CMS2000软填料密封在电厂生水泵上的应用

2023-01-26

生水泵输送的介质是50℃左右的工业水, 该泵的型号是10SH-6A水平剖分式水泵。在电厂共有4台, 主要是将工业水输送到水处理系统。运行初期该泵采用填料密封是油浸石棉盘根或油浸棉纱盘根。油浸石棉盘根具有耐热性、柔软性好、强度高等优点, 但它致命的缺点是编结后表面粗糙、摩擦系数大、有渗漏现象, 使用久了浸入的润滑剂容易流失。浸油棉纱盘根在水中长期浸泡会变得很硬, 而且由于膨胀系数大, 摩擦力较大。因此, 在实际运行中经常出现以下样的现象。

(1) 泄漏频繁, 泄漏量很大。

(2) 前后轴套磨损很快、形成沟状的痕迹, 运转不到一个周期, 轴套就已磨损成花瓶状。

(3) 新修好的设备, 开始运行时轴封状况良好, 但运行2~3个月后, 泄漏量便会不断增加, 调整压盖和更换填料的工作也逐渐频繁。

(4) 严重时还会出现轴套磨断, 并且水封环后面更换不到的盘根均已腐烂, 无法起到密封作用。

总结现场应用, 对普通的密封填料磨损的原因分析如下。

(1) 盘根填料与轴直接接触, 且相对转动, 造成轴与轴套的磨损, 所以必须定期或不定期更换轴套 (2) 为了使盘根与轴或轴套间产生的摩擦热及时散掉, 盘根密封必须保持一定量的泄漏, 而且不易控制。 (3) 盘根与轴或轴套间的摩擦, 造成电机有效功率降低, 消耗电能, 有时甚至达到5%~10%的惊人比例。 (4) 从填料密封的原理来看, 流体在密封腔内可泄漏的通道有三处:其一是流体穿透纤维材料造成泄漏;其二是从填料与填料箱体之间泄漏;其三是从填料与轴表面之间泄漏。

因此防止生水泵泄漏最为关键的措施是: (1) 合理选择密封填料; (2) 设计合理的密封腔体, 调整适当的密封压紧力。

1 CMS2000软填料密封在电厂生水泵上应用

CMS2000软填料密封是一种新型的层状剪切填料, 它是美国赤士盾 (CHESTRTON公司推出一种新型的填料, 一种层状剪切式密封填料 (CMS2000) 。它改变了生水泵的运行状况。

CMS2000软填料密封在电厂生水泵应用已有6年, 密封效果很好。CMS2000型填料由纯合成的KEVLAR纤维、高纯的石墨、PTFE (聚四氟乙烯) 、有机密封剂等材料混合组成, 形成一种无规格限制的黑色胶状物。使用时, 在填料函的前后端装入编织环或石墨填料, 中间用高压注入枪注入CSM2000的胶状物, 直至充满。在轴旋转运动过程中, CMS2000填料中的KEVLAR纤维会缠绕在轴 (或轴套) 上并随轴同步旋转, 形成一个“旋转层”。在填料函内壁附近, CMS2000填料粘附其上, 形成一个“不动层”。这样, 泵轴的转动使填料处在中间位置, 填料层作剪切运动, 这是因为填料间吸引力极小, 其层间摩擦系数很小。

填料腔体内填充一种优良的密封软材料, 它是由碳纤维、高纯度石墨、聚四氟乙烯、有机密封剂等组成。它耐热-18℃~200℃, 最大压力0.7Mpa, 最大线速度8m/s耐腐蚀性强, 适用介质p H值范围4~13, 主要适用于水介质。这种软填料状态为胶泥状, 摩擦系数低、混合体之间分子吸引力小。

在轴的运转过程中, 填料中的纤维会缠绕在轴上, 并随轴一起转动, 形成一个“旋转层”, 此“旋转层”起到了保护轴或轴套的作用, 避免了轴套磨损, 减小了动力消耗;随着“旋转层”直径的逐渐增大, 轴对纤维的缠绕能力将逐步减弱, 没有与轴缠绕, 并且与填料腔内壁保持相对静止, 在填料腔内形成一个“剪切层”, 此时相对旋转运动的摩擦剪切区域就存在于填料中间而不是存在于填料与轴之间。另外在注入的填料两端压入聚四氟乙烯编结填料, 利用此编结填料端环将混合软填料压紧。为了使轴在高速转动过程中, 混合软填料不被挤压摔出, 特意在填料腔体和压盖处设计加工了螺旋槽, 值得注意的是填料两端的螺旋槽方向应互为相反, 这样保证轴旋转时能产生使混合填料受到向内的泵送作用, 有效防止了填料的飞溅。因此生水泵使用CMS2000软填料密封后, 运行状况得到明显的改善。总结现场经验, 主要有一下几方面的优势。

2 安全可靠运行

由于CMS2000软填料密封填料内外层分别粘附在轴和填料函腔, 泵送介质必须击穿填料才可能外漏, 在填料的许用范围内达到完全无泄漏的效果, 因此CMS2000软填料密封满足生水泵的安全运行。

由于填料与轴无相对运动, 所以不磨损轴, 有效地提高了泵的机械效率, 减少了对轴的磨损。由于填料压盖处可保持长期不滴漏, 保护环境。

3 维护保养方便

它可进行在线修复。在有泄漏量时, 可进行不停泵的状态下注入填料, 保证生水泵长周期运行, 节约了人工和维修的费用。

4 节电节水

(1) 该系统不需要冷却水冲洗, 大大地节省冷却水的费用, 系统简单。

(2) 由于填料与轴无相对运动, 填料层间摩擦系数很小, 比普通填料与轴的摩擦损耗小, 因而耗电低, 泵运行中电流小, 节约电能, 大大降低轴功率的消耗。

5 减少维护量, 降低维修成本

电厂生水泵由于采用CMS2000软填料密封, 系统有很高的技术含量、独特的密封原理, 运行时不磨损轴套, 也不用使用冷却水, 因此, 不需要频繁更换轴套, 生水泵累计五年没有更换轴套;同时因为其不发热、不泄漏, 又延长了轴承的使用寿命, 保证泵的长周期运行, 大大降低维护成本。据初步估算, 节约的能耗和备件费用每年每台泵平均可达到约上万元 (按照每台年节约轴套10件, 密封填料更换6次, 轴承6套计算) 。