離心泵應(yīng)用廣泛，是石油、化工及動(dòng)力工程中必不可少的關(guān)鍵設(shè)備。密封環(huán)是離心泵中主要的密封、摩擦件之一。密封環(huán)的摩擦特性及壽命直接影響離心泵的經(jīng)濟(jì)性與可靠性。目前，一般工藝用離心泵的密封普遍采用鑄鐵或其他金屬材質(zhì)密封環(huán)。由于密封環(huán)的材質(zhì)直接影響密封環(huán)的摩擦特性和使用壽命，特別是大型工藝用離心泵的在實(shí)際運(yùn)行工況中存在介質(zhì)腐蝕及汽蝕等諸多因素。為此，有必要對(duì)密封環(huán)的有關(guān)材質(zhì)進(jìn)行摩擦特性、使用壽命等方面的探討。
1.密封環(huán)材質(zhì)的性能
目前工藝用離心泵密封環(huán)的材質(zhì)普遍采用鑄鐵HT200，其材質(zhì)有較好的機(jī)械性能和摩擦特性。但工藝用離心泵往往存在介質(zhì)腐蝕及汽蝕的問(wèn)題。為此，綜合考慮選擇尼龍做密封環(huán)的材質(zhì)。并在尼龍中填充30%的玻璃纖維，10%的二硫化鉬、石墨等，使其綜合性能提高，其材質(zhì)的機(jī)械性能對(duì)比如下：
表1 機(jī)械性能
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材料名稱 |
抗拉強(qiáng)度MPa |
抗壓強(qiáng)度MPa |
抗剪強(qiáng)度MPa |
硬度HB |
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鑄 鐵 填充尼龍 |
24.5 156 |
73.5 90 |
24.3 80 |
190 34 |
2.摩擦特性
為了比較以上兩種材質(zhì)與常用材質(zhì)鑄鐵、填充尼龍對(duì)磨的摩擦特性及滑動(dòng)摩擦系數(shù)，在M―200型磨損試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)測(cè)定。為保證下試樣的直徑不因磨損發(fā)生變化而影響滑動(dòng)摩擦系數(shù)的計(jì)算，分別將鑄鐵作為摩擦副的下試樣，將填充尼龍作為上試樣，并與上、下試件均為鑄鐵和均為填充尼龍的進(jìn)行了對(duì)比。試驗(yàn)分為油潤(rùn)滑和無(wú)潤(rùn)滑方式進(jìn)行,滑動(dòng)摩擦系數(shù)如表2所示。
表2 滑動(dòng)摩擦系數(shù)
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對(duì)磨材料 µ |
鑄鐵―鑄鐵 |
填充尼龍–鑄鐵 |
填充尼龍–填充尼龍 |
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油潤(rùn)滑 |
無(wú)潤(rùn)滑 |
油潤(rùn)滑 |
無(wú)潤(rùn)滑 |
油潤(rùn)滑 |
無(wú)潤(rùn)滑 |
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滑動(dòng)摩擦系數(shù) |
0.08 |
0.15 |
0.10 |
0.26 |
0.06 |
0.09 |
測(cè)試結(jié)果及摩擦特性曲線表明，填充尼龍與其它材質(zhì)相比摩擦特性優(yōu)異，所消耗的摩擦功率少。是在一定條件下，制做密封環(huán)較理想的材料。
3.應(yīng)用效果及結(jié)論
根據(jù)上述試驗(yàn)結(jié)果，采用填充尼龍做密封環(huán)材質(zhì)，對(duì)某化工廠生產(chǎn)系統(tǒng)中使用的大型工藝用離心泵的密封環(huán)進(jìn)行了改造應(yīng)用。，
3.1 離心泵的有關(guān)參數(shù)為：
介 質(zhì)：水 溫 度：5~30℃
出口壓力：3.6~4.2 Mpa 結(jié)構(gòu)形式：對(duì)置葉輪四級(jí)
進(jìn)口壓力：0.20~0.23 Mpa 轉(zhuǎn) 速：1485 r/min
流 量：750~900 m3/h
3.2 結(jié)論
密封環(huán)采用填充尼龍材質(zhì)后，離心泵運(yùn)行穩(wěn)定，延長(zhǎng)了機(jī)器的運(yùn)行周期，沒(méi)有再發(fā)生因密封環(huán)失效而停車的事故。使用效果及結(jié)論如下：
(1)填充尼龍密封環(huán)使用壽命高。原機(jī)器的鑄鐵密封環(huán)平均使用壽命僅2000h，而采用填充尼龍的密封環(huán)，使用壽命達(dá)8000h以上。
(2)填充尼龍密封環(huán)摩擦特性好。有一定的自潤(rùn)滑性，摩擦系數(shù)小、摩擦功率低。
(3)填充尼龍密封環(huán)耐磨性好。經(jīng)過(guò)運(yùn)行一年后拆檢，磨損正常，磨損量甚微，尺寸及摩擦表面基本無(wú)明顯改變。
(4)填充尼龍密封環(huán)抗汽蝕性好。在原失效的鑄鐵密封環(huán)上可明顯地看到金屬表面的麻點(diǎn)及直徑不等的蜂窩狀的麻坑和許多軸向溝槽等典型的汽蝕特征，而采用填充尼龍做密封環(huán)的材質(zhì)有效的避免了汽蝕。
(5)填充尼龍做離心泵的密封環(huán)，它的機(jī)械強(qiáng)度較高，成本低，加工成型方便。
