摘 要：近些年来由于机械密封的广泛使用，使得许多泵类生产厂家以基本完成了升级改造，更新出以机械密封为主的新一代泵类产品。其产品以更加节能，极佳的密封效果为特点广泛推行于市场。90 年代以前的产品主要以盘根填料式密封为主。虽经过了多年的使用一般的使用厂家都积累了较为丰富的运行维护经验，但与现在的新一代产品相比，缺乏了明显的竞争优势。给使用厂家增加了不必要的成本开支外，还对维护人员和清洁文明生产制造带来诸多不便。因此如何在不增加大的成本投入下实现升级换代，已成为非常有价值的一个技术课题。
关键词：机械密封; 盘根密封; 水泵; 工作原理
引言
主要针对早期成立的火力发电厂或与流体类有关的工厂、泵站等设备设施，各类水泵、 油泵、 酸碱泵等泵类的密封升级改造。
1 盘根密封的工作原理和机械密封的工作原理
1.1 盘根密封的工作原理
盘根密封原理主要在于轴承效应和迷宫效应。盘根的轴承效应是指在盘根填料和轴之间，会因为张力的作用形成一层液膜，使盘根填料和轴形成类似于滑动轴承的关系，这样盘根填料和轴就不会因为过度摩擦而出现磨损。盘根的迷宫效应则是指轴的表面平整程度无法达到围观水平，盘根和轴只能部分贴合而做不到完全贴合，在盘根和轴之间永远存在着极为微小的间隙，这些间隙就形成了迷宫带，介质在其中被多次节流，而达到密封的作用。
1.2 机械密封的工作原理
机械密封是靠一对或数对垂直于轴做相对滑动的端面在流体压力和补偿机构的弹力或磁力作用下，保持贴合并配以辅助密封(O 型密封圈)，达到阻漏的轴封装置。是依靠弹性元件对动、 静环端面密封副的预紧和介质压力与弹性元件压力的压紧而达到密封的轴向端面密封装置。其中动环和静环的端面组成一对摩擦副，动环靠密封室中液体的压力和弹性元件的推力使其压紧在静环的端面上，并在两环端面上产生适当的比压和保持一层极薄的液体膜而达到密封的作用，机械密封又称为端面密封。
2 机械密封的优缺点
2.1 机械密封的优点
( 1 )密封效果好，可达到无泄漏;( 2 )使用寿命长;( 3)减少泵轴的磨损;( 4 )适用范围广可在目前常用的介质、 温度、压力、 转速不同轴颈下使用;( 5 )节电效果明显。
2.2 机械密封的缺点
( 1)结构复杂零件多;( 2 )对轴向和径向跳动要求高，增加了泵的加工成本;( 3)损坏后维修不便;( 4 )选型要求高须根据介质的物理和化学性质，工艺参数及安装密封的空间来选择合适的结构形式密封。
3 实际改造成型范例
牡丹江北方水泥有限公司发电车间，是成立于 2000 年的水泥厂自备电站，拥有装机容量 12MW 汽轮发电机组的火力发电厂。 配备一台 45 吨循环流化床中温中压锅炉，和一台 20 吨的中温中压余热锅炉。2010 年实施了纯低温余热改造，废掉两台中温中压锅炉，新建四台纯低温余热锅炉，通过改造将 12MW 中压汽轮发电机组，改造为9MW 低温低压发电机组。实现了从燃煤电厂到纯余热电厂的转型。为了降低改造成本，留用了很多原有设备，尤其水泵类设备 90%仍然采用原设备。
在新增的水泵中全部采用了机械密封，与原有水泵的盘根密封形成了鲜明的对比：(1)机械密封与盘根密封在密封性能上，机械密封要比盘根密封漏泄量小的多，仅为盘根密封漏泄量的 1%。(2)使用寿命长，两年以内无需更换，以往盘根密封每 60 天左右就要进行一次更换。(3)消耗功率较少同比盘根密封省电 5%以上。(4)减少了轴或轴承的磨损。通过摸索对比先后将车间的两台循环水泵、两台射水泵、凝结水泵共 6 台泵进行了进行密封改造。改造后均收到了良好的效果。
3.1 循环水泵(20HBA)在未改为机械密封前，每年至少要更换 4次油盘根，每次更换量在 1 公斤左右，市场价格 30 元.，由于盘根磨损所致 3 年左右需更换一根水泵轴及配套轴瓦，费用在 7000 元左右，不计人工费用每台水泵每年消耗在 2500 元左右。而改为机械密封后费用方面每台泵的机械密封价格在 600 元左右，至少一个大修期在 3年以上，由于摩擦阻力的降低使电耗每小时下降 8 度，全年节电在58000 度，降低成本 3 万元左右。因此机械密封于盘根密封相比优势十分明显。
3.2 凝结水泵(4N6)由于泵的功率较小，改造前后最大的变化是除每年可节约少量电费和维护费用外，最主要的是使凝结泵的稳定性得以大幅提升，原盘根密封时，由于盘根磨损经常出现漏真空不打水现象，严重威胁汽轮机的安全稳定运行，同时造成凝结水中含氧量升高，腐蚀热力设备。更换了机械密封后，经过两年多的运行，未发生一起因轴端漏真空而影响主机设备运行的情况，使设备的可靠性系数得以大幅提高，保证了机组安全经济运行。
3.3 射水泵(IS-125-100-200)在未改为机械密封前，每年至少要更换 4 次油盘根，每次更换量在 0.3 公斤左右，市场价格 30 元.，由于盘根磨损所致 5 年左右需更换一根水泵轴及配套轴瓦，费用在 1500元左右，不计人工费用每台水泵每年消耗在 350 元左右。1 套配套机械密封的价格在 150 元左右，可使用 4 年左右，平均每年维护费用在40 元，远低于盘根密封的维护费用。同时可年节电 10800 度，降低成本 5400 元。
4 结束语
综合上述成功的改造范例，改造后的密封，结构可靠，运行中基本不漏，维护量少，并且节电效果明显。同时提高了密封性能，节省了检修费用。这些都保证了设备长周期，经济，高效运转，因此，机械密封适合全面推广。
参考文献
[1]顾永泉.机械密封实用技术[M].北京机械工业出版社，2002.
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