離心泵的節(jié)能降耗改造

艾志工業(yè)技術(shù)集團有限公司 馬海斌 張學(xué)鋒

集裝式機械密封是一種先進的端面密封。針對傳統(tǒng)填料密封改造成集裝式機械密封的原理和節(jié)能降耗情況進行分析，得出改造后取得明顯效果。

離心泵的能耗主要包括介質(zhì)的輸送、密封的摩擦、軸承的摩擦等。通過對各類離心泵的填料密封進行技術(shù)改造，不僅可以降低密封的能耗，而且可以避免離心泵的介質(zhì)泄漏帶來的資源浪費和環(huán)境污染、提高泵的工作效率、降低介質(zhì)輸送的能耗。

一、集裝式機械密封節(jié)能降耗的基本原理

集裝式機械密封在水泵上取代盤根是密封技術(shù)發(fā)展的趨勢。集裝式機械密封將盤根的接觸式軸向密封轉(zhuǎn)變?yōu)榇怪庇谳S的端面密封，垂直于軸的端面經(jīng)過精密的機械加工，平面度和表面粗糙度極高，使集裝式機械密封的密封效果得到極大提高，端面之間的摩擦系數(shù)極小。軸向密封在彈簧和介質(zhì)壓力共同作用下，對由于設(shè)備運行所造成的軸向磨損可以及時補償，使軸向密封面始終保持貼合。由于機械密封在運行中可以對軸向磨損進行補償，而填料密封不能，故機械密封壽命較長。集裝式機械密封作為第三代最先進的密封結(jié)構(gòu)，沒有第一代單個大彈簧非平衡式結(jié)構(gòu)分離式機封和第二代多個小彈簧諸多缺點，實現(xiàn)了如下技術(shù)革新。

（1）集裝式結(jié)構(gòu)，安裝簡單、可靠；

（2）整體式動環(huán)面與靜環(huán)面在溫度變化、壓力驟變以及振動等情況下不會發(fā)生脫落；

（3）平衡式結(jié)構(gòu)在壓力以及壓力驟變時都會減輕對摩擦副密封面的影響；

（4）API壓蓋能夠滿足API 682標準，同時具有外循環(huán)式?jīng)_洗功能，解決了易氣化問題；

（5）自定心裝置可保證機械密封安裝的精確度與可靠性，避免人為誤差產(chǎn)生；

（6）多個小彈簧結(jié)構(gòu)，不與介質(zhì)接觸；

（7）平衡式結(jié)構(gòu)以及合理的端面比壓，確保了密封的壽命與低排放要求。

集裝式機械密封結(jié)構(gòu)見圖1所示：

圖1

集裝式機械密封具有以下優(yōu)點。

（1）摩擦功率消耗極小，僅為填料密封摩擦功率的10%。

（2）密封性能可靠，在設(shè)備穩(wěn)定運行狀態(tài)下可實現(xiàn)零泄漏。

（3）摩擦副端面磨損后可自行補償，一般不需經(jīng)常性維修，大大降低了維護的人力和物力成本。

二、案例分析

通過大量改造案例分析證明，性能比較良好的填料材質(zhì)（石墨、碳纖維、芳綸纖維、特氟龍）與機械密封的能源消耗對比，機械密封具有非常明顯的節(jié)能降耗優(yōu)勢。

某冶金企業(yè)泵站的水泵組是給電爐廠供水的主體泵組，其性能參數(shù)如下：

輸入功率 380kW 流量 390m3/h

壓 力 0.5MPa 轉(zhuǎn)速 1 450r/min

軸徑 φ100mm 介質(zhì)：含有少量顆粒的循環(huán)水

2010年5月7日～5月13日，該水站水泵使用盤根時在1周內(nèi)24h平均工作參數(shù)如表1所示：

表1

此泵改為集裝式機封后，在2010年8月9日～8月15日1周內(nèi)24h平均工作參數(shù)如表2所示：

表2

三、結(jié)論

在同等介質(zhì)壓力的填料腔里面，要實現(xiàn)同樣的密封效果，盤根和泵軸套之間的接觸應(yīng)力，同機封摩擦副的端面比壓相比可以認為是近似相等的；盤根和軸套之間的摩擦系數(shù)，同機封摩擦副的摩擦系數(shù)相比，也假設(shè)是相等的。這樣二者摩擦力的大小完全由二者接觸面積來決定。機封端面摩擦副的接觸面積要比盤根和軸套的接觸面積小得多，因而摩擦力也要小得多，克服摩擦力所消耗的電能也要少得多。通過上述改造案例比較發(fā)現(xiàn)，電能下降了6.12%，改造效果明顯，達到了預(yù)期的目的，是一次成功的盤根改機封技術(shù)改造。

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