水泵作為給排水工程的動(dòng)力部分，在其運(yùn)行過(guò)程中，為防止高壓水通過(guò)軸與泵殼間的間隙向外大量流出及空氣從該處進(jìn)入泵內(nèi)，必須對(duì)間隙處加以密封，所以水泵密封方式直接影響水泵的運(yùn)行和經(jīng)濟(jì)效果。

　　(1)存在問(wèn)題及分析

　　水泵密封方式有常用盤(pán)根填料密封和機(jī)械金屬密封，這兩種常規(guī)的密封方式在水泵運(yùn)行過(guò)程中，都存在一定的問(wèn)題，給日常操作維修帶來(lái)困難。

　　①盤(pán)根填料密封 常用盤(pán)根填料密封是通過(guò)盤(pán)根壓蓋施于軸向壓力，使得盤(pán)根徑向產(chǎn)生擴(kuò)張壓力，并緊緊包在軸套上，從而形成密封。在盤(pán)根之間有一分水環(huán)與泵殼體相通，用于通人冷卻水。其作用有：冷卻盤(pán)根和軸套，防止盤(pán)根因摩擦發(fā)熱而燒損;一定程度上起到以水潤(rùn)滑的作用。

　　使用盤(pán)根密封時(shí)，隨著使用時(shí)間的延長(zhǎng)，要更換填料時(shí)因?yàn)榉炙h(huán)不易取出，不能更換分水環(huán)內(nèi)側(cè)的填料，這樣因?yàn)橥鈧?cè)更換而內(nèi)側(cè)無(wú)法更換，分水環(huán)被軸向壓力作用逐步壓入填料腔底部，使得分水環(huán)與冷卻水通道形成錯(cuò)位，造成無(wú)法形成冷卻作用，填料處于非正常使用狀態(tài)，加劇了填料與軸套的磨損，使得填料密封處于惡性循環(huán)狀態(tài)。

　　此外，填料是靜止的，而軸套是伴隨軸做高速旋轉(zhuǎn)的，盤(pán)根與軸套之間易產(chǎn)生相對(duì)摩擦，運(yùn)行過(guò)程中需要1 0%～l 5%的軸功率來(lái)克服這種有害摩擦。為了減少摩擦并把摩擦熱帶走，因此必須要有一定量的泄漏，另外摩擦對(duì)軸套的磨損亦相當(dāng)嚴(yán)重，每?jī)蓚€(gè)月就要更換軸套，這種磨損使得漏水日趨嚴(yán)重，泄漏的水進(jìn)入軸承座中，使得軸承因潤(rùn)滑不良，使用壽命大為降低。軸套、軸套背帽和軸長(zhǎng)期被水浸泡，極易生銹粘死而無(wú)法拆卸，有時(shí)甚至致使軸等備件報(bào)廢，給維修工作帶來(lái)相當(dāng)?shù)碾y度。

　　②機(jī)械金屬密封 化工泵軸與泵殼間的間隙還可通過(guò)機(jī)械金屬密封的方式，由固定軸套的動(dòng)環(huán)密封圈、密封腔中的靜環(huán)密封圈與主密封端面三處密封部位組成密封系統(tǒng)。在水泵運(yùn)行的過(guò)程中，靜環(huán)密封圈與動(dòng)環(huán)密封圈之間的端面間隙因有補(bǔ)償機(jī)構(gòu)可以調(diào)整，使兩個(gè)端面間隙很小，相互運(yùn)動(dòng)的兩個(gè)端面之間處于邊界潤(rùn)滑和半流體潤(rùn)滑狀態(tài)，從而達(dá)到密封的效果。這種密封方式雖然泄漏量相當(dāng)小，無(wú)需冷卻水，使用周期長(zhǎng)，一般可以達(dá)到一年以上，但是機(jī)械密封機(jī)構(gòu)很復(fù)雜，又是環(huán)狀零件，安裝時(shí)技術(shù)要求很高，稍有偏差對(duì)水泵運(yùn)行影響很大;檢修時(shí)必須對(duì)水泵解體才能進(jìn)行，使得檢修工作量大為增加。機(jī)械密封零配件機(jī)械制造加工工藝亦因其工藝技術(shù)要求非常高而煩瑣復(fù)雜，使得機(jī)械密封的成套造價(jià)很高，一套一般都在萬(wàn)元左右，曾在部分工礦企業(yè)使用過(guò)，但并沒(méi)有得到廣泛推廣使用。

　　(2)填料密封技術(shù)的改進(jìn)

　　改進(jìn)離心水泵密封方式的方法主要是針對(duì)盤(pán)根材料(填料)進(jìn)行改良，其原則是提高填料的密封性能和耐用性，增加填料的潤(rùn)滑性，減少摩擦，改善泵軸運(yùn)轉(zhuǎn)狀況。軟填料就是在此原則基礎(chǔ)上經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期實(shí)驗(yàn)，采用新組分配制而成的一種新型填料。

　?、偬盍厦芊獾某煞?軟填料是由純合成的KEVLAR纖維、高純度的石墨、PTFE、有機(jī)密封劑等混合組成的一種膠泥狀物質(zhì)，具有很強(qiáng)的可塑性。

　?、谲浱盍厦芊獾墓ぷ髟?在軸的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，軟填料由于分子間引力極小，具有很強(qiáng)的可塑性，可以緊緊纏繞在軸套上，并隨著軸套作同步旋轉(zhuǎn)，形成一個(gè)旋轉(zhuǎn)層。此旋轉(zhuǎn)層與軸套保持相對(duì)靜止，有效避免了軸套的磨損，保護(hù)了軸套。隨著旋轉(zhuǎn)層的直徑逐步增大，軸對(duì)纖維的纏繞能力將逐步減弱(這是因?yàn)檩S的扭力是一定的，隨著力矩的增加，扭矩將逐步下降的結(jié)果)，其余填料則與填料腔保持相對(duì)靜止，形成一個(gè)不動(dòng)層。這樣在軟填料中間形成一個(gè)剪切分層面，而不是填料與軸套之間，從而達(dá)到密封的目的。

　?、圮浱盍系倪\(yùn)行特征 這種膠泥狀物質(zhì)，分子間作用力很小，其摩擦力很小，因此對(duì)軸功率損耗很小，只有盤(pán)根密封的22%左右，即是軸功率的2%～3%，大大降低了電耗，提高了水泵的效率。旋轉(zhuǎn)層緊緊纏繞在軸套上，與軸套保持相對(duì)靜止，對(duì)軸套起到了保護(hù)作用，不會(huì)產(chǎn)生磨損現(xiàn)象，密封能力很強(qiáng)，沒(méi)有泄漏現(xiàn)象，亦無(wú)需用冷卻水冷卻，這樣便可以大大節(jié)約了水資源。此外，軟填料可以實(shí)現(xiàn)不需停機(jī)進(jìn)行修復(fù)。當(dāng)軟填料有泄漏需要維修時(shí)，可以直接從安裝注入口向填料腔中注入一部分新的軟填料即可，這樣大大降低了維修工作量。即使軸套有一些磨損，由于是環(huán)狀磨損，而軟填料具有很強(qiáng)的可塑性，使得旋轉(zhuǎn)層始終能緊緊包在軸套上，與軸套保持相對(duì)靜止，從而達(dá)到密封效果，這是前兩種密封都無(wú)法做到的。

　　(3)效果及效益分析

　　軟填料密封使得設(shè)備運(yùn)行周期大大延長(zhǎng)，甚至數(shù)年都無(wú)需進(jìn)行較大的檢修，不僅降低了勞動(dòng)強(qiáng)度、事故的發(fā)生，同時(shí)經(jīng)濟(jì)效益隨著使用時(shí)間的延長(zhǎng)則更加明顯。以某廠(chǎng)兩臺(tái)12SH-9A型水泵采用不同的密封方式產(chǎn)生的損耗費(fèi)進(jìn)行比較，以一年計(jì)(人工費(fèi)不計(jì))，水泵部分性能參數(shù)及規(guī)格為配用電機(jī)功率1 5 5kW、流量7 20m3/h、軸功率ll 5.6 kW、效率83%、轉(zhuǎn)速1470r/min、揚(yáng)程49m、工作壓力0.4MPa、軸套直徑80mm。工作溫度<45℃，每年按3 500h工作時(shí)間計(jì)算，一臺(tái)使用7道規(guī)格為l 6mm×1 6mm石墨碳纖維盤(pán)根，按每?jī)蓚€(gè)月更換一次盤(pán)根和軸套，共計(jì)6k9和1 2件軸套，軸功率損耗按l 0%計(jì)，冷卻水流失、泄漏300m3，費(fèi)用較高。另外一臺(tái)采用軟填料進(jìn)行密封，一年更換軸套1次，每個(gè)軸套使用期間補(bǔ)充軟填料2次，水泵的單個(gè)填料腔容積約為400mL，共計(jì)用800mL，軸功率損耗按3%計(jì)算，水損失無(wú)。一年合計(jì)運(yùn)行費(fèi)用后者比前者相比節(jié)省了約57%?？梢钥闯?，水泵采用軟填料后每年可大幅度降低損耗費(fèi)用，尤其是電能損耗大幅度下降，有效地保障生產(chǎn)節(jié)能降耗。

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