热水泵机封技术初探王进泽

   摘 要：通过分析摩擦副的 P v 值及 U值对密封的综合影响, 解释了机械密封在生产中失效的原因。提出了在限制 P v 值的前提下增大 U值的方法: ①降低冷却水的温度, 提高冷却效果; ②减小密封环外径。 并将该方法应用于实际, 取得了良好的效果。

　　关键词：高压聚乙烯密封泄漏比压系数平衡系数问题的提出轴套对动环密封圈的摩擦阻力 ( F ) 可按经验数据取为:高压聚乙烯装置反应器热水循环泵是高压聚乙烯F =7.      5 kg则摩擦阻比压 P阻 应为:成套设备的重要组成部分。 该泵输送热水温度达200℃以上, 出口压力为 40 bar; 密封室压力 14 bar。泄漏出的介质由于低于饱和蒸汽压, 所以马上汽化。 另P阻 = F A端面平均线速度:≈ 0. 5 kg / cm 2外, 由于操作不稳定或抽空时, 机械密封都要发生泄漏, 严重影响了生产的正常进行。 为了解决这个问题, 我们对机械密封参数进行了全面的校核, 以便发现问题, 对“ 症”解决。

　　密封端面比压的校核计算有关参数如下:v =   cn(D 1 +   D 2 ) =11.  9 m  / s120如果取端面介质温度为 130℃, 则:T =   T 介 +30=160℃查: 160℃的水的粘度为 0. 173厘泊, 饱和蒸汽压为 6.

　　3 kg / cm 2, 大于端面外空气压力, 从而在计算端面间液膜系数时应考虑饱和蒸汽压的影响。

　　反压系数:1 /3密封室压力:  P c =14 ba r 介质温度: T c =200～ 225℃ 转速: n=2900 转 /m in轴套直径: d =75 mmλ=0.   5+   0.    017× ( _ )

　　P c=0. 64式中:μ—— 介质粘度× v +0.   215× P tP c密封环外径: D 2 =   85 mm密封环内径: D 1 =   73 mm首先求得载荷系数:P t—— 被密封在端面内介质工作温度下的饱和蒸汽压高出端面外的压力差值则端面比压最小值为:K  =D 2 - d=0. 8438P比m in =  P弹 +(K   - λ)   × P c   - P 阻 =4. 3 kg / cm 2D 22 - D 1 2机械密封保证基本密封性最小值为:可见, 该密封装置是属于减荷式密封, 部分平衡型。 平衡系数为:0. 15× ( P c )

　　2 /3=2. 8 kg / cm 2U=    1 -  Κ≈ 0.  15摩擦副的接触面积为:A = c/ 4(D 2 - D 1 ) = 14. 8 cm端面比压最小值大于基本密封性最小值, 满足密封要求。

　　密封端面正常运行比压:■经验介绍 ■P比 =   P弹 +   (K  - λ) × P c =4. 8 kg /cm端面比压 4. 8, 平均线速度 v= 11. 9m /s, 则:P v = P 比 × v =57.  12 kg m / cm s查表: 介质的粘度在 0. 173厘泊时, 石墨与碳化钨的许用极限值是:[P v ]= 45 ( kg m / cm s)

　　机械设计手册里提供的摩擦副的许用极限值, 其中对润滑差和易挥发介质规定不得大于 15 kg· m / cm · s, 对中等润滑如常温水规定不得大于 50 器的冷却面积, 把由泵第一级叶轮出口蜗壳引出来的软化水, 从 200℃以上降到 100℃以下, 目的就是带走端面的摩擦热, 改善摩擦副的工作环境, 增加介质的粘度, 降低饱和蒸汽压, 提高机封的使用效能。

　　另外, 为了提高平衡系数, 减小摩擦热, 经过计算和实验, 把平衡系数定到 0.     30左右, 这时密封环外径就要缩小到 80 mm 以下, 最后确定为 80 mm, 并对各参数进行了最后校核。由于直径缩小, 则这时的载荷系数为:结果分析综合分析以上校核结果, 可以看出该密封存在的平衡系数: β= 1- K= 1- 0. 72= 0. 28, β 值接近 0. 3;100℃水的粘度是 0. 28厘泊, 饱和蒸汽压为 1. 03, 此时平均线速度 v= 11. 60 m /s, 则反压系数为:Pv 值过大, 加剧了摩擦副的磨损量, 这个磨损量与 P v 值成正比。更为重要的是, P v 值影响着端面间液膜的形态和厚度, 当 P v 值超过一定的范围之后, 端面间便不可能维持一个基本完整的液膜, 使摩擦副的最佳半湿式摩擦工作情况遭到破坏, 此时端面温度迅速这时的端面比压为:P比 =   P弹 +   (K  - λ) × P c =4. 1 kg /cmP v = P 比 × v =47.  56 kg m / cm 2  s由于水在 100℃时的粘度约 0. 28厘泊, 所以基本密封性最小值为:升高, 磨损剧烈, 密封失效。在温度升高的同时, 介质的饱和蒸汽压随之升高, 反应系数 (λ)值增大, 泄漏介质( 2)β 值过小;平衡系数 β 值, 是衡量机械密封平衡程度的— 个参数。β 值的大小, 直接反应出介质作用在端面上的压力的大小。该机封的平衡系数在 15% 。根据该泵的工艺参数和介质的性质, 应选用平衡系数的范围在 30%～ 45% 之间。β 值过小, 受介质压力波动的影响就比较大, 特别是粘度低, 压力高的介质, β 值在允许的范围内, 应尽量选高值。

　　采取措施、提高机封效能Pv 值超过许用值, 导致端面摩擦热急剧升高, 为了降低摩擦热, 首先应在允许的范围内降低端面比压, 提高平衡能力, 减小载荷系数, 同时加强冷却和润滑, 良好的润滑可以提高 Pv 值的极限。

　　首先, 对冷却冲洗进行了改造。因为解决摩擦热过高的问题是如何降低和带走摩擦热, 降低冷却冲洗温度的— 个有力的措施。而降低比压, 提高β 值和减小载荷系数是受工艺条件限制的, 所以, 把冷却冲洗的水温由原来的 120～ 140℃, 降低到 80～ 100℃, 增加了冷却改装以来, 实施使用效果很好。这证明 Pv 值过高, 在工艺条件不变的情况下, 采取一些有效的措施是可以解决的。