离心泵的节能降耗改造

艾志工业技术集团有限公司 马海斌 张学锋

集装式机械密封是一种先进的端面密封。针对传统填料密封改造成集装式机械密封的原理和节能降耗情况进行分析，得出改造后取得明显效果。

离心泵的能耗主要包括介质的输送、密封的摩擦、轴承的摩擦等。通过对各类离心泵的填料密封进行技术改造，不仅可以降低密封的能耗，而且可以避免离心泵的介质泄漏带来的资源浪费和环境污染、提高泵的工作效率、降低介质输送的能耗。

一、集装式机械密封节能降耗的基本原理

集装式机械密封在水泵上取代盘根是密封技术发展的趋势。集装式机械密封将盘根的接触式轴向密封转变为垂直于轴的端面密封，垂直于轴的端面经过精密的机械加工，平面度和表面粗糙度极高，使集装式机械密封的密封效果得到极大提高，端面之间的摩擦系数极小。轴向密封在弹簧和介质压力共同作用下，对由于设备运行所造成的轴向磨损可以及时补偿，使轴向密封面始终保持贴合。由于机械密封在运行中可以对轴向磨损进行补偿，而填料密封不能，故机械密封寿命较长。集装式机械密封作为第三代最先进的密封结构，没有第一代单个大弹簧非平衡式结构分离式机封和第二代多个小弹簧诸多缺点，实现了如下技术革新。

（1）集装式结构，安装简单、可靠；

（2）整体式动环面与静环面在温度变化、压力骤变以及振动等情况下不会发生脱落；

（3）平衡式结构在压力以及压力骤变时都会减轻对摩擦副密封面的影响；

（4）API压盖能够满足API 682标准，同时具有外循环式冲洗功能，解决了易气化问题；

（5）自定心装置可保证机械密封安装的精确度与可靠性，避免人为误差产生；

（6）多个小弹簧结构，不与介质接触；

（7）平衡式结构以及合理的端面比压，确保了密封的寿命与低排放要求。

集装式机械密封结构见图1所示：

图1

集装式机械密封具有以下优点。

（1）摩擦功率消耗极小，仅为填料密封摩擦功率的10%。

（2）密封性能可靠，在设备稳定运行状态下可实现零泄漏。

（3）摩擦副端面磨损后可自行补偿，一般不需经常性维修，大大降低了维护的人力和物力成本。

二、案例分析

通过大量改造案例分析证明，性能比较良好的填料材质（石墨、碳纤维、芳纶纤维、特氟龙）与机械密封的能源消耗对比，机械密封具有非常明显的节能降耗优势。

某冶金企业泵站的水泵组是给电炉厂供水的主体泵组，其性能参数如下：

输入功率 380kW 流量 390m3/h

压 力 0.5MPa 转速 1 450r/min

轴径 φ100mm 介质：含有少量颗粒的循环水

2010年5月7日～5月13日，该水站水泵使用盘根时在1周内24h平均工作参数如表1所示：

表1

此泵改为集装式机封后，在2010年8月9日～8月15日1周内24h平均工作参数如表2所示：

表2

三、结论

在同等介质压力的填料腔里面，要实现同样的密封效果，盘根和泵轴套之间的接触应力，同机封摩擦副的端面比压相比可以认为是近似相等的；盘根和轴套之间的摩擦系数，同机封摩擦副的摩擦系数相比，也假设是相等的。这样二者摩擦力的大小完全由二者接触面积来决定。机封端面摩擦副的接触面积要比盘根和轴套的接触面积小得多，因而摩擦力也要小得多，克服摩擦力所消耗的电能也要少得多。通过上述改造案例比较发现，电能下降了6.12%，改造效果明显，达到了预期的目的，是一次成功的盘根改机封技术改造。

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