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摘要：本文阐述分析唐山市曹妃甸供水有限责任公司取水泵站一期工程四台离心式水泵轴封装置的择优选用，通过密封软填料与盘根的结合使用，降低泵轴使用温度，从而保持泵轴在安全可靠的工况下运转，提高泵轴运行的安全性和经济性。
关键词：结合使用；密封软填料；盘根；优化；离心式水泵；运行工况
1、 概述：
唐山市曹妃甸供水有限责任公司承建的曹妃甸供水工程是负责向曹妃甸工业区提供生产和生活用水的供水单位，供水工程包括取水工程、输水工程、净水厂工程三部分，其中取水工程——取水泵站一期工程于2005年年初开工建设，2006年底建成投入使用。取水泵站四台离心式水泵为上海凯士比水泵有限公司生产，水泵型号为RDLVDJ500-790A，额定流量3420m3/h，额定扬程60m。
离心式水泵主要零部件包括叶轮、泵轴、泵壳、泵座、轴封装置、减漏环、轴承座、联轴器等，其中轴封装置的选材对整个水泵运行工况起着重要作用。其原理为：泵轴穿出泵壳时，在轴与壳之间存在间隙，当间隙处的液体压力大于大气压力时，泵壳内的高压水就会通过此间隙漏入泵内，从而减低泵的吸水性能。轴封装置正是为解决此问题而在泵轴与壳之间设置的密封装置，可分为填料密封和机械密封两种，目前我公司选用的水泵轴封装置为密封软填料。
2、 密封软填料的优点：
密封填料在离心泵中得到广泛应用。目前公司泵站水泵轴封装置选用的密封填料为美国公司生产的软填料(型号为OTH-020A)，相对于传统意义上的盘根密封，软填料密封有如下优点：
2.1密封效果好，基本上可以达到零泄漏。
2.2由于软填料与轴无相对运动，不会对轴和轴套造成磨损。
2.3 由于无介质泄漏，并且软填料层间的摩擦系数小，可提高泵的工作效率，达到节能效果。
2.4 不受规格尺寸影响，安装简便，方便快捷。
3、密封软填料在运行中存在的问题
密封软填料虽具有上述优点，但在水泵运行中也发现，水泵填料盒处温度较采用盘根填料温度偏高，。分析原因：虽然软填料摩擦系数比传统的盘根小，但是使用软填料后，水封管的水不能进入填料盒内部冷却，软填料摩擦产生的热量全部传导到填料盒及泵轴上面，然后靠自然散热把热量散发出去。原理示意图如下：
软填料密封原理示意图
4、盘根填料在运行中存在的问题
我公司目前使用的盘根为油浸石棉盘根，它具有耐热性、柔软性好、强度高等优点，但它也有致命的缺点：编结后表面粗糙、摩擦系数大、有渗漏现象，另外使用久了浸入的润滑剂容易流失。在实际生产中，经常出现这样的状况：新修好的设备，开始运行时轴封状况良好，但用不了多久，泄漏量便不断增加，调整压盖和更换填料的工作也逐渐频繁，运转不到一个周期，轴套就已磨损成花瓶状，严重时还会出现轴套磨断，并且减漏环后面更换不到的盘根均已腐烂，无法起到密封作用。
总的来说，盘根填料具有如下缺点：
4.1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。
4.2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。
4.3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%。
5、防止离心水泵泄漏极为关键的措施是：
5.1合理选择密封填料；
5.2设计合理的密封腔体，调整适当的密封压紧力。
6、改造方案
为解决密封软填料在离心水泵运行中的实际问题，经反复研究实验，我们对填料方式进行了改进，采用密封软填料与盘根相结合的方式，改造后的填料结构如下图：
改造后的填料结构
7、改造后的安全经济效果：
改造后，通过调整水封管阀门调节压盖处渗水量，压盖适当压紧，这样既利用了软填料无泄漏、摩擦系数小的特点，又保证了散热，通过改进，冷却效果很好，经总结；
7.1改造后水泵上导轴承的温度普遍降低了2—3℃，提高了运行的可靠性；
7.2减少了泵的内漏，消除了泵的外滴，填料压盖处可保持长期不滴漏，节约了一定量的水。
7.3延长了泵的连续运行时间，减少了泵的故障，节约了人工和维修费。
7.4密封效果延长一倍以上。
7.5降低了密封的功耗，提高了泵的效率，节约运行电费的效果明显。
7.6由于软填料价格偏贵，原来每台机组要用一盒填料(价格将近5000元)，使用周期为3至6个月，现在四台机组总共用一盒软填料，增加盘根的投资才200元左右(摘自2008年工作总结，可以参考)节省了大量的软填料，提高了经济效益。
改装后的水泵试验效率为82.6%，改装前试验效率为81.2%，泵的轴功率由650KW降低为641KW,每小时节点9kw*h，一年按照300天连续计算，可以节点9*24*300=64800kw*h，工业电价按照1.1元/kw*h计算的话，每台泵可以节约64800*1.1=71280元。传统填料密封轴套每半年换一次，填料一般三个月换一次，采用本文的新型方法后一年换一次轴套，填料六个月换一次，这样可以节约5000元资金，每台泵一年可以节约电费与配件费用71280+5000=76280元。
以我单位目前运行方式为例，为了保证曹妃甸工业区首钢在内的所有工业用水情况，我厂一年中平均使用水泵在两台左右，一年可以为单位节电71280*2=142560元，一年可以节约运行配件5000*2=10000元，总共节约152560元，(不包含人工费用)，经济效益显著。将此新型填料密封机理运用到其它单级单吸离心泵上同样可行。
8、改造后的建议及小结
为了保证软填料的特点在离心泵中能否保持，在选材时应考虑具备如下条件：
8.1有一定的塑性，在压紧力作用下能产生一定的径向力并与轴紧密接触。
8.2有足够的化学稳定性，不污染介质，填料不被介质泡胀，填料中的浸渍剂不被介质溶解，填料本身不腐蚀密封面。
8.3填料自润滑性能良好，耐磨，摩擦系数小。
8.4轴存在少量偏移时，填料应有足够的浮动弹性。
8.5制造简单、填装方便
为此，需要经常对填料的压紧程度进行调节，使填料中的润滑剂在运行一段时间而有所流失之后，再挤出一些润滑剂，同时补偿填料因体积变化所造成的压紧力松弛。当然这样经常挤压填料，然后将使浸渍剂枯竭，所以定期更换填料是必要的。此外，为了维持液膜和带走摩擦热，有意让填料处有少量泄漏也是必要的。
9、结束语
(1)、对我公司使用的离心式水泵轴封装置的软填料密封与盘根相结合的改进方法极佳，离心式水泵轴封装置应首选之。
(2)、我公司按上述改进方法对现有四台离心式水泵轴封装置进行了改造，降低了泵轴温度，提高了水泵运行的稳定性、安全性与经济性。
(3)、我公司取水泵站运行班组通过运行实践自行摸索出的水泵轴封装置改造方案，对水泵运行的安全经济型大有指导作用，此做法亦值得兄弟供水公司借鉴。
(4)、引起水泵泵轴温度升高以致水泵运行故障的原因很多，工作中要不断摸索其他方法，提高水泵运行工况。
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