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某水廠取水泵的機(jī)械密封改造方案

1.改造背景

某水司的柳東、柳南、城中水廠于2006年將取水泵全部更換為KSB的OMEGA型單級雙吸離心臥式清水泵,共11臺。該批水泵的軸封形式全部選用填料密封,外接清水用于填料冷卻及潤滑(原水濁度高,水泵循環(huán)水不宜用于填料冷卻及潤滑)。 

經(jīng)過幾年的使用,我們發(fā)現(xiàn)在使用過程中存在如下幾個問題: 

1.1軸封漏水大,填料壓蓋調(diào)整困難;

1.2更換填料需要拆除泵蓋,增加維修人工及維修強(qiáng)度;

1.3填料切制合適與否受人為因素影響太大,密封質(zhì)量不易控制;

1.4不銹鋼軸套磨損大,更換成本高。

鑒于以上問題,某水司認(rèn)為有必要將KSB的OMEGA型取水泵的填料密封更換為機(jī)械密封,可在一定程度上降低水廠值班人員及水維部人員的工作強(qiáng)度及密度,也可在一定程度上達(dá)到節(jié)能降耗的目的。

2.理論分析

機(jī)械密封與填料密封相比存在以下優(yōu)缺點:

2.1優(yōu)點:

2.1.1密封可靠,在長期運轉(zhuǎn)中密封狀態(tài)很穩(wěn)定,泄露量很小,其泄露約為填料密封的1%。

2.1.2使用壽命長,在油,水介質(zhì)中一般可達(dá)1~2年或更長。

2.1.3摩擦功率消耗小,其摩擦功率僅為填料密封的10%~50%。

2.1.4軸或軸套基本上不摩損。

2.1.5維修周期長,端面磨損后可自動補(bǔ)償,一般情況下不需要經(jīng)常性維修。 

2.1.6抗震性好,對旋轉(zhuǎn)軸的振動以及軸對密封腔的偏斜不敏感。

2.1.7適用范圍廣,機(jī)械密封能用于高溫,低溫,高壓,真空,不同旋轉(zhuǎn)頻率,以及各種腐蝕介質(zhì)和含磨粒介質(zhì)的密封。

2.2缺點:

2.2.1結(jié)構(gòu)較復(fù)雜,對加工要求高,成本較高。

2.2.2安裝與更換比較麻煩,要求工人有一定的技術(shù)水平。

2.2.3發(fā)生偶然性事故時,處理較困難。

3.改造過程

3.1機(jī)械密封的選型

根據(jù)OMEGA型水泵的結(jié)構(gòu)及KSB廠家推薦,并考慮到我司維護(hù)人員的操作習(xí)慣,我司確定選用博格曼的BGM7型機(jī)械密封,該機(jī)械密封為單端面、非平衡型、任意旋向,密封端面采用碳化硅及石墨,具有應(yīng)用廣泛、互換性強(qiáng)、結(jié)構(gòu)緊湊、性能可靠等優(yōu)點,運行參數(shù)均符合我司水泵的運行工況。

3.2機(jī)械密封各配套零件的加工

3.2.1軸套加工

因原使用填料的軸套已有較大磨損,已不適用于機(jī)械密封,故需重新加工,材料選用304不銹鋼。

3.2.2擋套加工

擋套用于定位位于軸套上的機(jī)械密封的不銹鋼底座,材料選用304不銹鋼。

3.2.3密封壓蓋加工

密封壓蓋用于放置并定位機(jī)械密封的靜環(huán),材料選用球墨鑄鐵。

3.3機(jī)械密封的安裝

此次改造涉及水泵較多,而我司維護(hù)人員人手有限,故采取逐廠逐臺的安裝計劃,整個改造耗時較長。但單臺泵的改造則相對簡單,其簡略安裝步驟如下:

3.3.1水泵本身結(jié)構(gòu)不變。

3.3.2拆除原水泵填料函內(nèi)的填料、分水環(huán)及填料壓蓋。

3.3.3拆除原水泵已磨損的軸套。

3.3.4依次安裝軸套、擋套、機(jī)械密封及密封壓蓋。

3.3.5堵死原填料密封的冷卻水入水口,機(jī)械密封冷卻水改由密封壓蓋上的進(jìn)水口接入。

從上可知,改造機(jī)械密封步驟簡單,一臺水泵的改造需時約1周(包括水泵解體、安裝及調(diào)試)。其改造難點在于其密封端面安裝時受力易崩裂,造成密封失效。

4.改造效果分析

4.1機(jī)械密封改造后使用情況

在機(jī)械密封改造完成并經(jīng)歷了約3個月的原水高濁過程后,我們發(fā)現(xiàn):

4.1.1機(jī)械密封可靠性高,軸封處無泄漏,無需進(jìn)行調(diào)整,降低了員工的工作強(qiáng)度。同時可靠的密封也有利于提高水泵的水力性能;

4..1.2運行平穩(wěn),水泵振動與填料密封相比相差不大;

4.1.3軸套無磨損。使用填料密封軸套易磨損,導(dǎo)致密封質(zhì)量下降;

4.1.4機(jī)械密封在運行過程中要保持有冷卻高壓水,水壓應(yīng)在0.2MPa以上,除起冷卻、潤滑作用外,還可有效防止異物進(jìn)入密封端面。

4.2節(jié)能效果分析

更換水泵的軸封形式,從原理上說僅避免(減少)了泵殼泄漏以及填料和泵軸套間磨擦所造成的能量損耗,節(jié)能效果并不明顯。從水泵改造前后的取水單耗數(shù)據(jù)來看,其下降幅度在0.5%左右。

4.3改造的經(jīng)濟(jì)性分析

4.3.1機(jī)械密封改造的費用估算:

水泵改造機(jī)械密封需新增機(jī)械密封壓蓋、機(jī)械密封擋套、機(jī)械密封、不銹鋼軸套,每臺泵費用約需1.8萬元。因配件為自制,故費用較低,如購買原廠配件,則費用更高。

4.3.2使用填料密封的成本及人工成本估算:

①每臺水泵年更換外填料4次,材料費用約為240元;

②每次每臺水泵每年更換填料的人工費用約為1120元;

③根據(jù)經(jīng)驗,每臺水泵年更換軸套費用約為2667元;

④估算年費用4027元;則11臺泵總費用44297元。

4.3.3使用機(jī)械密封的配件成本及人工成本?算:

根據(jù)機(jī)場加壓站的機(jī)械密封使用經(jīng)驗來看,其機(jī)械密封更換周期約為3年,以3年為周期計算,每個機(jī)械密封的平均價格約為3000元/個,每次換2個機(jī)械密封;換算為年費用約為2000元;則11臺取水泵估算年費用約為22000元。

4.3.4取水單耗下降0.5%所節(jié)約的電費估算:

據(jù)統(tǒng)計,柳東、柳南、城中三水廠的取水量約為6316萬m3;

按三水廠年平均取水單耗78KWh/Km3,電費0.66元/KWh計算,得機(jī)械密封改造后的年節(jié)約電費16257.38元。計算可得年節(jié)約費用為 38554.38元,改造投資回收期為:19.8萬元÷38554.38元/年=5.14年。

5.結(jié)論

此次各水廠取水泵的機(jī)械密封改造的經(jīng)濟(jì)效益從以上的估算來看并不明顯,但改造的意義甚大,主要表現(xiàn)為:

5.1封的密封可靠性有效提高,有利于水泵水力性能提升;

5.2降低了員工的工作強(qiáng)度。因KSB泵的填料壓蓋呈喇叭型,易與泵殼擠死,造成員工在進(jìn)行拆卸工作時存在很大困難,且易于形成安全隱患;

5.3大大減少了水泵的停泵檢修次數(shù),有利于保障供水生產(chǎn)。

(來源:網(wǎng)絡(luò))

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