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管道泵為什么要軸密封?
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管道泵軸密封的作用是阻止泵軸通過泵殼處的泄漏,起密封作用的零部件稱為密封件,簡稱密封,帶有附屬系統(tǒng)的密封稱為密封裝置。
有相對靜止的結(jié)合面(密封面)間的密封稱為靜密封。有相對運動的結(jié)合面間的密封稱為動密封。
管道泵軸密封屬于動密封,如果管道泵填料箱處壓力低于大氣壓力,則軸封的作用是防止空氣漏入泵內(nèi);如果管道泵填料箱壓力高于大氣壓,則軸封作用是防止液體漏出泵外。
管道泵軸密封性能是評價泵質(zhì)量的一個重要指標,泵中液體泄漏會造成介質(zhì)浪費和環(huán)境污染。易燃、易爆、劇毒、腐蝕性、放射性物質(zhì)泄漏會危及人身及設(shè)備安全,環(huán)境中的氣、塵、泥、水漏入機泵內(nèi)部會使軸承、軸套等過早磨損報廢,連續(xù)性生產(chǎn)的煉油廠、化工企業(yè),密封故障是造成非計劃停車的主要原因。某煉油廠機泵故障情況統(tǒng)計見下表:
故障部位 | 軸封 | 軸承 | 電機 | 葉輪 | 平衡盤 | 泵體 | 軸 | 鍵 | 腐蝕 |
故障數(shù) 占% |
74 45.45 |
40 42.45 |
21 12.87 |
6 3.6 |
5 3.06 |
4 2.45 |
3 1.84 |
2 1.22 |
2 1.22 |
由表可見,管道泵故障中軸封故障約占所有故障的一半。對管道泵軸密封的要求是泄漏少,壽命長,運轉(zhuǎn)可靠,結(jié)構(gòu)緊湊,系統(tǒng)簡單,成本低廉。大多數(shù)密封件都是易損件,所以要保證互換性好,標準化程度高,系列化。
目前石油化工中的管道泵采用的動密封與型式較多,歸納如下:軟填料密封的泄漏量比機械密封大一些,一般為3~80mL/h。軟填料密封由填料箱體、填料、底襯套、封液環(huán)及壓蓋組成,見圖4-10。當(dāng)擰緊壓蓋螺栓時,柔性軟填料受軸向壓緊力作用產(chǎn)生彈性變形而沿徑向擴展,同時對軸(軸套)產(chǎn)生預(yù)壓緊力,適當(dāng)?shù)念A(yù)壓緊力使軸(軸套)與填料之間保持必要的流體潤滑膜,可減少摩擦磨損,提高使用壽命,預(yù)壓緊力過小,泄漏嚴重,而預(yù)壓緊力過大,則難以形成潤滑膜,密封面是干摩擦狀態(tài),磨損嚴重,密封壽命將大大縮短,因此,控制合理的預(yù)壓緊力是保持軟填料密封具有良好密封性的關(guān)鍵之一。
為了改善軟填料的密封性和散熱性,在軟填料中間一般加有液封環(huán),將清潔、不會污染管道泵送介質(zhì)的密封液,在一定的壓力下引入液環(huán)空間,使密封液沿著軸向兩側(cè)流動,由于這種結(jié)構(gòu)能防止泵送液體向外泄漏,所以對于泵送易燃、易爆、有毒等危險性液體的泵來說十分有效。為了容易裝配,液封環(huán)通常是軸向剖分的。
為了減小填料箱底部與軸套間隙,常常在填料箱端部加有底襯套,其作用是使泵內(nèi)液體進入填料箱時先經(jīng)過節(jié)流降壓,從而減輕填料箱的負荷,還能防止因軸振動過大時,保護填料底部不被磨損。
軸套與軟填料相對運動,構(gòu)成摩擦副,因此軸套外圓面必須光滑,并保持很高的同軸度,以便防止填料在產(chǎn)生太大的摩擦和過熱下運轉(zhuǎn)。軸套必須進行精密加工,最 好是磨光。硬青銅一般適用于輸送清水的管道泵,對含有砂礫等固體顆粒液體時,用硬鉻或其他不銹鋼能有更好的效果,對于更為苛刻的條件,則經(jīng)常使用司太立特硬質(zhì)合金軸套,有時在與填料接觸的軸套部位的表面上鍍鉻,或利用等離子噴涂的陶瓷覆層軸類,用整體硬鉻鋼制造的軸套效果也很好。
對于高溫管道泵型號的軸套與軸接觸表面磨成450角,如圖4-2所示,軸套在一端是固定的,另一端卻可以隨溫度變化自由膨脹。填料箱類型如表4-1所示可分7個類型。
潤滑填料摩擦面的方法有:選用自潤滑填料,安裝前將填料浸油或涂上潤滑脂,允許軟填料密封裝置有一個合理的泄漏量,采用漏液進行潤滑等。
表4-1填料箱類型
類 型 | 特點和應(yīng)用 | |
簡單填料箱 | 結(jié)構(gòu)簡單緊湊,未采用改善填料箱工況的輔助措施,僅用于低參數(shù)范圍或不允許外接輔助管線的場合。常用于閥門等 | |
封液填料箱 |
引入封液改善潤滑,擴大工作參數(shù)范圍。 機泵類產(chǎn)品常用,亦可用于氣相介質(zhì) | |
雙填料箱 | 兩個填料箱疊加,外箱體底部兼做內(nèi)箱體壓蓋,在此處可引入液體沖洗,冷卻或收集漏液??捎糜谝兹?,易爆或有毒介質(zhì) | |
特 殊 填 料 箱 | 錐面填料箱 |
錐面填料箱與離心錘組成離心式停車密 封,作為動力型密封裝置的輔助密封 |
填料旋轉(zhuǎn)式填料箱 | 填料處于旋轉(zhuǎn)狀態(tài),摩擦面位于填料外圓面,散熱效果良好,可用于高速旋轉(zhuǎn)設(shè)備,不磨損軸 | |
內(nèi)圓調(diào)心式填料箱 |
裝有柔性材質(zhì)對中環(huán)、軸套或外套可調(diào)心 對中。用于軸有較大振動和偏擺的場合。不 | |
外圓調(diào)心式填料箱 | 磨損軸 |
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