泵用螺旋槽干气密封的改造麦翰杰（茂名石化乙烯工业公司，广东茂名525021螺旋槽干气密封在普通的离心泵上的使用在近年来国外进口泵上屡见不鲜。我厂各装置上均有这样的泵。其中全密度车间位号G9103，G9104就是的一例，但此泵自从国外进口回来以后，一直存在有运转发热的问题，泵温度一度达到110C以上。经过我们的分析，初步确定为是密封造成的发热，为此我们决定对密封的结构进行必要的改造。

　　1原密封的结构及系统的冷却形式该泵采用两级密封串联的结构（如圄1），级为克兰公司普通的小弹簧，平的8B1-2.5"机械密封，采用石墨对碳化桂组对，第二级为克兰公司28LD-2.25"型干气密封，同样采用石墨对碳化桂的组对，在碳化桂静环的表面加工有均布的十二个螺旋槽。所封的介质为丁烯，分子量为56，属轻轻类介质，性质为易挥发物质，常温常压下为气体。泵的转速为2950转/分，USAS*.2MPa，出口压力。7MPa，温度45C，介质在工作条件下呈液态。级机械密封采用自冲洗冷却系统，由泵的出口端引回一部分介质对端面进行冷却。第二级干气密封无任何的冲洗措施，和压盖一起形成一完全封闭的腔体，压盖上有两个被堵死的冷却孔。

　　2发热问题的音找及解决通过现场的了解，并结合国外的圄纸，我们发现出现了两点严重的失误：（1）螺旋槽要求的旋向与泵的转向不符。沿电机方向看过去泵是逆时针旋转的，而静环的螺旋槽要求的旋转方向却是逆时针的，这肯定是国外制造厂的疏忽造成的。表面开有螺旋槽的干气密封对泵的旋向是有要求的，动环相对于静环的螺旋槽转向应该将气体带入槽的根部，随着槽体积的变化，气体受到压缩，压力升高，这样就产生了使端13掌开的开启力。在此泵中，泵的转向与螺旋槽要求的旋向是一致的，这说明螺旋槽没有压缩气体的作用，泵运转时动静坏之间没有腧缩气掌开，而是在进e=F摩擦，这是产生发热的根本原因。这可以从我们在现场拆下来的静坏得以证实，静坏上有酿剧生的凹槽。

　　（2）第二gg密封的封气口被堵死，未加任何的封气。这一点可以从国外的圄纸上得到证实，资料上要求有0.48MPa的封气压力，且明确的标出了封气的出入口。由于没有加封气，使密封在运转的过程中不能塔摩擦热带走，同时不能将级机械密封泄漏出来的介质进行有效的气化。同时封气的压力也有利于减小级密封P治承受的压差，使tJIM密封的工作条件得以，延长使用寿命。

　　并使干气密封在这样一个压差下，保持稳定的气膜。

　　棚到泵发热源因后，我们规了相应，具体如下（ljf干气密封静环的螺旋槽按相反方向重新加工，并保持其原有的槽数12及深度7um、螺旋角15.5°。（2）为干气加配一套封气系统（如圄2）。是供密封所须的背压，封气采用氛气，具体数安国外资料提供的值0.48MPa. P中洗入口（封气*封气圄1泵的结构圄2封气系统改造芫成后，泵的发热问题得到了明显的改善，温度5S有上升，一直稳定在4c左右。但仅仅只过了一周的时间，泵又开始有了轻微的发热，拆开后发现密封腔内有很多的石墨粉，附着在体的内壁，干气密封的石墨动环被严重的刮伤，碳化桂静环上也有磨损出来的凹槽，这说明动静坏之间又有了接触。我们知道泵在启动及停车的时f侯，干气密封动静环之间会发暂的接触，这种程度的接触不可能造成如此严重的刮伤，而且在录运行过程中几乎没有停过车，问题还是出在密封上。该密封能够正常运转了一周的时间，说明动静坏在这周内仍然处于接触的状态下运转。我们推测是密封的设计参数和外在因素（颗粒的进入或轴的异常振动、窜动）双重的影响造成的。

　　通过以上的分析我们对该密封的参数进行了重新的校核。原密封的参数如圄3.深弹簧压缩量为：10mm（由国外资料提供）端面接触比压为：系数；为动环端面面积。

　　根据研究螺旋槽推力轴承的过程，假设：（1）垂直于槽台交界面的润滑介质的流动是连续的；（2）每一槽台区润滑介质的密度不变，则可以建立起控制润滑介质压力分布的微分方程。当槽数无限多时，上述假设成立，从而建立起了螺旋槽轴承的“窄槽”理论。进一步假设介质压力沿槽区和台区均为线性分布，求解在以槽台区建立的微分方程，可得到介质压力分布的表达式。在半径为r处，取出宽为dr的圆环，当dr趋向无穷小，槽数足够时，展开后可看作一槽数无限的平行槽模型，在这一圆环带上产生的压力增量为dp，对于泵入式螺旋槽（槽的作用使流体从外径R处往内径R1处流动）dp与dr的关系为等式左边的“-”表示dp的方向与dr的方向相反。

　　膜厚，h1 =h+hg；hg为槽深；a为螺旋线的螺旋角；H为非槽区（台区）膜厚与槽区膜厚比，H=h/h1；Y为台槽比；-为介质通过微环dr的质量流量（泄漏率），根据连续性方程，所有半径处的质量流量（泄漏率）相等；P为介质在大气压环境下的密度，r为微环dr处的半径；g1（aH，Y）、g2（aH，Y）为螺旋槽函数。

　　根据膜厚h，经过我们用专用程序计算可以看出，上面的计算结果除了气膜厚度较薄以外，其他的几项指标和普通的密封没有什幺差。该密封的动环部分就是普通的8B1T机封。而干气密封的设计指标和普通密封的指标相tt有很大的区，其弹簧比压远低于普通的机械密封。计算的数据说明这一台泵的干气密封的弹簧比压过大，使运转时气膜的厚度低于正常值，过薄的气膜虽能获得较小的泄漏量，但其抗干扰能力较低，对温度、压力的变化引起的动、静环的微小变形非常敏感，而且对泵的运转精度、气体的清洁度等要求较高。同时使泵在开停车时密封动静环接触时间加长增加磨损。可以肯定，该机封动环的参数不能用于28LD干气密封。

　　对于该泵的使用工况，我们将参数调整如下：动环压缩量：5mm端面接触比压：0.05MPa静环螺旋角修正：16°按以上参数经程序校核，其膜厚度为：3.5mm经过这样的调整后，经现场运行，效果非常良好。

　　3总结干气密封的弹簧力主要用于提供密封在静状态下的闭合力。运转时，端面气膜产生的开启力与介质及弹簧产生的闭合力达到平衡，即可在目非接触状态下实现密封。如要端面尽早的开启，就要求设计弹簧比压在较低的水平上。同时，维持一个较低的弹簧比压可保证使气膜有一定的厚度。如果厚度过小，密封气膜抵御泵的振动、轴的串动及动静环本身变形的能力就很差，可能导致动静环面的接触，进而形成干摩擦，使气膜状态受到破坏。

　　（上接第164页）提高到1000N/mm2，再经过渗碳处理，其表面载荷相比原材料和处理方式提高30.同时行星轮表面硬化层深度加厚，使硬化层硬度下降过陡的情况有所改善，提高了行星轮抗冲击负荷的能力。齿环材料的改变，使其韧性、回火稳定性、耐磨性有所提高；经渗氛处理后，齿环的抗点蚀抗磨损的能力大大提高，表面硬度由HB248-302改进后，该行星减速齿轮的安全系数由170提高到2.27，相比原来提高了33.使得泵组和核电机组的可用率有较大提高，并相应减少了机组降负荷或停机的风险。