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泵的密封改造案例
2016-8-20 18:14 中国泵阀制造网 作者:佚名 点击:724
【中国泵阀制造网 控制应用】泵的密封改造案例:高含盐送水泵,原设计为室外安装卧式离心泵,运行中存在各种问题。2008年设备更新时将其更新为KLSO50-200-7型。泵在安装时电机为液面上安装,泵头为液下安装,这样安装解决了泵冬季运行以及密封泄漏的问题。但是,最下端的滚动轴承容易失效。

一、概述

高含盐送水泵,原设计为室外安装卧式离心泵,运行中存在各种问题。2008年设备更新时将其更新为KLSO50-200-7型。

泵在安装时电机为液面上安装,泵头为液下安装,这样安装解决了泵冬季运行以及密封泄漏的问题。但是,最下端的滚动轴承容易失效。

运行环境及问题

1.长杆泵运行环境泵输送的介质为高含盐污水,其主要特性为水中含有大量无机盐成分,含污油,而且含有较多泥沙等颗粒状杂质,水体浑浊,很容易形成油泥和泥沙沉淀。

2.长杆泵结构特点长杆泵的轴由两段轴连接而成,轴间用联轴器连接,在轴外侧的支撑管上装有三处滚动轴承,目的是径向支撑轴,减小因长度引起的摆动,进而减小振动。泵头采用离心叶轮设计,轴封处采用填料密封和骨架油封的密封形式,密封冷却为自冷却。由于填料密封本身允许泄漏量比较大,在运行中必然会有介质通过填料密封,进入支撑管内与轴接触,当达到一定液位时,介质就会浸泡最下端的滚动轴承,使润滑失效。鉴于以上情况,厂家采用了压缩气压力平衡的方法,在支撑管内通入一定压力的压缩气,当管内有介质进入时,利用气体压力把管内介质通过泵壳的导流孔排入排水管内,以达保护支撑管内滚动轴承的目的。

3.运行中的问题在实际运行过程中,长期的运行很难保证压缩气的压力在固定值上,当压力偏低时,高含盐废水经填料密封泄漏进入支撑管,管内的积水不能被排出而停留在排水管内呈静止状态,这样废水中的杂质很快沉淀,致使泵体导流孔经常被沉积的污泥和杂质堵塞,支撑管内的积水无法排出,当管内的积水接触到滚动轴承时,润滑脂的润滑效果很快就会失效,引起轴承的摩擦加剧,发热,最终损坏。另外,由于支撑管内要保持固定的压缩气压力,所以要有稳定的气源不断地向支撑管内输送压缩气,如果不能很好循环利用,系统本身就会造成压缩气大量浪费。

密封改进

运行中的实际问题表明,只要密封存在泄漏,就有可能发生轴承失效的问题,而填料密封和机械密封都允许一定的泄漏量,不适合此处的密封。经反复讨论和论证,认为泄漏是由于内外压差导致,而副叶轮动力密封是通过降低密封腔液体压力,实现等压或负压密封来防止泄漏的,并且不受颗粒杂质的影响,可作为此环境的密封。

所谓的副叶轮流体动力密封,是指在泵叶轮后盖板背面附近同轴反方向安装一开式叶轮。当泵工作时,副叶轮随泵主轴一起旋转,副叶轮中的液体也会一起旋转,转动的液体便产生一个向外的离心力,这个离心力顶住流向密封腔处的液体,降低了密封腔处的压力。

由于泵原设计并没有考虑副叶轮密封,所以结构上没有副叶轮的安装位置,为了实现这一结构,在叶轮后加工了一个内泵盖,在内泵盖与外泵盖之间构成一个新的腔体作为副叶轮腔,改进后结构。

密封机构改进主要包含两个方面,副叶轮动力密封和停车密封。副叶轮动力密封主要由背叶片,固定导叶和副叶轮两部分构成,各自的安装位置.背叶片安装在靠近水泵叶轮后盖板的位置,形式上与叶轮后盖板形成了一个与叶轮同轴反向半开式叶轮。该叶轮产生的扬程不仅起到封堵介质逆压的作用,还可以降低后泵腔的压力,起到平衡轴向力的作用。同时还能减少进入密封腔的颗粒杂质。

副叶轮是一个与叶轮同轴反向的半开式叶轮,其产生的扬程起到封堵介质的逆压作用。叶轮叶片采用设计常用的直叶片设计。工作时,以副叶轮自身为分界线,左侧为高压区和右侧为低压区。密封装置要实现零泄漏,必须要满足副叶轮逆压(高压区压力)与背叶片逆压之和等于泵头正压值。这要求正确估算泵的正压值,估算过高会导致气体进入泵内,降低泵的性能,估算过低则不能完全阻止介质的泄漏。一般情况下,取1.05倍的水泵扬程作为泵的正压值。这样,根据背叶片和副叶轮逆压公式,可计算出副叶轮外径尺寸。

固定导叶设计安装在内泵盖的外侧,副叶轮腔内。其作用是使副叶轮光面轮毂处的压力近似等于副叶轮边缘的压力,阻止液体旋转,消除副叶轮光面升压的影响,将腔内液体的动能转化为压力能,进而提高副叶轮的封压能力。相关试验表明,有固定导叶的设计可提高封堵能力15%以上,有效的防止介质泄漏。

停车密封装置的设计是考虑长杆泵停运后,背叶片和副叶轮的逆压作用消失,为阻止静压泄漏而采取的措施。此次改进中,停车密封装置选择安装在原填料密封腔内,以骨架油封配合固定压力的干气作为密封措施。当泵停运时,提前通入固定压力的干燥气体经过骨架油封进入密封腔,在腔内形成定压,阻止介质进入密封腔。在系统密封良好的情况下,只需维持压力即可达到密封效果。

结语

经过对长杆泵轴封装置的改进,彻底解决了因轴封泄漏造成的支撑轴承失效的问题,轴封和轴承故障次数降低,长杆泵运行周期大幅度提高。因此,长杆泵配合副叶轮动力密封技术,适合污水处理的特殊场合,如室外安装,不便保温以及介质含杂质等环境。


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(来源:中国泵阀第一网)

本文标签:  密封改造 案例 
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