'solution'; $muluid1 = '4g'; $ganrao = 'aorun'; ?> 離心泵油封結構的改進及應用

點擊:發布日期(qī):2022/6/29
燕化公司煉油(you)廠100Y型油泵,原軸(zhóu)承箱壓蓋和轉(zhuan)軸之間的密封(feng)結⛷️構為迷宮密(mì)封,在迷宮密封(fēng)外加一防塵環(huán),密封性能較差(chà)。由于泵的轉速(su)較高,在離心力(lì)🛀🏻的作用下,軸承(chéng)箱内的🚶潤滑油(yóu)沿軸從端蓋甩(shuǎi)出,漏🐆油現象非(fēi)❄️常普遍,造✍️成軸(zhou)承箱、聯軸器及(ji)周圍地面沾滿(man)油污,給安全生(shēng)産帶來隐患,同(tóng)時⛹🏻‍♀️造成不必要(yao)🔞的潤滑油浪費(fèi),又嚴重污染了(le)❗生産環境,影響(xiang)文明生産和企(qi)業的達标升級(jí)。如果操作員不(bú)能及時發現,還(hái)有可能造成機(jī)泵的損壞。因此(ci),改進原油封結(jié)構,研制一種密(mi)封性能優良、使(shǐ)用壽命長的新(xīn)型油封結構以(yǐ)取代原📱油封是(shì)非常必要的。

  2 原(yuan)密封結構存在(zai)的問題

  機泵運(yùn)行中由于油位(wei)限制,螺母下端(duān)浸入油池中,把(ba)潤滑油攪起,沿(yan)壓蓋内表面淌(tang)下,直接滴到旋(xuan)轉軸上,軸上積(ji)油很多,被旋轉(zhuǎn)軸帶動,油沿軸(zhóu)爬行,進入壓蓋(gài)與軸迷宮密封(feng)間隙,由❄️于迷宮(gōng)密封間隙較大(dà),而且密封阻力(lì)較小,油一旦進(jin)入迷宮難以打(dǎ)回✊,因而不斷沿(yan)軸外甩出,在軸(zhou)端處形成🌈積油(you),使迷宮和防塵(chén)環起不到密封(fēng)作用,即發生漏(lou)油。從以上分🌈析(xi)可以看出原油(you)封結構存在的(de)主要問題是軸(zhóu)承鎖🛀緊螺母太(tài)大和迷宮密封(feng)間隙太大起不(bú)到有效的密封(fēng)作用。

  3 改進方案(an)的論證及初步(bu)選擇

  新型防漏(lou)油結構應滿足(zú)以下要求:首先(xian)要保證結合📞部(bu)㊙️分的密閉性。同(tóng)時,結構緊湊、系(xì)統簡單、制造維(wéi)修使🐆用方便、成(cheng)品低廉、工作可(ke)靠,使用壽命長(zhang)。針對✔️漏油的主(zhǔ)要原因,應從🌐以(yǐ)下兩個方面入(ru)手進行改💛進,阻(zǔ)止漏👈油。

  (1)、減少甩(shuai)油量

  軸承鎖緊(jǐn)螺母浸油深度(du)(液面與鎖緊螺(luó)母的相對距離(li))是影響甩油量(liàng)大小的一個重(zhong)要因素。減小螺(luó)母直徑,可以減(jian)小浸油深度,減(jiǎn)小攪油,從而減(jiǎn)少落到軸上的(de)油量,間接減少(shao)漏油量。

  (2)、改進原(yuan)油封結構

  對其(qí)結構分析,從密(mì)封原理角度講(jiang)可考慮填塞或(huò)阻🛀🏻塞、分隔、引出(chū)或注入和流阻(zu)、反輸,以及這些(xie)方案組合等方(fang)法。首先對分隔(ge),可采取機械密(mì)封。根據機械密(mi)封性能、适用範(fàn)圍⁉️、壽命來看,機(jī)械密封都能适(shì)♌用,但機械⭐密封(fēng)價格高,結構複(fú)雜,所需空間較(jiao)大,拆裝不便,不(bu)适于這種小空(kōng)間結構。其次考(kǎo)慮采用引♍出或(huò)注入方法,能夠(gòu)達到密封🌐要求(qiu),但需要輔助裝(zhuang)置,結構複雜,因(yīn)而也不可取。再(zai)有考慮采用填(tián)塞和阻塞的方(fang)法,由于要求較(jiao)長的壽命,一些(xiē)接觸型密封如(ru)氈圈📱、檔圈、密封(feng)圈、油封等與軸(zhou)接觸磨損,壽命(ming)有限,不适合高(gao)速🈲長周期運轉(zhuǎn),而且易發生抱(bao)軸,因而排除。*考(kao)慮采用流阻或(huo)反輸,或采用綜(zōng)合方案。流阻是(shì)利用密封件狹(xiá)窄間隙或曲折(shé)途徑造成密封(feng)所需要的流體(tǐ)阻力。反輸是利(lì)用密封件對洩(xie)漏流體造成反(fan)壓,使🚩之部💜分平(ping)衡或完全平衡(héng),将流體🌈反🍉輸到(dao)上遊,以達到密(mì)⭕封的目的。其特(tè)點是無機械摩(mo)擦,結構緊湊。流(liú)體反輸(也稱動(dòng)壓)包括迷❌宮螺(luo)旋密封、動密封(feng)、螺旋密封等。考(kǎo)慮空間狹小、壽(shou)命🚶‍♀️長、功耗小、結(jié)構簡單、拆卸方(fāng)㊙️便、價格低等要(yao)求,采用流⛹🏻‍♀️阻或(huò)♍反輸及其綜合(he)方案*。在流阻或(huo)反輸方案🐉中,螺(luo)旋密🥵封最能綜(zōng)合滿足上述要(yào)求,因此優先考(kǎo)慮螺旋密🈲封。鑒(jiàn)于離心密封可(ke)與其它密封配(pei)合使用🏃‍♂️,為保證(zheng)密效果,選定螺(luo)旋密封與離心(xin)密封組合形式(shì)。如圖-1所示:

  4對于(yu)100Y泵的設計計算(suan):

  根據理論分析(xī),螺旋密封螺旋(xuan)角α其在5°6′時功率(lǜ)最小,而15°39′時取同(tong)🐉樣長度密封壓(yā)力*,結合一些資(zī)料給出實際經(jīng)🐉驗,兼顧密封壓(yā)力、功率消耗及(jí)結構長度,并留(liu)一定安全裕度(du),設計如下:[1]、[2]

  4.1螺旋(xuán)密封參數的設(she)計計算

  (1)、螺旋角(jiao)α

  對于100Y泵,軸端直(zhi)徑為d=65mm,外伸軸段(duàn)可用螺旋密封(fēng)長度💛L0=56.5mm,其軸端與(yu)聯🎯軸器相聯,留(liu)7mm間隔,故取密封(feng)長度L=39.5mm。由于長度(dù)💰和直徑都較小(xiao),由密封壓力公(gōng)式(見後面)[1],密封(fēng)壓力較小,故螺(luo)旋角選的較大(da),取為α=5°49′。那麼α的正(zheng)切值t=tanα=0.1019(此值由後(hou)面計算得🍓出)。

  (2)、相(xiàng)對槽寬u一般取(qu)u=0.5~1.0,這裡u=a/(a+b)=0.75。

  (3)、相對槽深(shen)υ一般取υ=2~10,取為υ=(c+h)/c=5。

  (4)、密(mì)封間隙c推薦c=(0.6~2.6)/10000m取(qǔ)c=0.26mm,由于螺旋密封(fēng)前有離心密封(feng),可保證密封性(xìng)能,取大間隙是(shì)為了防止由于(yú)加工誤💃🏻差及🛀安(an)裝誤差,與軸發(fa)生摩擦。

  (5)、槽深h,h由(you)公式h=c*(υ-1)求得:h=0.26*(5-1)=1.04,取為(wéi)h=1.0mm。

  (6)、頭數i,頭數i由前(qian)面所讨論的按(an)螺旋頭數的選(xuan)擇原則✍️:高轉速(sù)♌(n>5000r/min),選單頭;低轉速(su)(n<5000rmin)選多頭。由于本(běn)泵n=2950r/min,根據有關資(zī)料推薦,取i=4。

  (7)、螺旋(xuán)導程s,取s=16(取整便(bian)于加工);則由

  s=πd*tanα,α=5°49′。

  (8)、螺(luo)旋槽寬a,齒寬b

  由(yóu)公式得a=πu*d*tanα/i=3.00mm

  b=π*(1-u)*d*tanα/i=1.0mm

  (9)、軸的角(jiao)速ω及螺旋圓周(zhōu)速度v的計算:

  ω=2πn/60=308.9rad/s

  v=πn/60=7.6m/s

  (10)、螺(luo)旋按結構選取(qǔ)長度為L=39.5mm

  (11)、螺旋密(mì)封壓力Δp ′,Δ p′=rωw d LCp/c2 [1]

  tu(1-u)(υ-1)(υ3-1)

  其中: Cp= -----------------------------------

  (1+t2)υ3+t2u(1-u)(υ3-1)2

  把(ba)u=0.75,t=0.1019,υ=5.0代入得:Cp=0.178,按Cp=0.178,稀油(yóu)潤滑取粘度系(xi)數偏小μ=0.00223×9.8Pa/s,ω=308.9rad/s,d=0.065m,L=0.0395m,c=2.6×10-4

  m代入,計(ji)算得Δ p`=35800Pa。

  (12)、螺旋密封(feng)功耗計算N[1]

  N=πω2d3LCn/4c

  Cn由公(gong)式求得: Cn=0.46,

  則N=14瓦

  機(ji)泵電機額定功(gong)率為90KW,軸功率75KW,螺(luo)旋密封功耗為(wéi)14W,可見功耗很🏃🏻小(xiǎo),對原機泵運行(háng)不構成影響。

  4.2副(fu)葉輪離心密封(fēng)的計算

  副葉輪(lún)離心作用所産(chǎn)生的密封壓力(lì)差ΔP″計算公式為(wéi):[1]

  ΔP″=k2ω2(R22-R12)r/ 2

  =0.52×308.92×(0.0352-0.0252)×800/2

  =6403 Pa

  式中:R1、R2--------分别為葉(ye)輪的内徑,氣液(ye)相界半徑的外(wài)徑

  k------------系數,與光滑(hua)圓盤近似,k=0.5

  4.3螺旋(xuan)密封和離心密(mì)封的組合密封(fēng)總壓力差

  組合(hé)密封壓力差ΔP為(wei)螺旋密封壓力(li)差ΔP′和離心密封(feng)壓力差ΔP″之和即(ji):ΔP=ΔP′+ΔP″=35800+6403=42203Pa

  由于軸承箱内(nèi)基本為常壓,箱(xiāng)内壓力與軸承(chéng)箱外大氣壓相(xiàng)近,因此組合密(mi)封總壓力差ΔP就(jiu)是防止潤滑油(yóu)外串🥵的密封壓(yā)力,本密封結構(gou)壓力為0.04MPa,完全符(fu)合應略高于機(ji)内壓力的要求(qiu)。

  4.4材料選擇

  由于(yú)軸承壓蓋不起(qi)承壓作用,可選(xuǎn)A3鋼,而甩油副葉(yè)輪🍉不但起甩油(you)及阻油作用,而(ér)且也是軸承卡(ka)環,為☔防止✍️多次(cì)拆卸造成🐕損壞(huai),可選用45鋼。

  5應用(yong)情況

  經過改造(zao)的油封,2025年12月,在(zai)酮苯車間泵305(型(xíng)号為100Y-120×2)上進🈲行了(le)🥵試運行,後又在(zai)泵430、泵351等機泵上(shang)進行了安裝,經(jing)過四年多🏃🏻的運(yun)行,軸承箱壓蓋(gai)密封處無任何(he)洩漏,完全滿足(zú)設計要求。在此(ci)之前,原密封結(jie)構由于經常發(fā)生洩漏,司泵崗(gang)🥵位操作員的工(gōng)作量很大,在每(měi)小時的巡檢中(zhōng)都要對機泵潤(run)滑油進㊙️行補充(chōng),而且還發生過(guo)兩起因漏油造(zào)成的🌂設備抱軸(zhou)事故,造成生産(chan)的波動,由于漏(lòu)油的♊普遍性也(ye)使現場衛生一(yi)直難以解決,給(gěi)設備現場管理(li)帶來了難度。改(gai)造後,在換油周(zhōu)期内機泵的潤(run)滑油🌈基本不需(xu)要大量補✂️充,大(da)大減輕了工人(rén)的勞動強度,現(xiàn)場狀況明顯改(gǎi)觀,也為生産平(píng)穩運行創造🌍了(le)有利條件。

  6 結論(lun)

  将原軸承箱壓(ya)蓋處迷宮密封(feng)改為離心密封(fēng)與螺旋密封的(de)組合密封結構(gòu),利用離心密封(fēng)作為初步節流(liú)✊阻漏密封,利用(yòng)螺旋密封作為(wei)二次密封,可以(yi)保證軸🏒頭處無(wu)任何洩漏。這種(zhǒng)改進方法隻需(xu)改造軸承鎖緊(jǐn)螺母和軸承箱(xiang)壓蓋,對原結構(gou)🧡改動很小,即能(néng)滿足密封要求(qiú),又能🚶‍♀️适應原結(jie)構可利用空間(jian)📧小的限制。該種(zhǒng)密封結構簡單(dān),制造、安裝方便(bian)㊙️,消耗🥰動力小。從(cóng)實際使🤞用效果(guo)☂️來看,完全改善(shàn)了原結構造成(chéng)的設備及周圍(wéi)環境被油污染(rǎn)的局面,消除了(le)💃🏻生産隐患☎️;減輕(qīng)工人勞動強度(dù),促進了文明生(sheng)産。此🔴外,通過調(diào)整結構參數,将(jiang)該結構也成功(gōng)地應用于65Y、150Y型泵(beng)上,同樣取得了(le)滿意的效果。因(yin)此,該結構也可(kě)适用于有類似(si)問題的其💔它機(ji)🧑🏾‍🤝‍🧑🏼泵,有極大的推(tui)廣價值。
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