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　　【摘 要】进口离心泵的机封配件价格高昂，采购周期长，通过对离心泵的工作原理了解，掌握机封的工作原理，通过对摩擦副，动静环配对，弹簧形状，形式，物料介质，密封水的工况，改进机封形式，以国产机封替代价格高昂的进口机封，提高使用寿命，减少维修次数，增加经济效益。

　　【关键词】离心泵；机械密封；动环；静环；摩擦副；密封水；机封泄漏

　　引言

　　泵在民国又名抽水机，是一种输送液体或给液体增压的机械，是一种使液体能量增加的机械，它将原动机的机械能或其他外部能量传递给液体，使液体能量增加。离心泵是泵的大家族最重要的一款类型，在我公司的酒精生产中大量运用，其物料泄漏的关键备件是机械密封；机械密封又名机封，在生产实际中，由于工艺的改进，介质的温度，粘度的改变，需要使用单位不断改进机封的材质，形式，延长机封寿命，减少维修频率，提高经济效益。

　　一、公司概述及使用的离心泵描述

　　1. 本是我国生化领域涉足农产品深加工的大型骨干企业、国家级农业产业化龙头企业，成立于1998年8月28日，1999年7月12日公司股票在深圳证券交易所上市（股票代码：000930）。公司目前资产总额72亿元，在职员工近万人，主要生产基地有在蚌埠市的柠檬酸生产区、氨基酸生产区、燃料酒精公司和热电公司；本公司是国家批准的第一批燃料酒精生产试点之一，其设计能力为年产32万吨燃料酒精，工程总投资15亿元。本公司与中国石油化工集团安徽石油总公司共同出资组建而成。公司以玉米为原料生产燃料酒精，采用DDGS先进生产工艺，联产DDGS达17万吨/年，玉米油产量达1.7万吨/年。目前燃料酒精的供给市场辐射安徽、江苏、山东、河北四省的31个地市。

　　2.在酒精生产中离心泵的种类很多，但工作原理相同，构造大同小异。其主要工作部件是旋转叶轮和固定的泵壳。叶轮是离心泵直接对液体做功的部件，其上有若干后弯叶片，一般为4～8片。离心泵工作时，叶轮由电机驱动作高速旋转运（1000～3000r/min），迫使叶片间的液体也随之作旋转运动。同时因离心力的作用，使液体由叶轮中心向外缘作径向运动。液体在流经叶轮的运动过程中获得能量，并以高速离开叶轮外缘进入蜗形泵壳。在蜗壳内，由于流道的逐渐扩大而减速，又将部分动能转化为静压能，达到较高的压强，最后沿切向流入压出管道。在液体受迫由叶轮中心流向外缘的同时，在叶轮中心处形成真空。泵的吸入管路一端与叶轮中心处相通，另一端则浸没在输送的液体内，在液面压力（常为大气压）与泵内压力（负压）的压差作用下，液体经吸入管路进入，只要叶轮的转动不停，离心泵便不断地吸入和排出液体。由此可见离心泵主要是依靠高速旋转的叶轮所产生的离心力来输送液体，故名离心泵。

　　二、机械密封的原理及要求

　　机械密封是离心泵一个关键部件，因其性能优良被广泛应用于各个领域中，随着生产技术水平的提高和出于节约能源的要求，要求设备能够连续高效稳定的运行。因此机械密封的密封效果将直接影响生产装置的运行。机械密封出现故障大约有以下几个方面，例如：机械密封的选型是否合适，材料选择是否正确，密封面的比压是否正确，摩擦副的选择是否合理，以及泵给机械密封创造的条件是否合适，辅助系统的配置是否合适等，只有结合实际进行合理的分析，才能找出具有针对性的解决及改善方案。

　　（1）机械密封的原理及要求

　　机械密封是靠一对相对运动的环的端面A（一个固定，另一个与轴一起旋转，相互贴合形成的微小轴向间隙起密封作用，这种装置称为机械密封。机械密封通常由动环、静环、压紧元件和密封元件组成。其中动环和静环的端面组成一对摩擦副，密封室中液体的压力使其端面压紧，在机械密封两环端面上产生适当的比压和保持一层极薄的液体膜而达到密封的目的。压紧元件产生压力，可使泵在不运转状态下，也保持端面贴合，保证密封介质不外漏，并防止杂质进入密封端面。

　　机械密封失效的原因及对策一般机械密封失效主要有以下几种形式，即腐蚀、热损、磨损和安装、运转等因素引起的失效。应该看到，机械密封在实际运行中不是一个孤立的部件，它是与泵的其它零部件一起组合起来运行的，从机械密封的工作环境可以分为以下几种故障因素：1.泵轴的窜量太大泵轴的窜量太大，造成摩擦副端面不能形成正常要求的比压；2.机械密封处的泵轴不能有太大的挠度，否则端面比压会不均匀等等。只有满足这些的条件，再加上良好的机械密封自身性能，才能达到理想的密封效果。机械密封的密封面要有一定的比压，这样才能起到密封作用，这就要求机械密封的弹簧要有一定的压缩量，给密封端面一个推力，旋转起来使密封面产生密封所要求的比压。为了保证这一个比压，机械密封要求泵轴不能有太大的窜量，一般要保证在0.5mm以内。在实际设计当中，如果设计的不合理，泵轴产生很大的窜量，对机械密封的使用将非常不利的。尤其是在泵启动过程中，窜量比较大。机械密封的辅助冲洗系统机械密封的辅助冲洗系统非常重要，它可以有效地保护密封面，起到冷却、润滑、冲走杂物等作用。有时如果没有合理地配置辅助冲洗系统，达不到密封效果； 有时虽然设计了辅助系统，但由于冲洗液中有杂质，冲洗液的流量、压力不够，冲洗口位置设计不合理等原因，也同样达不到密封效果。当机械密封出现异常时，对辅助冲洗系统进行检查是必要的。振动偏大机械密封振动偏大，最终导致失去密封效果。但机械密封振动偏大的原因往往不是机械密封本身的原因，泵的其它零部件是产生振动的根源，如泵轴设计不合理、加工的原因、轴承精度不够、联轴器的平行度差、径向力大、出现气蚀现象等原因。机械密封设计型式与实际生产需要的偏差机械密封不同的设计型式可以应用于不同的场合，一种成熟的机械密封型式如果用于不合适的场所，就不能起到其应有的作用。

　　三、实例应用

　　该机械密封是用小弹簧，动静环为整体碳化硅的，生产厂家为德国博格曼（burgmann），其质量不错，价格也是高的（人民币5480.00），由于生产工艺的改变，介质中的颗粒增大，在生产运行中，出现了频繁损的现象，15-20日就出现漏液，密封不漏就不能保持，引起DCS系统连锁，造成停车，不能连续化生产；由于玉米醪液是黏稠状液体，有酸性，冷却后粘附在周围的基础和设备上，严重影响周围的环境。公司又在在5S-TCM，每月都受到中粮设备部门考核。该泵成为酒精车间长期解决不了的老大难问题。因此，为了减轻工人劳动强度，改善周围环境，安全平稳的生产，必须对该泵机械密封改造。

　　改造过程：将拆下的机械密封进行观察，发现其故障原因基本相同，是由于输送介质中含有的固体杂质夹在弹簧里，造成失弹，使密封环失去平衡而产生磨损及泄漏。再一个，动静环全部是整体碳化硅的，泵体瞬间起动，动环容易破裂，导致机械密封失效。

　　通过以上分析后，进行如下改造：

　　将小弹簧机械密封更改为波形弹簧机械密封，弹性波纹管被压缩后，不会出现最小间隙，因此可以极大地避免被输送液体中的固体杂质堵塞的现象。动静环改成不锈钢件镶嵌碳化硅的了（过盈配合），不易破裂，更有效地运转工作。

　　在实施机械密封改造后，彻底消除了原来频繁磨损泄漏的现象，机械密封的使用寿命从原来的一个月甚至是半个月，提高至3～6个月甚至更长，极大地降低了设备维修的费用，有利于生产装置的稳定、连续运行，且提高了生产效益。

　　四、改造后的运行情况和经济效益

　　在2008年6月份对KSB泵进行改造后，经过一年的运行，情况良好。这一年没有出现过机械密封的泄漏。到2009年6月大修时，解体后发现机械密封的摩擦副贴合面只有轻微磨损，其他部位也运行正常。2010年对其他2台泵进行改造，同样收到良好的效果。以前一年更换18套机封，花费98640.00元。经过改造，节约95000.00元，取得明显的经济效益。

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