高黏度燃料油泵用機械密封

1、高黏度燃料油泵密封失效原因

　　就黏度而言，燃料油屬于高黏度介質，主要成分是復雜的高分子烴類混合物及含硫含氮衍生物。通常泵輸送燃料油密封，多采用填料密封。動力廠P515 燃料油泵使用填料密封，長期泄漏，造成頻繁檢修，增加維修費用。

　　填料密封因介質的高溫、高黏度及與軸的摩擦，在較短時期內其壓縮性和回彈性急劇降低，且由于輸出燃料油供應壓力達到1.5MPa 以上，使密封很快失效并導致泄漏。

2、確定設計方案

　　(1)在保留部分填料的情況下，使用機械密封。根據(jù)泵腔結構、介質性能等因素，設計多彈簧外裝式機械密封。因決定保留填料，所以密封腔空間小，采用外裝外流式密封結構是首選。

　　(2)高黏度介質流動性和導熱性差，端面潤滑條件惡劣，密封環(huán)早期磨損、燒傷和破壞是該類密封失效的主要原因，因此減小端面面積，減少摩擦熱的產生是密封設計的關鍵。補償密封端面采用刃邊形式，減小了端面面積，形成高的端面比壓，可以切斷高黏度介質，發(fā)熱少，壽命長。

　　(3)只有當填料密封發(fā)生泄漏，機械密封才能發(fā)揮作用，無泄漏時為防止端面干摩擦，在安裝時密封與軸之間填滿潤滑脂，用于潤滑端面。

　　(4)采用刃口端面，端面比壓有所提高，為快速散發(fā)端面摩擦熱，在壓蓋上開低壓蒸汽冷卻接口，使用低壓蒸汽(0.45MPa，155℃)快速帶走端面摩擦熱。密封結構見圖1。

圖1 密封結構

　　(5)摩擦副采用硬質合金對碳化硅，摩擦熱少，符合PV 值的合理推薦數(shù)值;輔助密封采用氟橡膠，可耐高溫;金屬材料用Cr、Ni、Mo 不銹鋼，可耐高溫硫腐蝕;特殊的阻擋結構防止高黏度燃料油外泄對密封的粘著破壞。

3、設計計算

　　(3)對黏度大的燃料油介質，端面比壓一般選取0.5～0.7MPa，膜壓系數(shù)0.3～0.4，而且密封腔壓不超過0.25MPa。計算后得出密封腔壓Pt=0.86MPa。因腔壓小、膜壓系數(shù)小，所以端面比壓大小主要是由彈簧比壓決定的。通過計算，彈簧比壓達到0.86MPa。選用8 個剛度值為2N/mm 的小彈簧，保證壓縮量≥5.5mm，以保證彈簧力足夠將高黏度介質在端面處切斷。

　　(4)計算彈簧力。計算后得出彈簧力為89N。

Ft=Pt×A (3)

　　(5)經計算和測試，設計端面的PsV 值(密封允許的工況負荷，MPa·m/s)為30.1MPa·m/s，對比表1。碳化硅對碳化鎢允許PsV 值36MPa·m/s，低于允許值，完全合理。

表1 相關摩擦輔材料組合的允許PsV 值MPa·m/s

4、實施效果

　　經過長達12 個月的在線檢驗，改進后的機械密封完全滿足燃料油輸送生產工況，設備事故率降低，保證了生產運行周期。