新型机械密封件在船舶行业的应用

国际金属加工网 2017年10月25日

在我国军用舰船上使用的海水泵,包括离心泵、轴流泵和旋涡泵等旋转式动力泵,在其运转过程中普遍存在着轴封泄漏严重、使用寿命短和可靠性差等问题。由于泵所输送的海水通过轴封处向外产生的大量泄漏,不仅使泵的运转性能下降,而且还会污染环境,腐蚀船体和构件以及毗邻的设备,影响到舰船的正常运行,海军战士的生活和设备的使用寿命等。因此,舰船用泵轴封处的漏水和其它设备的漏汽、漏油一起组成的“三漏”问题已日渐引起有关单位和部门的重视并成为当前舰船综合治理急需解决的重要问题之一。

当前,舰船泵最常采用的轴封结构为软填料密封和机械密封两种。软填料密封具有结构简单、价格便宜和安装拆卸方便等优点,但由于其泄漏量大、摩擦磨损严重和使用寿命短等缺点,现在在舰船海水泵中己基本不用。代之以旋转式的端面机械密封。端面机械密封简称为机械密封,亦称机封。普通结构的机械密封与软填料密封相比。具有泄漏量小,摩擦磨损轻微和使用寿命较长等优点,但在含砂量较大的海水中运转时仍然容易产生磨损和海水泄漏。而且一旦工作失效后,其维修和更换又十分困难。对于舰船上大量选用的立式泵。由于机械密封件的位置在泵进水和出水接管的上方。泵起动前密封腔内无水,因比当泵起动运行时就会使密封腔内产生抽空现象,从而使机械密封在干摩擦工况下运转并由此产生密封端面严重磨损和密封失效。这种现象是导致舰船用海水泵机械密封早期失效的主要原因之一。

目前在舰船海水泵中通常使用的机械密封所存在的主要问题是:

①海水泄漏量大,造成船体及设备腐蚀;

②工作寿命较短;

③运行可靠性差;

④早期失效,故障率高;

⑤维修、更换困难。

为了解决舰船用泵目前主要采用机械密封结构所引起的上述问题,我们将一种早期应用于其它工业设备中的机械密封引用于舰船用泵中。通过试验室的模拟试验和工业应用,充分证实了这种机械密封其密封性能的优越性和实际使用的可靠性。现将有关情况叙述如下。

新型机械密封的结构是一种集装式的双端面机械密封。所谓集装式结构就是将机械密封部件中的所有组件集装在一起,需要时可以整装整卸。据有关资料统计。普通非集装式机械密封的安装失误率约占机械密封故障的200%~300%,因而采用集装式模块化机械密封结构就可以大大降低机械密封故障的发生。由于集装式机械密封不需要安装人员对机械密封进行任何调整(如弹簧、密封面等),只需要拧紧螺栓就可以了。从而大大提高了机械密封的安装可靠性。

在这种机械密封件结构中。有两组分别由动环和静环组成的密封摩擦副。这样就构成了两道密封。由于我国海域尤其是东海。海水含泥砂量大,因此在机械密封件靠泵内腔的一端。采用WC和SiC这两种超硬材料作为密封摩擦副,既可解决抗泥砂磨损问题,同时也解决了泵长时间停用时密封面因同种材料相互亲合而产生的粘结和咬死问题。其中。静环采用浮动式的夹持结构。防止泵腔抽空或泵腔内压力升高推动静环位移,造成密封失效。由于静环夹持的两端都有O型橡胶圈,因此静环在产生位移时可以自行浮动找正,从而能保证始终与动环端面贴合。在机械密封主体上加工有多头螺旋槽。泵工作时,螺旋槽起到泵送封液的作用,使封液循环冷却。这种结构布局,既可以使机械密封更加紧凑,同时又可以大大简化阻封液系统。

可见,在这种机械密封件结构中,靠泵腔内海水一侧的密封面既防止海水外泄又防止阻封液泄漏进入泵腔。而靠大气一侧的密封面起到了防止封液外泄的作用。


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