船用立式离心泵机械密封改进设计(2)
3.2、机械密封的结构改进(新型集装式机械密封)
3.2.1、散装式机械密封的结构缺点
在船舶离心泵常用的散装式机械密封,密封静环安装在密封腔体的法兰上,动环包括弹簧等部件安装在轴上,随轴转动并起补偿作用,由于结构的限制,机械密封动静环接触端面的接触面基本在密封腔体的最上端如图3所示。在此处,最易形成气阻,如果在泵运行前,未能进行彻底的排气,将造成密封端面因缺水而形成“干摩擦”,这也是船用离心泵密封早期失效的常见原因之一。
图3 散装式机械密封
3.2.2、新型集装式机械密封的结构改进设计
新型集装式机械密封对机械密封的结构进行了彻底的改进。首先,将原来的散装式结构通过轴套和法兰将机械密封的所有零件完全集装为一个整体,同时将弹簧等零件安装在法兰上,这种结构的优点在于密封接触端面下移,离开气阻区如图4所示,且安装方便不需要调整,提高了机械密封的安装可靠性。
另外,新型集装式机械密封在结构上采取弹簧保护措施,使弹簧不与海水接触,确保弹簧不会因泥沙沉积、结垢堵塞导致失去补偿能力。同时,摩擦副材料采用镍基硬质合金对碳化硅,辅助密封圈改用氟橡胶。
图4 新型集装式机械密封
4、新型结构的泵及集装式机械密封试验
为检验结构改进后的泵及机械密封的实际应用情况,选择部分型号的泵进行试验室试验和在舟山试验站实际运行试验。
4.1、试验室试验
试验介质:常温、人工海水;运行方式:连续运行100h,转速2950 r /min。试验结果表明密封效果良好,如表1所示。
表1 新型集装式机械密封试验室结果
4.2、模拟实际运行试验
试验介质:常温,东海海水;试验工况:舟山试验站模拟实船工况;运行方式:间断运行3个月,累计运行时间600h,转速2950 r/min。试验结果显示密封效果良好,如表2所示。
表2 新型集装式机械密封舟山试验结果
5、结语
(1)通过试验室和舟山试验站的运行试验,水泵的防止机械密封“干摩擦”的自动保护装置行之有效,在密封腔体缺水的状态下,制止了泵的启动运行,有效的保护了机械密封;
(2)从试验的结果看,新型集装式机械密封的密封性能良好,安装简单可靠;
(3)这种新结构的泵和机械密封已在国内新造舰船上大量使用,经实际应用考核,有效地提高了泵的运行可靠性和其密封性能及使用寿命。
