通常，在存在污染工藝流體的密封場(chǎng)合，主要采用普通的接觸式雙端面機械密封，兩密封之間通過(guò)阻塞流體輔助系統注入壓力高于被密封介質(zhì)壓力的阻塞流體，防止被密封介質(zhì)向外界的泄漏。但在實(shí)際工程應用中，常常由于諸多原因出現故障而不能有效地阻止被密封介質(zhì)的泄漏，尤其是對于輸送含固體顆粒介質(zhì)、頻繁開(kāi)停及易抽空的工藝流程泵，密封的可靠 性遠不如人意。某石化公司單體車(chē)間工藝裝置的污水泵，因密封效果不理想，其泄漏成為亟待解決的問(wèn)題。 (1)污水泵機械密封技術(shù)參數 該泵型號為WQ3 0-3 5-7.5在正常工作時(shí)，人口壓力接近常壓，出口壓力為0.5 5 MPa，輸送溫度為常溫。采用的機械密封為雙端面內裝多彈簧平衡型結構，密封面內徑為3 5.2 mm，外徑為4 4.2 mm，端面寬度為4.5 mm，平衡直徑為3 6.8 mm，、 (2)工況條件下存在的問(wèn)題 ①隔離流體壓力小于被密封介質(zhì)壓力 為了保證雙端面密封的密封功能，理論上要求 隔離流體的壓力必須高于被密封介質(zhì)的壓力0.1～0.1 5 MPa，以防止含有一定毒性的介質(zhì)泄漏。但實(shí)際工程中，隔離流體的壓力不大于0.3 MPa，小于被密封介質(zhì)的壓力0.5 5 MPa，因此密封的使用效果并不理想。 ②輸送介質(zhì)中含有大量的固體顆粒 由于污水泵是把工藝裝置中排放到儲罐中的各種工藝流體(包括大量的冷卻水)定時(shí)輸送到污水處理站進(jìn)行凈化處理，其中含有一定比例的雜質(zhì)類(lèi)固體顆粒，極易進(jìn)入密封端面之間產(chǎn)生劇烈的磨粒磨損，使密封早期失效。若隔離流體輔助系統不能正常工作，出現隔離流體的壓力小于被密封介質(zhì)的壓力時(shí)，固體顆粒就會(huì )進(jìn)入內側密封的端面之間，其失效的概率大大增加。 ③處于頻繁開(kāi)停狀態(tài) 當污水儲罐中的液體抽送完畢后，泵自動(dòng)停止運行，而當儲罐中液體積聚到規定液位后，泵又自動(dòng)切換至運行狀態(tài)。正是由于泵處于頻繁的開(kāi)停狀態(tài)，使機械密封出現周期性的不穩定干摩擦狀態(tài)，這也是密封頻繁失效的主要原因之一。 ④泵易出現抽空 由于泵處于頻繁的開(kāi)停狀態(tài)，當儲罐中液位下降到一定程度時(shí)，很容易使泵出現抽空現象，產(chǎn)生劇烈的振動(dòng)和噪聲，此現象的產(chǎn)生必然導致密封出現不穩定的工作狀態(tài)，密封失效的可能性大大增加。 綜合以上分析可以得知，普通的雙端面接觸式機械密封由于自身密封原理的限制以及工況條件的特殊性，難以在此環(huán)境條件下保證密封的長(cháng)周期安全運行。而且，在穩定工況條件下，雖然采用雙端面密封或串聯(lián)密封可基本上消除被密封介質(zhì)的泄漏，但密封輔助系統復雜，運行費用大增，且輔助系統的可靠性直接影響到密封的使用效果。 (3)密封結構改造 由于錐面機械密封特別適合于含有固體懸濁物的泵送設備，所以將密封面改為錐面密封，如圖7—2 5所示。靜環(huán)材料為填充聚四氟乙烯，動(dòng)環(huán)材料為不銹鋼，錐面噴涂碳化鎢。其主要特點(diǎn)如下。 ①錐面機械密封的動(dòng)環(huán)為一錐環(huán)，其半錐角為口;靜環(huán)的內徑D1為定值，隨著(zhù)靜環(huán)的磨損，接觸母線(xiàn)長(cháng)度L增長(cháng)，靜環(huán)的外徑D2也隨之增大。 ②密封接觸面母線(xiàn)長(cháng)度很短(穩定運轉初期為0.3～0.5 mm)，因此接觸端面內外溫差小，溫升低，降低了黏著(zhù)磨損的程度。靜環(huán)具有較大的抗壓截面，壓力變形小。 ③密封套和動(dòng)環(huán)都具有一定的浮動(dòng)性，可使密封面始終保持良好的接觸狀態(tài)，介質(zhì)中的懸浮顆粒不易進(jìn)入密封面。 ④介質(zhì)泄漏方向與其離心力方向成一定角度，對減少泄漏有利。 (4)注意事項 ①錐面機械密封的密封比壓計算公式與端面機械密封是一樣的。 ②設計中注意K與接觸母線(xiàn)L的關(guān)系 當錐面機械密封的靜環(huán)磨損后，接觸母線(xiàn)長(cháng)度L不斷增加，使得載荷系數K不斷減小。接觸母線(xiàn)長(cháng)度L與載荷系數K的關(guān)系曲線(xiàn)，運轉過(guò)程中，靜環(huán)磨損和K值降低所造成的卸載，使密封比壓Pc降低，由此而產(chǎn)生泄漏時(shí)，必須通過(guò)調節彈簧壓縮量(彈簧加載)來(lái)維持足夠的密封比壓。 ③彈簧比壓是影響機械密封的密封性能和使用壽命的重要參數之一 彈簧比壓的主要作用是保證泵在啟動(dòng)、運轉和停車(chē)時(shí)，使密封面良好貼合;在密封面磨損以及密封套產(chǎn)生振動(dòng)和竄動(dòng)時(shí)，用于克服密封套軸向移動(dòng)時(shí)0形密封圈與泵體密封腔內表面的摩擦力，起到補償和緩沖作用。機械密封在運轉中，彈簧一般不再進(jìn)行調整。彈簧在錐面機械密封中起著(zhù)補償密封環(huán)磨損卸載和K值降低卸載雙重作用，設計中正確確定彈簧比壓是保證密封性能和使用壽命的重要一環(huán)。 實(shí)踐證明，錐面機械密封特別適合含有顆粒介質(zhì)的密封，改造后的密封結構，密封可靠，泵在運轉中基本不漏，調節維護方便。提高了密封性能，延長(cháng)了運行周期，節省了檢修費用。 彈簧在錐面機械密封中，起著(zhù)補償密封環(huán)磨損以及K值降低所造成的密封比壓下降的雙重作用，要正確確定彈簧比壓。在錐面密封中，載荷系數K為一變量，設計中必須注意這一問(wèn)題。