通過(guò)對(duì)多級(jí)泵用機(jī)械密封的實(shí)際應(yīng)用和理論分析,提出了機(jī)械密封的實(shí)際密封效果不僅與機(jī)械密封自身的性能有關(guān),且與其它零部件提供的條件以及密封系統(tǒng)提供的條件有著重要的關(guān)系,因此在設(shè)計(jì)泵機(jī)組產(chǎn)品時(shí),要為機(jī)械密封的使用提供一個(gè)良好的外部條件。
目前機(jī)械密封在多級(jí)泵類(lèi)產(chǎn)品中的應(yīng)用非常廣泛,而隨著產(chǎn)品技術(shù)水平的提高和節(jié)約能源的要求,機(jī)械密封的應(yīng)用前景將更加廣泛。機(jī)械密封的密封效果將直接影響整機(jī)的運(yùn)行,尤其是在石油化工領(lǐng)域內(nèi),因存在易燃、易爆、易揮發(fā)、劇毒等介質(zhì),機(jī)械密封出現(xiàn)泄漏,將嚴(yán)重影響生產(chǎn)正常進(jìn)行,嚴(yán)重的還將出現(xiàn)重大安全事故。人們?cè)诜治鲑|(zhì)量故障原因時(shí),往往習(xí)慣在機(jī)械密封自身方面查找原因,例如:機(jī)械密封的選型是否合適,材料選擇是否正確,密封面的比壓是否正確,摩擦副的選擇是否合理等等。而很少在機(jī)械密封的外部條件方面去查找原因,例如:多級(jí)泵給機(jī)械密封創(chuàng)造的條件是否合適,系統(tǒng)的配置是否合適,而這些方面的原因往往是非常重要的
合理地設(shè)計(jì)軸向力的平衡裝置,消除軸向竄量。為了滿足這一要求,對(duì)于多級(jí)泵,比較理想的設(shè)計(jì)方案有兩個(gè):一個(gè)是平衡盤(pán)加軸向止推軸承,由平衡盤(pán)平衡軸向力,由軸向止推軸承對(duì)泵軸進(jìn)行軸向限位;另一個(gè)是平衡鼓加軸向止推軸承,由平衡鼓平衡掉大部分軸向力,剩余的軸向力由止推軸承承擔(dān),同時(shí)軸向止推軸承對(duì)多級(jí)泵軸進(jìn)行軸向限位。種方案的關(guān)鍵是合理地設(shè)計(jì)平衡鼓,使之能夠真正平衡掉大部分軸向力。對(duì)于其它單級(jí)泵、中開(kāi)泵等產(chǎn)品,在設(shè)計(jì)時(shí)采取一些措施保證泵軸的竄量在機(jī)械密封所要求的范圍之內(nèi)。
合理地設(shè)計(jì)軸向力平衡機(jī)構(gòu),使之能夠真正充分地平衡掉軸向力,給機(jī)械密封創(chuàng)造一個(gè)良好的條件。對(duì)于一些電廠、石油、化工等領(lǐng)域應(yīng)用的重要產(chǎn)品,在產(chǎn)品出廠之前,必須做到臺(tái)臺(tái)試驗(yàn)檢測(cè)和發(fā)現(xiàn)問(wèn)題和解決問(wèn)題。有些重要的多級(jí)泵可以在轉(zhuǎn)子上設(shè)計(jì)一個(gè)軸向測(cè)力環(huán),對(duì)軸向力的大小進(jìn)行隨時(shí)監(jiān)測(cè),發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)解決。
這種現(xiàn)象大多存在多級(jí)泵中,在設(shè)計(jì)時(shí)采取以下措施:
(1)減少兩端軸承之間的距離。泵葉輪的級(jí)數(shù)不要太多,在多級(jí)泵總揚(yáng)程要求較高的情況下,盡量提高每級(jí)葉輪的揚(yáng)程,減少級(jí)數(shù)。
(2)增加泵軸的直徑。在設(shè)計(jì)泵軸直徑的時(shí)候,不要簡(jiǎn)單地僅考慮傳遞功率的大小,而要考慮機(jī)械密封、軸撓度、起動(dòng)方法和有關(guān)慣性負(fù)荷、徑向力等因素。很多設(shè)計(jì)員沒(méi)有充分認(rèn)識(shí)到這一點(diǎn)。
(3)提高泵軸材料的等級(jí)。
(4)泵軸設(shè)計(jì)完成后,對(duì)泵軸的撓度要進(jìn)行校核檢驗(yàn)計(jì)算
多級(jí)離心泵的容積損失有密封環(huán)漏泄損失、平衡機(jī)構(gòu)漏泄損失和級(jí)間漏泄損失。級(jí)間漏泄損失已經(jīng)在前面的進(jìn)行詳細(xì)介紹過(guò),本文由長(zhǎng)沙多級(jí)泵廠家就只對(duì)密封環(huán)漏泄損失和平衡機(jī)構(gòu)漏泄損失進(jìn)行介紹,并設(shè)計(jì)出防止損失的方案。
一、密封環(huán)漏泄損失。在葉輪處,設(shè)有密封環(huán),在水泵工作時(shí),由于密封環(huán)兩側(cè)存在著壓力差,一側(cè)近似為葉輪出口壓力,一側(cè)為葉輪壓力,所以始終會(huì)有一部分液體從葉輪出口向葉輪漏泄。這部分液體在葉輪里獲得了能量,但液體并未送出,這樣就減少了水泵的供水量。漏泄液體的能量全部用到克服密封環(huán)阻力上了。顯然,密封環(huán)直徑Dw愈大,其兩側(cè)壓力相差愈懸殊,則泄漏量就愈大。對(duì)于定型的多級(jí)離心泵,為了減少漏泄量提高水泵的效率,應(yīng)在許可的情況下把密封環(huán)間隙縮小。一般總間隙近似取密封環(huán)直徑的0.002,如Dw=200毫米,則總間隙為0.40毫米。裝配時(shí),密封環(huán)不可偏心太大,否則,漏泄量也會(huì)增加。另外,可用增加密封環(huán)阻力的方法減少漏泄量,增加阻力的主要措施是將密封環(huán)制成迷宮、鋸齒形等,這同時(shí)也增加了密封環(huán)的密封長(zhǎng)度,了沿程阻力。密封環(huán)的漏泄,在某些情況下會(huì)引起葉輪的擾動(dòng),因此就要合理地設(shè)計(jì)密封環(huán)形式。
二、平衡機(jī)構(gòu)漏泄損失。在不少的多級(jí)離心泵中,都設(shè)有平衡軸向推力的機(jī)構(gòu):如平衡孔、平衡管、平衡盤(pán)等。由于在平衡機(jī)構(gòu)兩側(cè)存在著壓力差,因而也有一部分液體從高壓區(qū)域向低壓區(qū)域漏泄。平衡孔的漏泄會(huì)使多級(jí)離心泵的效率降低5%左右。在平衡盤(pán)機(jī)構(gòu)中,漏泄量占工作的3%,但
有些比此值大;為了減少漏泄損失,可在不影響平衡力的情況下減小平衡盤(pán)的直徑D。