摘　要：分析了水渣工段渣浆泵轴头骨架油封易泄漏和轴（轴套）易磨损的原因，采用磁性双端面机械密封进行改造。对磁性双端面机械密封的几何安装尺寸进行计算，确定合理的材料，并提出安装运行注意事项。试验结果证明，采用磁性双端面机械密封解决了水渣工段渣浆泵轴头泄漏量大，易磨轴等问题。
　　关键词：渣浆泵；骨架油封；密封失效；磁性双端面机械密封
　　1　存在的问题
　　我厂1800高炉水渣工段使用150ZJ-60型渣浆泵为四开二备，轴头密封的使用工况为：介质320^#机械油，工作压力0．3MPa，工作温度小于60℃，介质酸碱性为中性，泵的转速1470r/min^[1]。根据工况，轴头密封形式采用典型的骨架油封结构，如图1所示。其作用是防止渣浆泵轴承箱漏油，从而保护轴承，有效提高轴承的使用寿命。该骨架油封虽然价格便宜，安装方便，但为了确保骨架油封的使用寿命，在密封过程中必须有一定的泄漏量，同时产品磨损严重，需要经常进行调整，使用寿命短，导致该泵检修频繁，设备维修费用高，检修强度大。一般使用不足30天骨架油封就严重泄漏，需要不定时地加油。 　　2　原因分析
　　为了解决渣浆泵的轴承箱骨架油封泄漏频繁问题，从骨架油封安装质量、骨架油封的正常维护和更换骨架油封材料等方面着手进行改造。从密封原理来看，骨架油封的密封主要取决于形成液膜。该骨架油封密封失效频繁的原因主要有以下3个方面：
　　（1）润滑不足。骨架油封在工作状态下由于润滑油供应量不足，油回不到唇口部，因而油封唇口处在干燥状态下滑动，产生异常磨损。
　　（2）骨架油封产品本身的需要。由于骨架油封密封的原理就是需要在唇口处产生液膜，因而会存在一定的泄漏量。
　　（3）组装不良。无论油封的结构多么合理，但只要油封组装不良将会影响油封的正常使用。油封安装偏心大或倾斜安装，都会对密封唇口造成偏磨损，同时对轴或轴套也有一定的磨损。
　　基于以上骨架油封密封失效的原因分析，决定采用磁性双端面机械密封进行改造。
　　3　磁性双端面机械密封改进
　　磁性双端面机械密封的原理是利用高强度的磁场，通过一定的空间距离，并穿透一定的磁性物质，传递转动或平动的机械能量。在能量传递过程中，不破坏容器的完整性，保证了密封性能的安全可靠，而能量传递平稳可靠，效率高，无任何振动及电磁和噪声污染，是一种安全、可靠的传动密封技术。
　　如图2所示为磁性双端面机械密封的结构图^[2]。磁性双端面机械密封的工作过程为：动环2与转动轴（轴套）连接并一起旋转；静环1和静环4与金属件连接，并与动环2紧靠形成2对摩擦副，依靠永久磁铁提供磁力，形成端面贴合力达到密封的目的。由于磁铁双端面机械密封将骨架油封轴向密封转换成了径向密封，密封更为可靠。磁铁双端面机械密封克服了骨架油封的诸多缺点，有如下优点：（1）泄漏量少或者不泄漏；（2）使用寿命长，一般为3年；（3）使用周期长；（4）摩擦耗损小；（5）轴或轴套不易被磨损；（6）无需经常进行调整。为此决定将原来的骨架油封改为磁性双端面机械密封。 　　由于该泵的轴外径较大（Ø130mm），轴外径处的线速度为v=10m/s（v=πnd^[4]，其中v为线速度，m/s；n为转速，r/s；d为轴外径，m），从满足使用工况、经济合理和磁性双端面机械密封几何尺寸（原骨架油封必须能安装磁性双端面机械密封）方面考虑，决定将轴外径改为Ø120mm，以降低线速度和满足磁性双端面机械密封的选型。图3为改造后的磁力双端面机械密封结构示意图。为避免轴承使用周期短的问题，将轴承换成了SKF轴承，并且将其精度等级提高一级。 　　3.1 磁性双端面机械密封的装配尺寸计算
　　根据泵的轴承外径的Z小加工尺寸为Ø120mm、沟槽的直径Ø150mm、沟槽的长度30mm，计算出待选的磁性双端面机械密封端面接触内径125mm和外径135mm。根据密封环与轴的间隙和沟槽尺寸，粗略计算出磁性双端面机械密封的外形尺寸。
　　3.2 密封材料确定
　　根据使用工况，静环材料选用硬度较高、抗震性较强、化学适应性好的钛合金，动环材料选用自润滑性好、韧性强的浸锑石墨，这2种材料组对的摩擦副适用于工业润滑油环境，并且性价比高，使用寿命长。辅助密封O型圈材料选择为氟橡胶VITON，其它基体材料选用抗腐蚀性强的316L不锈钢。
　　通过与磁性双端面机械密封生产厂家联系，广州机械科学研究院生产的磁性双端面机械密封的安装尺寸满足现场要求。
　　3.3 安装运行注意事项
　　为了保证密封安装和工作的可靠性，需对泵进行如下检查：
　　（1）检查轴：
　　①轴的光洁度不低于6级，用手指在轴上滑动感应是光滑的；
　　②确认轴的直径在公差范围内（±0.05mm）；
　　③消除所有的毛刺和尖角，尤其足O型圈所通过的地方，特别是键槽端口，以防止O型圈被划伤；
　　④用测量表测量密封处轴的跳动情况，其径向跳动量不得超过0.5mm；
　　⑤放置测量表在轴的末端，沿轴向用力推或拉轴以测量轴的串动，其串动量不得超过0.3mm。
　　（2）检查密封腔及密封腔外端面：
　　①确认密封腔洁净；
　　②确认密封腔端面是平整光滑的，要求其光洁度不低于5级（或粗糙度不大于3.2μｍ）；
　　③用测量仪固定在轴上，测量头放于端面，缓慢旋转轴，测量出的垂直度不得大于0.3mm。
　　4　结束语
　　通过改造，该泵的轴承箱密封未见有明显泄漏现象，运行1年后停泵检修，更换了轴承，同时将磁性双端面机械密封保护套再次装上，安装完毕后工作正常，运行平稳，仍无泄漏现象。
　　1800高炉水渣工段使用的150ZJ-60型渣浆泵轴头骨架油封改造为磁性双端面机械密封，虽然一次投资较大，但它可节约物耗、能耗，延长设备运行周期，提高设备安全性，降低人员劳动强度，企业在一年内可收回全部投资，经济效益明显。
　　参考文献
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　　【5】陈德才，崔德容.机械密封设计制造与使用[M].北京：机械工业出版社,1993.