據(jù)統(tǒng)計(jì)，泵、風(fēng)機(jī)等的故障中47%屬于機(jī)械密封故障。因此，正確地設(shè)計(jì)和選用機(jī)械密封對(duì)提高泵和風(fēng)機(jī)的可靠性起著重要的作用。寶鋼股份公司的煉鋼焙燒回轉(zhuǎn)窯煤氣升壓風(fēng)機(jī)，由于機(jī)械密封故障造成非正常停機(jī)時(shí)有發(fā)生。另外，經(jīng)常更換密封件，機(jī)封昂貴的價(jià)格也使維修成本居高不下。為了從根本上解決跑、冒、漏，改善工作環(huán)境，提高煤氣升壓風(fēng)機(jī)的工作效率，降低維修成本等問題，對(duì)該風(fēng)機(jī)的機(jī)械密封進(jìn)行了合理的改造。

1 煤氣升壓風(fēng)機(jī)的有關(guān)工作參數(shù)

風(fēng)機(jī)的現(xiàn)場(chǎng)工作參數(shù)如表1所示。

表1

　　風(fēng)機(jī)的機(jī)械密封參數(shù)如表2所示。

表2

　　則線速度為：

　　由于線速度較高，使接觸部位的磨損加劇，導(dǎo)致機(jī)械密封加速失效。

2 現(xiàn)用機(jī)械密封分析

該風(fēng)機(jī)原裝的機(jī)封為日本PILLAR公司生產(chǎn)的A3-JF/B1-J兩部件式的機(jī)械密封。該機(jī)封是多彈簧式的雙端面機(jī)械密封，采用背靠背的排列方式，是機(jī)封的第一代產(chǎn)品。該機(jī)封的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是多彈簧作為動(dòng)環(huán)的補(bǔ)償力，這對(duì)彈簧的材質(zhì)和壓縮量要求很高。在安裝時(shí)，對(duì)安裝人員的技能要求較高。在國外通常機(jī)封是隨主機(jī)提供給客戶的，一般不單獨(dú)供應(yīng)機(jī)封。而我們的國情不同，寶鋼是單獨(dú)買機(jī)封，供應(yīng)商沒有售后服務(wù)項(xiàng)目，因此無法保證安裝精度，大大降低了機(jī)封的可靠性，在使用當(dāng)中經(jīng)常發(fā)生故障。主要表現(xiàn)為泄漏量大、磨損快、壽命短。

3 機(jī)械密封改造方案

(1)機(jī)械密封的選型

根據(jù)回轉(zhuǎn)窯煤氣升壓風(fēng)機(jī)的工況條件，分析選用AES公司提供的CDSATM集裝式機(jī)械密封。這種型式的機(jī)封是機(jī)械密封的第三代產(chǎn)品，其集裝式機(jī)械密封的設(shè)計(jì)具有如下優(yōu)點(diǎn)：

①集裝式設(shè)計(jì)，安裝簡(jiǎn)便可靠，無人為安裝誤差;

②平衡型密封環(huán)設(shè)計(jì)，能承受較高的壓力;

③靜環(huán)補(bǔ)償機(jī)構(gòu)，可以補(bǔ)償壓蓋端面與軸的不垂直度;

④模塊化設(shè)計(jì)，零部件易于更換，安裝簡(jiǎn)便;

⑤內(nèi)置小彈簧不與介質(zhì)接觸而不會(huì)堵塞或腐蝕;

⑥軸或軸套無磨損，可以減少維修費(fèi)用，降低電機(jī)功耗。這種產(chǎn)品是環(huán)保產(chǎn)品，機(jī)械密封的設(shè)計(jì)壽命為3年，如果風(fēng)機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定，則機(jī)械密封壽命理論上還可延長(zhǎng)。

回轉(zhuǎn)窯煤氣升壓風(fēng)機(jī)的機(jī)械密封用的隔離液是不能泄漏到工作介質(zhì)和環(huán)境中的，但壓力較低，整體工況條件比較好。CDSATM是一款雙端面的機(jī)械密封，用于密封易燃、易爆和有腐蝕性工作介質(zhì)的環(huán)境，允許隔離液的壓力大于工作介質(zhì)的壓力。該產(chǎn)品金屬部分采用優(yōu)質(zhì)316LSS不銹鋼;動(dòng)環(huán)采用三種石墨，具有良好的自潤(rùn)滑性和散熱性;靜環(huán)采用碳化硅，材質(zhì)耐磨，散熱性好，和石墨是一對(duì)很好的摩擦副;O型圈材質(zhì)是乙丙橡膠。

最終確定機(jī)封的規(guī)格如表3所示，其中CDSATM軸徑為φ95mm。

表3

　　(2)風(fēng)機(jī)內(nèi)部零件結(jié)構(gòu)的調(diào)整

選用了CDSATM集裝式機(jī)械密封后，需要增減和修改以下部件。

仍然使用φ95mm原軸套，原機(jī)封的壓蓋和腔體需要去掉，這樣便可以有足夠的安裝空間，又可以減少風(fēng)機(jī)的安裝時(shí)間。

如果原機(jī)封壓蓋的螺栓中心距A能滿足機(jī)封螺栓中心距的要求，就用原來的壓蓋，A=18mm。如中心距不能滿足要求，必須加工一個(gè)厚度大約為30～40mm的過渡塊，以滿足螺栓的安裝要求。

(3)機(jī)械密封安裝時(shí)對(duì)風(fēng)機(jī)的要求因安裝、運(yùn)轉(zhuǎn)或設(shè)備本身所產(chǎn)生的誤差而造成機(jī)械密封泄漏是密封失效的重要原因之一。為了保證機(jī)械密封安裝和工作的可靠性，安裝時(shí)需對(duì)風(fēng)機(jī)進(jìn)行如下檢查：

1)軸的檢查：

①軸的光潔度不低于6級(jí)(或粗糙度不大于1.6μm)，手指在軸上滑動(dòng)感覺應(yīng)是光滑的;

②確認(rèn)軸的直徑在公差范圍內(nèi)(D±0.05mm);

③消除所有的毛刺和尖角，尤其是O型圈所通過的地方(包括鍵槽、端口)，以防O型圈被劃傷;

④用測(cè)量表測(cè)量密封處軸的跳動(dòng)情況，其徑向跳動(dòng)量不得超過0.1mm，如超過要加以調(diào)整;

⑤置測(cè)量表在軸的末端，沿軸向用力推或拉軸以測(cè)量軸的竄動(dòng)，其竄動(dòng)量不得超過0.13mm，否則應(yīng)調(diào)整。

2)密封腔及密封腔外端面的檢查：

①確認(rèn)密封腔潔凈;

②確認(rèn)密封腔端面必須是平整光滑的，要求其光潔度不低于5級(jí)(或粗糙度不大于3.2pan);

③用測(cè)量?jī)x固定在軸上慢旋轉(zhuǎn)，測(cè)量頭放于端面，測(cè)量出垂直度不得大于0.3mm，否則應(yīng)加以調(diào)整;

④沿逆時(shí)針方向手動(dòng)旋轉(zhuǎn)軸，確認(rèn)機(jī)封運(yùn)轉(zhuǎn)是否平穩(wěn)，并聽密封腔內(nèi)有無金屬與金屬接觸的聲音。

4 效果評(píng)價(jià)及推廣

對(duì)回轉(zhuǎn)窯煤氣升壓風(fēng)機(jī)的機(jī)械密封進(jìn)行了改造后，繼續(xù)對(duì)此項(xiàng)目進(jìn)行跟蹤，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)嚴(yán)格考核效果較理想。煤氣升壓風(fēng)機(jī)的機(jī)械密封故障率降為零，工作環(huán)境大為改善，備件成本及維修成本大大降低。另外，AES(中國)有限公司在寶鋼設(shè)有售后服務(wù)，解決了用戶的后顧之憂。由此引伸，寶鋼的泵、風(fēng)機(jī)等因密封失效而引起的故障率很高，如果能夠?qū)⒋私?jīng)驗(yàn)加以推廣，跑、冒、滴、漏的情況將大為改觀。特別是在工況條件惡劣及不易檢修處，更換密封結(jié)構(gòu)后，綜合效益將大大提高。

參考文獻(xiàn)

[1]李繼和.機(jī)械密封技術(shù)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社.1992.

[2]劉良臣.中國工程機(jī)械密封技術(shù)的回顧與展望[J].液壓氣動(dòng)與密封，2002(2).

[3]林祥雄.高明.IDF風(fēng)機(jī)密封結(jié)構(gòu)的改進(jìn)[J].潤(rùn)滑與密封，2000(6).

[4]徐巖，朱曉東.反應(yīng)器進(jìn)料泵機(jī)械密封失效原因分析及改造[J].流體機(jī)械，2002(9).