多级离心泵机械密封的安装技术

148《科技与企业》杂志2011年12月（下）工程技术多级离心泵机械密封的安装技术宁煤煤化工分公司安装检修公司(宁夏银川)吴浩民李海峰【摘要】通过正确使用机械密封的安装技术，能够使密封达到良好的效果并保证较长的使用寿命，为泵的长周期稳定运行创造有利的条件。【关键词】多级泵；机械密封；压缩量；动环定位1、前言在宁煤甲醇厂708锅炉给水生产装置中，有2台国产FT180-137型锅炉给水泵，用于给德士古气化炉汽包上水。此泵为上海华联泵业有限公司制造，材质为不锈钢，其中一台主要性能参数如表1所示。表1FT180-137型锅炉给水泵性能参数流量/m3*h-1扬程/m介质温度/℃转速/r.min-1功率/kw1101402水120～1302900800泵的高低压密封采用的是机械密封型式，材质为不锈钢，每套价格约3000元。虽然它为普通内装式形式，但在检修泵更换机械密封的过程中，如果采用的安装技术不当，则仅能密封10天左右，短的只有1～2天，严重时，曾在一周内更换两套密封，造成很大的浪费，同时也影响了生产装置的稳定运行。如果能够正确运用此密封的安装技术，则机械密封可连续工作1～-2年，保证泵长期稳定运行不出现泄漏现象。本文将结合生产实践向大家介绍此泵机械密封的安装技术。2、FT180-137型离心泵机械密封的基本结构（1）机械密封的基本结构同其他内装式机械密封一样，其基本结构如图1所示。机械密封一般由以下三部分组成：1）由动环和静环组成的密封端面，又称摩擦副；2）由弹簧元件（件8）为主要零件组成的缓冲补偿机构；3）辅助密封圈，包括动环密封圈和静环密封圈。（2）密封的三种途径1）摩擦副密封轴通过传动座和推环带动动环旋转，静环固定不动，工作时介质压力和弹簧力使动、静环之间的密封端面紧密贴合，形成摩擦副，依靠液体阻力阻止介质径向泄露，当摩擦副表面磨损后，动环在弹簧的推动下实现密封补偿；2）动环轴向密封通过动环密封圈阻止介质沿动环轴向泄露；3）静环端盖密封通过静环密封圈阻止介质沿静环和压盖之间的泄漏。安装时如能保证这三种密封途径都能够充分有效地发挥作用，就能够有效阻止介质的泄漏，达到密封的目的。3、机械密封的安装技术3.1安装前的检查为使安装后的密封能够达到密封效果，在安装前应对泵进行以下检查：（1）轴与密封腔的垂直度、同轴度，如表1所示。（2）轴的径向跳动与轴向窜动轴的径向跳动量应不大于0.03～0.05mm，轴的窜动因设备的不同而不同，需要在实际中检测。以此多级离心泵为例，泵的理想工作状况为轴上的叶轮刚好处于泵涡壳流道的中心，轴的轴向通常是非固定的，即沿轴向有一定的窜动量。在安装时，测量轴的窜动量方法是将叶轮安装在轴上，并装配到泵涡壳中，拉动轴使得叶轮沿轴向分别靠向泵涡壳的前后两侧，这时在轴上会得到轴向两位置的偏差，这个位置偏差就为轴的窜动，此泵轴的窜动量为5～7mm。轴的轴向窜动量对于机械密封压缩量的确定尤为重要，如在确定压缩量时未能考虑此窜动量，将造成动、静环密封面摩擦力过大，破坏液膜阻力，导致磨损过大，密封寿命降低。前述的泵密封曾在一周内更换了2套的原因就是如此。（3）摩擦副环平面度的检验密封环平面度的检验方法有研点法，光干涉法及卡尺法。通常在实际安装中使用的是简易的卡尺法，即将卡尺、钢板尺或刀口尺放在工件表面，置于光亮下或背侧照以手电光，通过观察光亮的情况来分析尺与工件表面间的间隙是否均匀，以此判断工件的平面度状况。（4）辅助密封圈的检查机械密封的辅助密封圈用橡胶“O”形圈密封。为保证密封性能，安装在动环或静环上的橡胶“O”形圈必须保证有一定的压缩量，见图2（a），压缩量为(δ1-δ)/δ1,一般取6%～10%。3.2机械密封的安装（1）静环的安装将经过检查的静环密封圈从静环尾部套入，采用“O”形圈密封，安装时不要滚动，然后，将静环压入压盖中，并使静环的防转销槽对准防转销。防转销的高度要合适，应与静环保留1～2mm的间隙，不能顶上静环，见《科技与企业》杂志2011年12月（下）149工程技术图2。静环装到压盖中以后，要检查密封端面与压盖中心线的垂直度，一般不大于0.02mm，如不能满足要求，可用木锤轻敲静环的边缘进行调整，此外，还要检查密封端面的平面度。（2）动环的定位静环安装后就可进行动环在轴上的定位，见图3。首先，将转子推向低压侧，使平衡盘与平衡座接触，在密封腔端面上对准轴划线，以此线为基准线，静环端面与基准线的距离a为：a=a1+a2式中：a1——静环端面与压盖安装面的距离,mm；a2——垫片厚度,mm。动环与基准线的距离a0为：a0=a3+a4+L2-a+δ式中：a3——推环到静环的距离,mm；a4——传动座轴向宽度，mm；δ——动环随轴的窜动量，δ=δ0/2，其中，δ0为前面提到的轴窜动量，如前泵，安装时一般将轴推向低压一侧，因此，泵在运行时轴将会由低压向高压窜动，这时，δ符号取正，此处δ取2.5～3.5mm；L2——弹簧预压缩后的长度，mm。L2=L—Lδ其中：L——弹簧自由状态下的长度，mm；Lδ——弹簧的预压缩量，mm；根据尺寸a0可将动环用紧固螺钉固定于轴上。（3）机械密封安装在轴上后，要进行动环的浮动特性检查，使动环处于浮动状态，用手推动动环应有弹性及无刮蹭之感，之后，转动轴检查动环密封面的垂直度。3.3其它部件的安装先安装带有静环的压盖，然后盘车检查有无碰触摩擦之感，盘车应感觉均匀、轻快。再安装辅助设施，如冲洗和冷却水管路、冷却器等，并将泵的入口阀门打开，引入介质试静压，检查密封性，如无泄露，则缓慢盘车，暖泵后合格后启动泵投入正常运转。4、实践检验将上面的安装技术应用在2台锅炉给水泵中，其中窜动量为3mm,弹簧预压缩量为5mm。安装后，首先进行静压实验，无泄漏；然后，试车运行，观察起始瞬间运行状况，若发现轴明显有低压向高压窜动现象，说明达到的密封压缩量与事先分析的一致，应为5mm左右，故压缩量能够保持在允许的范围内。此泵运行后，进行检查，无任何泄露现象，同时，密封腔无过热现象，泵运转一切正常。按此方法安装的机械密封，使得泵连续运转一年未出现任何泄漏现象。在年度停车后，对该泵进行解体检查，动环、静环均未出现磨损现象，说明摩擦副处于良好的液膜阻力密封状态，此机械密封可重复使用，节约了大量的备件费用。参考文献[1]任晓善.化工机械维修手册(中卷).第五章.化工泵.化学工业出版社.2004,2:524-641[1]王汝美.实用机械密封技术问答.中国石化出版社.1996参考文献[1]中国矿业学院．矿山测量学．煤炭工业出版社，1979年[2]于宗俦，鲁林成．测量平差基础（增订本）．测绘出版社，1983年[3]武汉测绘学院．测量学．测绘出版社，1979年的：当P点坐标（x′，y′）计算出来后，根据坐标反算公式计算出方位角αP′D和边长SP′D，然后求出ε′角，由观测值ε与计算值ε′求其差Δε，最后根据公式et=（Δε×SP′D）/ρ″求出后方交会点横向位移et。实际上我们在此是根据Δε一般很小，而以弦线代替弧线的。在点位误差图中，由于Δε在实际测量工作中是较小的（根据我矿的测量资料，一般在2′以下），因此等腰三角形P′DP″的两底角都很接近90°，由此et和mt的差别甚微，可以看成近似相等。这样et值的大小只反映了mp在PD方向上的横向误差mt的大小，而忽略了它的纵向误差ms。况且根据误差椭圆的理论可知：如点位误差在垂直于PD方向上取得极大值，那么在PD方向上必然取得极小值。此时et和mt值表明的是点位位差的极大值，而ms是极小值。根据公式mp2=ms2+mt2可知：et值在mp中所占比例越大，用et值检验点位可靠性程度就大些，反之就要小些。但在实际测量工作中，各点的点位中误差相对于检查边方向的横向误差和纵向误差的谁大谁小是个随机事件，很难事先知道。因此单一用et的大小来衡量后方交会点点位的可靠性也就值得怀疑了。同时我们在求Δε时是将观测值ε看成是理论值。实际上在我们观测中，ε角不可避免的带有测角误差mβ，因而由ε′－ε=Δε式计算出来的Δε中也带有误差mβ。由此根据误差传播定律可知：et值含有误差met=（mβ×SP′D）/ρ″。由上式不难看出：这种误差会随检查边SP′D的增长而更为明显。因此就et值而言本身也不能真实地反映点位在检查边方向上的横向误差。2、实例验证由前面的理论分析可知：点位中误差mp总是大于在PD方向上的横向误差et。显然用et值检核不符合精度要求的点位，改用mp检核也是不符合精度要求的。那么，对于用et值检核符合要求的点位是否用mp检核也同样符合精度要求呢？我们在以往的测量工作中对部分后方交会点点位精度进行了对比检核，其检核结果见表。从附表的结果我们可以看出：点位的et值都小于et的允许值，按此法各点位是符合精度要求的，说明P点的点位是可靠的。但对照点位中误差mp栏不难发现：et值小并不表明mp也小。虽说点位经et值检核已满足精度要求，但它的点位中误差mp却有可能超限。如表中的322E、235W、298N3、286-1点位就是此情形。因此用“ε”角检查后方交会点点位的可靠性并不完全可靠。3、结束语综上所述，用检查角“ε”检查后方交会点可靠性的方法无论在理论上，还是在实际应用中都有它的缺陷性和不完备性。虽则在露天矿山，用后方交会点作为Ⅱ级工作控制点，只要在选点时注意点位的图形强度，于精度上一般都能满足日常矿山工程的需要，而用计算简便的et值横向位移检核点位的大概精度还是有它的适应性。但对于一些重要的、精度要求高的采矿工程（如露天矿技术境界标定等），也就不能用上述方法来检核点位精度了，而应以点位中误差mp检核点位的精度，以确保矿山生产的安全、准确、顺利地实施。(上接第147页）