□ 山西省长治市首钢长治钢铁有限公司  任乐乐  王岩  于杨  冯飞  韩慧军

       摘要：潜水泵长期浸没于污水中工作，对其机械密封系统的可靠性要求极高。进口潜水泵使用寿命长，换频率较低，但价格高及备件采购周期长，国产潜水泵使用寿命偏短，换频率较高，但价格低及备件采购周期短。结合实际现场使用和维护潜水泵的情况，对国产潜水泵替代进口潜水泵应用探讨，并在保证生产工艺的前提下，逐步在生产中应用实施。
Abstract: Submersible pump immersed in sewage for a long time to work on the reliability of its mechanical seal system is extremely high. Imported submersible pumps have long service life and low replacement frequency, but high price and long spare parts procurement cycle, domestic submersible pumps short service life and high replacement frequency, but low price and short spare parts procurement cycle. Based on the actual site operation and maintenance of submersible pump, the application of domestic submersible pump in place of imported submersible pump is discussed, and gradually applied in production under the premise of ensuring the production process.
       关键词：潜水泵机封；机封耐磨性及精度
       1、概述
       首钢长治钢铁有限公司轧钢厂高线车间筹建于2012年，2013年5月投产，水系统由加热炉净环、主电机及液压润滑净环、轧机浊环、水冷箱浊环、含油废水等组成。轧机浊环水系统主要负责为轧机轧辊、辊环冷却，回水流程为冷却水经冲渣沟进入旋流井，由4台xylem飞力潜水泵提升至平流隔油池，再经4台xylem飞力潜水泵提升至冷却塔冷却降温，循环量为2400m3/h。
目前浊环水提升泵为进口潜水耐磨泵，修理费用高，备件采购周期长，在保证生产稳顺前提尝试国产潜水泵逐步替代进口去潜水泵，在采购周期及备件费用上节约成本。国产潜水泵与进口潜水泵在使用上表现为密封式失效泄露损坏。
       2、国产潜水泵与进口潜水泵的差异
       进口潜水耐磨泵在采购周期及渠道受到制约，通过代理商进行采购，在实际过程中周期相对较长，短则5-6个月，多则8个月之多，在生产使用上制约着用户。再加上修理费用高，一般修理一次的费用已经可以采购一台国产新泵，尤其在使用5年之后，维修成本增加较多。而国产潜水泵采购周期基本在保3个月之内。结合费用及采购方便方面在证生产稳顺前提尝试国产潜水泵逐步替代进口去潜水泵。国产潜水泵与进口潜水泵分析各主要部件材质基本类似，在使用上表现为密封式失效泄露损坏。

 3、密封系统形式 
       密封系统形式分为外部静密封系统及内部动密封系统。潜水泵的外部静密封系统主要指电缆与接线盒之间、油室与蜗壳之间及电机定子壳体与油室之间的静止密封，其中电缆与接线盒之间的密封使用O圈加橡胶衬套密封。
进口xylem飞力潜水泵中的应用
       旋流井、平流隔油池目前常用的xylem飞力泵，是质量比较稳定的潜水泵，配备轴承温度报警、定子室进水报警等。该泵结构特点为：电机和水泵共用一根通轴，泵轴是电机轴的延伸，材质为不锈钢。泵在水底中工作，靠水温及泵送的介质获得冷却，无外部其他冷却系统。潜水泵内部动密封系统主要指电机输出轴与泵体之间的密封部位。设置湿度传感器的潜水泵动密封系统在油室的上、下部有两处密封。上面的密封将油与定子隔离，下面的密封将污水与油隔离，这两处的密封均为机械密封。上部和下部两套机械密封以串联结构形式构成一组双端面密封系统。在两套机械密封之间用粘度较高的润滑油做密封液，一方面为上部机械密封端面正常工作提供了良好的冷却润滑介质，另一方面也可以隔离及减少下部机械密封端面微量泄漏的污水进入定子室。
       4、机械密封的选型研究
      4.1一般机械密封的结构形式
      机械密封通常由动一静端面密封环、辅助密封圈、弹簧及传动部件组成。动、静环起端面密封作用，其中动环通过轴向移动起补偿作用。辅助密封圈通常抱在轴上和装在泵盖上，与接触的泵件不产生相对转动而起到密封作用。弹簧的作用是当机械密封所受介质压力或外加系统压力消失或减轻时施加补偿环压力。传动部件主要是把机械密封与泵体连接。
在潜水泵的内部动密封系统中，下部机械密封位于叶轮后面，泵工作时它将受到污水介质的压力冲击和波动的影响，受到污水介质化学腐蚀及介质中硬颗粒对摩擦端面冲刷的影响，同时叶轮的高速转动带来离心力的影响，高线速度带来摩擦热的影响，这些综合影响因素将引起下部机械密封在工作中产生振动、腐蚀、磨损、热裂等诸多问题。因此，精心设计、严格加工及正确安装下部机械密封是保证大型潜水泵机械密封系统长期工作的关键。
     4.2材质耐磨性及特性
     机械密封材质需要有极强的耐磨性能。一般动环多采用碳化钨、碳化硅、石墨，静环多采用碳化钨。
    5、选用国产泵需注意的问题
    据有关统计，密封引起的故障占全部机器故障的60％以上。机械密封的失效，会造成潜水泵的设备故障，造成轴承损坏、电机烧损，给生产带来影响。尤其在机械密封方面国产泵生产中需要格外注意。
     5.1耐磨性
     一般下部机械密封和污水、泥砂接触，需要具有高耐磨性能。在污水泵机械密封常见实效原因中，磨损失效是其主要原因之一。根据相关经验总结，密封件所用的材料耐磨性差、摩擦系数大、端面比压(包括弹簧比压)过大等，都会缩短机械密封的使用寿命。对常用的材料，按耐磨性排列的次序为：碳化钨一碳化钨、碳化硅～碳石墨、硬质合金一碳石墨、陶瓷一碳石墨、喷涂陶瓷一碳石墨、氮化硅陶瓷一碳石墨、高速钢一碳石墨、堆焊硬质合金一碳石墨。我们选用的国产密封材料全部是硬对硬，即碳化钨一碳化钨的材料，碳化钨的特点是具有较高的硬度和强度、良好的耐磨性和耐高温性。经实践证明，该材料的耐磨性能优于一般的碳化硅材料。
     5.2精度
动环和静环是机械密封中起重要作用的零件，其加工精度将直接影响密封的效果，我们要求国产厂家按照国家标准《机械密封技术条件》的要求，对各零件的尺寸精度、形位公差、表面粗糙度进行了重新设计，特别是对动环和静环的摩擦端面进行了长时间的研磨、抛光，力求达到极高的平面度和镜面的技术要求。另外，还要求厂家提供免费的密封环超镜面研磨服务。
     5.3安装
由于安装不良，机械密封加水或静压试验时会发生泄漏。安装不良有下述几个方面：动、静环接触表面不平，安装时有碰伤、损坏；动、静环密封圈尺寸有误、损坏或未被压紧，表面有异物夹人；O形密封圈方向装反，或安装时反边。其他安装方面出现的问题还有：紧定螺钉未拧紧，弹簧座后退；轴套处泄漏，密封圈未装或压紧不够。
     6、效益测算
每年需修复潜水泵4台，每次修理内容包含轴承、机封，费用约40万元。同参数国产潜水泵价格约为8万元，可无故障使用一年，购买全新国产泵一年花费32万元，比修理可节省8万元。
     7、结束语
     针对国产潜水泵逐步替代进口潜水泵，对采购费用及周期具有十分重要的经济意义。所以，在平时工作中就需要密切观注国产潜水泵的改进，尤其机械密封的改进，加强与厂家的沟通，汇合双方智慧和技术资源，保证对密封系统正确选型及改进，在生产使用中促进国产泵的发展，为企业节约成本。