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輻射進料泵機械密封的設計及應用

　　集成式單端面密封

　　輻射進料泵輸送的介質溫度一般在 340～450℃,介質里含有焦粉等硬質顆粒。目前國內大部分輻射進料泵的密封采用集成式單端面密封,如圖 1所示,即靜止式焊接金屬波紋管密封結構,密封的動環(huán)、靜環(huán)分別與軸套和壓蓋采用法蘭式螺釘緊固連接,動、靜環(huán)的輔助密封采用平墊。

　　集成式單端面密封結構的特點:

　　(1)密封的旋轉和靜止部分預裝成一體,密封工作的壓縮量已經設定,無需安裝時進行壓縮量的測量和調整。

　　(2)與旋轉波紋管密封相比,可以較大限度地克服由于泵軸與端蓋傾斜所帶來的波紋管密封在工作旋轉時產生的振動。

　　(3)安裝時密封整體套裝在泵軸上,上緊壓蓋螺栓,緊定螺釘固定在軸上,拆除集裝定位片,機械密封就可以處于工作狀態(tài),安裝快捷和保證裝配質量。

　　(4)在安裝或泵啟動以前保護密封面不受雜物污染,方便運輸。

　　(5)設備預熱后由于熱膨脹引起的尺寸不合適可以進行調整。

　　輻射進料泵輸送的介質粘度大、溫度較高,應該設置沖洗和冷卻系統。單端面輻射進料泵密封為了保證使用效果,一般采用 API方案 PLAN32+62。

　　實質上沖洗是直接冷卻的辦法,目的在于帶走熱量、降低密封腔溫度,是防止液膜氣化,改善密封的潤滑條件,防止密封干運轉、雜質集積和形成氣囊。沖洗是一種控制溫度、延長機械密封壽命的有效措施[3]。PLAN32是指外來的沖洗液注入到密封腔內進行沖洗,即外沖洗。

　　對外沖洗液的要求:

　　(1)外沖洗液應清潔并與輸送介質相容,不污染輸送介質,不與輸送介質起不良反應,盡可能選用有潤滑性和腐蝕性弱且價格不貴的液體。

　　(2)外沖洗液壓力應比密封腔壓力大,密封腔的壓力盡量可能為正值,其差值應小于0.5MPa,一般差值在 0.05～0.1 MPa。

　　如果空間尺寸允許,盡量設置多點沖洗。多點沖洗液沿密封面圓周均勻分布,從而避免局部溫度變形,而且對著縫隙,動環(huán)轉動也可避免形成沖蝕。對于沖洗量,理論上講沖洗量是按密封裝置的熱平衡原理計算確定。由產生的熱量減去散失的熱量,兩者的差值應是沖洗帶走的熱量。由于計算有很多數據是選取的,計算的結果有很大差異[4、5]。在相關文獻中,通過長期的實踐和經驗給定了沖洗量的確定方法和沖洗量的大小(沖洗量大小見表 1)。其中尤其強調對易揮發(fā)或溫度較高的介質沖洗量要適當大一些[5]。在實際應用中,輻射進料泵的密封外沖洗液一般采用80～120℃的蠟油。輻射進料泵的軸徑一般在 φ70～φ90mm之間。

　　輻射進料泵的密封應設置急冷,即 PLAN62。急冷是從外部對密封端面的大氣側引入急冷液,直接從靜環(huán)的背面進行冷卻。由于冷卻方式直接,其冷卻效果良好,能夠迅速的冷卻靜環(huán),帶走密封端面的熱量,所以又稱背冷,通常推薦急冷液為水或蒸汽。在空間允許的情況下,可以在壓蓋上加裝折流套,這樣可以使冷卻液與密封件充分的接觸,冷卻效果更好。采用水做為急冷液,首先要考慮結垢的問題,防止由于水的硬度過高產生水垢,沉積在彈性元件內,失去補償能力而密封失效。熱油泵采用蒸汽作急冷液,一方面可以冷卻密封面,同時降溫不是很大,密封端面的內外溫差小,相應的端面產生的熱變形也小。另外,蒸汽流可以防止密封面的凝固并沿途把滲漏在密封端面附近的介質帶走。

　　急冷通常設置在機械密封的壓蓋上,并且在密封壓蓋處安裝節(jié)流襯圈,以防止采用了急冷措施的密封泄露處的水份或蒸汽進入軸承座而污染潤滑油,并較大限度地保持住急冷液。密封失效時,節(jié)流襯圈應能保持住壓力減小泄露,以防止壓力瞬時泄掉。節(jié)流襯圈一般情況下分固定式和浮動式 2種,固定節(jié)流襯圈與軸套的間隙通常要比浮動石墨節(jié)流襯圈與軸套的間隙要大一些,所以它的保持壓力的性能相對差一些。在使用蒸汽做急冷液時,首先推薦采用浮動石墨節(jié)流襯圈。

　　對于密封腔帶有水冷夾套的,也可以在泵工作時采用水冷。采用夾套冷卻對于降低密封腔的溫度是非常直接的,只是要注意水冷夾套可能會因水垢填塞而降低或失去降溫功能。在拆解泵體時,發(fā)現水垢填塞,應采用酸洗恢復。

　　無論是外沖洗還是急冷或夾套冷卻,都應是在開泵前接通,停車以后切斷。而且不應在泵運行中頻繁調整外沖洗、急冷液的大小。應保證密封的工作環(huán)境溫度低于 260℃。

　　對于采用外沖洗的輻射進料泵的機械密封端面一般采用浸銻石墨與碳化鎢配對,波紋管材料采用哈 -C、AM350、Inconel718。

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