摘要：本文從盤根密封與機械密封優缺點的比較,密封工作環境,盆根密封失效的機理友正常泄漏全分析著手,著重閑述了保證真空制鹽強制循環系盤根密封性能的必要條件。筆者對于盤根密封被成功應用后, 所顯示出來的優越性作了簡述。可供有關泵的設計、制造、安裝及維修工程技術人員工作中參考。
循環泵是真空制鹽的關鍵設備之一。在國內真空制鹽行業中, 循環泵軸的動密封以往均采用機械密封。只是近幾年來在引進消化進口泵的荃礎上,才能使盤根密封得到了成功的應用。
一般來講, 機械密封具有密封可靠、摩擦力小、壽命長的優點。缺點是制造安裝、使用要求高, 成本高, 檢修裝卸不方便。盤根密封具有結構簡單、成本低廉、裝卸方便的優點。主要缺點是密封性能可靠性較差、壽命較短。通過對制鹽行業循環泵使用機械密封的效果, 與近期本廠新產品WFZ一70 循環泵應用盤根密封效果的對比，筆者認為：對盤根密封的認識還有待進一步更新、深化, 盤根密封的缺點是可以克服的。應立足于克服盤根密封缺點，對盤根密封技術作深入探討，使盤根密封在鹽業生產各種泵上推廣應用，將會取得好的效果。
要克服盤根密封的缺點,需依據循環泵在真空制鹽中所處的工作環境和盤根密封的失效機理來加以分析,從泵的設計、制造和使用的各個環節, 嚴格實施確保密封正常工作的各項必要條件。
一、循環泵密封工作環境
循環泵在真空制鹽蒸發系統中，對介質做強制循環。介質溫度高達135℃ 左右，且含有大量的固體鹽拉。實際上是一種含鹵水和結晶固體鹽粒、飽和水蒸汽的混合液，具有一定壓力、高溫和鹽鹵腐蝕及摩擦的特點。因此泵密封的工作條件惡劣。
二、盤根密封的失效機理
密封和密封失效, 是盤根密封對立的兩個方面。
盤根密封裝置的結構，通常是由填料箱體盤根、壓蓋和雙頭螺栓等組成。當旋緊螺母時, 壓蓋壓縮盤根, 盤根在轉軸與填料箱之間產生軸向受壓縮、向徑向擴張的變形, 使其緊貼在軸的表面與填料箱的內表面上, 堵塞了介質向外泄漏的通道, 從而起到密封作用. 由于盤根與轉軸的接觸, 會產生摩擦力和摩擦熱, 在摩擦力的作用下, 盤根和軸( 軸套) 被磨損. 摩擦熱引起的高溫, 使盤根的有機物及結晶水分解、炭化、揮發造成減量( 這種減量對原重量之比稱為燒失量)。盤根的磨損與燒失使盤根與轉軸間產生間隙,其密封性能下降。如果盤根被嚴重磨損和燒失, 間隙就迅速增大, 使泵的密封性能不能滿足要求, 即出現密封失效。
三、關于循環泵盤根密封的正常泄漏量
事實上,用盤根的動密封只是盡可能降低泄漏量,而不是也不可能完全不準有泄漏,只要當軸開始旋轉, 與盤根發生摩擦后, 盤根與轉軸間的間隙就產生了, 也就開始有了泄漏。對于循環泵, 由于都有外接的高壓密封水,泄漏的只不過是進人密封腔的密封水,而不是被密封的介質而已。
對于一定的泄扮量, 不但允許,而且是有益的。它既成了摩擦表面的潤滑劑,又成了降低盤根、軸及填料箱溫升的冷卻劑。對保持盤根的密封性能非常有利。根據理論計算和實際經驗, 循環泵盤根密封的泄漏量在60滴/min左右比較適當,能夠長時期保持盤根密封的正常工作。
四、克服盤根密封缺點的必要條件
要求循環泵在工作中, 盤根密封性能可靠、壽命長，滿足了以下條件是能夠達到要求的。
1. 泵軸的旋轉精度要高。按國家標準規定, 泵安裝后其密封部位軸頸(軸套)外圓的徑向跳動應≤0.07mm。要達到這一規定, 需要從設計、制造、安裝的全過程加以控制。特別是在設計中, 要從泵的結構上保證泵軸具有足夠的剛性。制造過程中, 應保證泵軸軸頸的同軸度。只有達到了以上要求, 才能保證盤根與轉軸間存在一個較小而均曳帥間隙。
2.軸( 軸套) 的密封部位表面的粗糙度要求高,一般應在0.8以上, 材料應具有較好的耐腐蝕性和耐磨性。因此,要求軸頸( 軸套) 外圓應經過磨削加工。如果當軸套出現腐蝕, 磨報溝痕時應及時修復或更換。這樣, 才能有效的減小盤根與軸( 軸套) 的摩擦。
3.盤根材料盡量選擇耐熱耐腐蝕、摩擦系數小、燒失量小、密封性好的材料. 聚四氟乙烯石棉盤根,具有摩擦系數小、耐高沮( 適用于-10 0~ 250 ℃ )、耐腐蝕, 特別適應循環泵的高沮工作環境要求。一般選用聚四氛乙烯石棉盤根比較適宜。
4.合理確定盤根尺寸及根數。循環泵用的密封盤根,一般選用截面形狀為正方形的商品件,并以軸徑為基準來確定盤根尺寸。盤根寬度與軸徑的對應關系見下表：
| 軸徑（mm） |
20~50 |
＞50~75 |
＞75~110 |
＞110~150 |
＞150~200 |
| 盤根寬（mm） |
10 |
13 |
16 |
19 |
22 |
盤根的根數則根據泄漏流體壓力來確定. 由于真空制鹽中循環泵泄漏流體壓力一般在0.1MPa左右，根據計算和經驗，盤根根數為4 ~ 5 根比較適當。
5.將盤根通過定型壓制, 再裝入填料箱內。由于盤根密封中，每根盤根所受到的壓緊力是不均勻的,每根盤根受到的壓力會從壓蓋端沿軸向逐漸減弱,后面的盤根存在壓力不夠.。徑向膨漲不足，不能起到密封作用的可能。要使每根盤根都能發揮密封作用,可以通過與填料腔各部尺寸相同的模具, 將盤根先作定型壓制處理。壓力的大小以盤根作徑向膨漲, 基本墳滿填料腔間隙為度。 壓力不能過大， 如果壓力過大, 將把盤根“壓死”，使其失去彈性，大大降低其密封性能。
盤根的切口與安放也要符合常用要求。盤根裝入填料箱后, 壓蓋的壓力不能太大，以手( 不用工具)稍用力擰緊螺母就行了。
6. 避免介質直接滲入盤根與轉軸之間, 造成大的磨損、腐蝕和盤根的燒失。要求盤根與轉軸間應有外接高壓、清潔的密封水, 其壓力應稍高于蒸發雄內壓力, 一般可稍高0.1MPa。中應注意觀察, 隨時調整密封水壓力。若壓力過低會造成介質外泄,壓力過高會造成密封水內灌, 產生無功蒸發。如果密封水不清潔, 會造成堵塞“渴水”, 造成盤根燒失。
五、真空制鹽循環泵應用盤根密封的效果
本廠生產的WFZ系列循環泵,均采用盤根密封。由于在設計、制造和安裝使用方面都實施了筆者前述的內容,保證其盤根密封性能的必要條件, 成功的克服了盤根密封的缺點, 收到了很好的效果。其中, 所生產的WFZ—70循環泵已分別在自貢市鄧關鹽廠、自貢市自流井鹽廠投入生產運行1~ 2 年以上,泵的盤根密封性能可靠, 完全能夠符合正常生產的需要, 盤根使用壽命已達6個月。上述廠原來循環泵使用機械密封,由于工作條件惡劣, 密封面經常被劃傷、燒傷,造成密封性能急劇下降, 平均每兩個月就得檢修一次。而盤根密封在壽命期內不存在檢修,加上盤根密封結構簡單, 裝卸十分方便,深受操作和維修工人的歡迎。盤根密封的成本不足機械密封成本的1/10 , 每臺泵每年可以節約維修費500以上。
由此可見, 隨著對泵用盤根密封認識的不斷深化, 盤根密封技術的不斷改進, 對盤根密封的缺點完全能夠克服。在真空制鹽循環泵上采用盤根密封技術, 完全代替價格昂貴的機械密封, 也不是不可能的。
六、結束語
本文主要根據筆者在循環泵采用盤根密封技術方面的認識和實踐, 闡述了如何保證真空制鹽強制循環泵盤根密封性能。可供有關循環泵的設計、制造和使用者參考, 希望對大家有所幫助。
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