通過對多級泵用機械密封的實際應(yīng)用和理論分析,提出了機械密封的實際密封效果不僅與機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)計泵機組產(chǎn)品時,要為機械密封的使用提供一個良好的外部條件。
目前機械密封在多級泵類產(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,機械密封的應(yīng)用前景將更加廣泛。機械密封的密封效果將直接影響整機的運行,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。人們在分析質(zhì)量故障原因時,往往習(xí)慣在機械密封自身方面查找原因,例如:機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。而很少在機械密封的外部條件方面去查找原因,例如:多級泵給機械密封創(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)計軸向力的平衡裝置,消除軸向竄量。為了滿足這一要求,對于多級泵,比較理想的設(shè)計方案有兩個:一個是平衡盤加軸向止推軸承,由平衡盤平衡軸向力,由軸向止推軸承對泵軸進(jìn)行軸向限位;另一個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),同時軸向止推軸承對多級泵軸進(jìn)行軸向限位。種方案的關(guān)鍵是合理地設(shè)計平衡鼓,使之能夠真正平衡掉大部分軸向力。對于其它單級泵、中開泵等產(chǎn)品,在設(shè)計時采取一些措施保證泵軸的竄量在機械密封所要求的范圍之內(nèi)。

合理地設(shè)計軸向力平衡機構(gòu),使之能夠真正充分地平衡掉軸向力,給機械密封創(chuàng)造一個良好的條件。對于一些電廠、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,必須做到臺臺試驗檢測和發(fā)現(xiàn)問題和解決問題。有些重要的多級泵可以在轉(zhuǎn)子上設(shè)計一個軸向測力環(huán),對軸向力的大小進(jìn)行隨時監(jiān)測,發(fā)現(xiàn)問題及時解決。
這種現(xiàn)象大多存在多級泵中,在設(shè)計時采取以下措施:
(1)減少兩端軸承之間的距離。泵葉輪的級數(shù)不要太多,在多級泵總揚程要求較高的情況下,盡量提高每級葉輪的揚程,減少級數(shù)。
(2)增加泵軸的直徑。在設(shè)計泵軸直徑的時候,不要簡單地僅考慮傳遞功率的大小,而要考慮機械密封、軸撓度、起動方法和有關(guān)慣性負(fù)荷、徑向力等因素。很多設(shè)計員沒有充分認(rèn)識到這一點。
(3)提高泵軸材料的等級。
(4)泵軸設(shè)計完成后,對泵軸的撓度要進(jìn)行校核檢驗計算

多級離心泵的容積損失有密封環(huán)漏泄損失、平衡機構(gòu)漏泄損失和級間漏泄損失。級間漏泄損失已經(jīng)在前面的進(jìn)行詳細(xì)介紹過,本文由長沙多級泵廠家就只對密封環(huán)漏泄損失和平衡機構(gòu)漏泄損失進(jìn)行介紹,并設(shè)計出防止損失的方案。
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,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。對于定型的多級離心泵,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,密封環(huán)不可偏心太大,否則,漏泄量也會增加。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,這同時也增加了密封環(huán)的密封長度,了沿程阻力。密封環(huán)的漏泄,在某些情況下會引起葉輪的擾動,因此就要合理地設(shè)計密封環(huán)形式。
二、平衡機構(gòu)漏泄損失。在不少的多級離心泵中,都設(shè)有平衡軸向推力的機構(gòu):如平衡孔、平衡管、平衡盤等。由于在平衡機構(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。平衡孔的漏泄會使多級離心泵的效率降低5%左右。在平衡盤機構(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的直徑D。