵的运行寿命由原来的三个月延长到一年以上，不仅大大的减少了检修所带来的备件消耗、劳力支出，而且为机械密封在不同工作环境下的应用积累了宝贵经验！