离心泵填料密封的缺陷分析及技术改进

摘　要：本文分析了离心泵填料密封存在的不足之处，提出了采用组合密封和改为机械密封的方法来改进密封缺陷结构，改善密封效果，提高运行周期，增加经济效益。

关键词：离心泵 填料密封 机械密封

一、密封的结构

离心泵轴向密封的作用是防止输送介质从轴与泵壳之间漏出泵外和防止外界空气进入泵内。它是离心泵的重要部件，它的好坏直接影响着离心泵能否正常工作。目前通常采用的是填料密封。填料密封又叫盘根箱，填料是浸油的石棉绳，又称之为盘根。它以螺旋状填装在填料函和轴套之间。它是通过填料与轴套之间紧密结合形成的一层很薄的环状油膜来实现密封。填料密封中涉及液封结构。它是由液封管、液封环等零件组成。液封管一端接泵体的高压区，另一端接填料函，它将泵体内高压介质引入填料环。填料环夹装在填料中间。填料环上有引液槽和液封孔，它将液封管引来的液体分布到轴套和填料之间，起冷却和密封作用。

二、缺陷分析

1.填料压盖压力不易控制

在填料函中，盘根数目一般为6-7根，中间有填料环。在正常工作时，必须拧紧填料压盖两侧的螺栓，通过产生预紧力压紧填料，使泄漏减少。由于螺栓的松紧程度只能凭手感判断，压力大小难以控制且沿圆周方向分布不均，这便造成填料的侧向压力沿轴向分布不均，过小达不到密封要求，过大造成填料严重磨损，影响密封的稳定性和可靠性。

2.液封结构不合理

用于液封的介质来自泵的高压区，比其他各处泄漏进填料函的液压高，填料函上部的液封孔离填料压盖较近，一般间隔3圈填料，数量较少，防隔高压密封液外泻的难度大。当部分填料腐蚀需添加填料时，新加的填料把旧的填料环和液封推向填料函内部，使液封环与泵盖上液封孔错位而失去布液作用。密封液未经充分扩散而导致处于液封孔外侧的填料承受的压力较大，密封难度增大。另外，由于填料环安装在填料的中间，且填料上的液封环要求与液封孔相对，增大了更换填料的难度和工作量。.

3.适应性受到限制

传统的填料密封结构不允许转轴有较大的径向偏摆量，设计要求一般小于0.5MM，实际上，由于操作工况发生变化，泵在偏离设计工况下工作时，泵轴在密封处的偏摆量相当大，过大的偏摆量，必然造成填料与轴套之间较大的间隙，从而加大泄漏，难以保证密封长期处于稳定或可靠的工作状态，缩短了设备运行周期。

三、技术改造

1.根据以上的缺陷，可采用新的密封形式取消液封结构

设计液封结构的主要目的是为了带走轴套与填料摩擦产生的热量，降低泵轴温度，同时利用液封环使传至填料函内侧的填料上的压紧力沿圆周方向分布的更加均匀，对于离心泵而言，液体进入填料函的方式有两种：a 由叶轮的吸入口或背面进入填料，这部分液体的压力较低，并且进入处离填料压盖最远。液体经过多圈填料的密封作用后压力逐渐下降，容易被密封。b 由液封管通过液封系统进入填料函，这部分液体进入填料函后分为两部分，一部分向内侧漏入进入叶轮，另一部分向外从填料压盖处泄漏至泵外，由于液封的压力较高，且离填料压盖较近，所以向外侧泄漏的液体难以密封是造成泄漏的主要原因。因此，通过改变轴封的形式取消液封结构，消除泄漏就容易多了。如果采用无需冷却的密封形式，水封结构就可取消。

2.选择螺旋密封与填料密封组合的密封结构形式

螺旋密封是利用泵轴在旋转时的摩擦力对轴套上螺旋槽内的液体供给能量，提高液体压力，以平衡泵内被密封介质的压力，从而消除泄漏。其做法是在泵填料函所在轴套的外表增加一段梯形，锯齿形或其它形状的外螺纹，外螺纹与泵体之间的间隙尽可能留得小一些。螺旋密封的优点是结构简单，属动态非接触型密封，轴套与泵壳之间无摩擦磨损，能耗少，对密封件的材料要求不高。缺点是密封比压不高。通常小于十几个大气压。密封性能的好坏与螺纹的加工质量和泵轴的安装质量有较大的关系。此外当泵停运时，螺旋密封几乎失去密封性能，故要与填料密封配合使用，以用作停车时的轴封需要，填料要安装在螺旋轴套的外侧。由于这种密封形式在使用过程中会产生较大的轴向力，对只承受少量轴向力的轴承会产生较大的影响，故较合适双吸式离心泵。在安装轴套时，应注意螺纹的旋向，不能反装，否则，不但起不到密封效果，还会加剧轴封的泄漏。当泵轴逆时针旋转时，轴套螺纹为左旋，反之依然。

3.将填料密封改为机械密封

机械密封是靠动环和静环端面的直接接触而形成的密封，动、静环之间的密封是靠两环之间维持的一层很薄的液膜，起着平衡压力和、冷却端面的作用。机械密封要取得良好的密封效果，应使端面光洁、平整。

四、结束语

经过改造，可提高泵的密封性能，减少泄漏，还可节省填料的数量，降低能耗，提高机械效率，同时，也可延长设备的运行周期，节省检修费用。

参考文献

[1] 蔡仁良 顾伯锡.主编. 过程装备密封技术 化学工业出版社.

[2] 顾永泉 著 . 流体动密封.石油大学出版社.