隨著石油化工和密封技術(shù)的發(fā)展，對流體動密封的密封性和可靠性要求更高、更嚴(yán)，而水泵的填料（盤根）密封系統(tǒng)存在著泄漏、磨損軸套，使用壽命短和能耗大等問題，水泵機(jī)械密封對整個設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)來說起著重要的作用，如水泵的密封系統(tǒng)泄漏將會嚴(yán)重影響到設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。如何選擇合適的水泵填料，減少泄漏率，降低成本呢？我車間有循環(huán)水泵8臺，均采用普通盤根密封，經(jīng)常出現(xiàn)泄漏，每年維護(hù)成本較大，我們利用5#，6# 循環(huán)水泵做試驗，采用一種新型軟填料（CMS-2000 ），通過多年來運(yùn)行，確實做到了無泄漏，低維護(hù)量，并且能耗明顯降低，取得了顯著成效，現(xiàn)在我們在進(jìn)一步探討如何將此軟填料推廣運(yùn)用到所有循環(huán)水泵上。

　　一、填料密封的工作機(jī)理

　　在機(jī)械行業(yè)中填料密封主要用作動密封，常用作離心泵、壓縮機(jī)、真空泵、攪拌機(jī)的轉(zhuǎn)軸密封。在填料密封的設(shè)計選擇上，我們主要以機(jī)械設(shè)備的工作條件作為主要考慮因素。選擇填料時我們主要看是否具備這幾個條件：有一定的塑性，在壓緊力作用下能否產(chǎn)生一定的徑向力并與緊密軸接觸；是否有足夠的化學(xué)穩(wěn)定性，不污染介質(zhì)，填料不被介質(zhì)泡脹，填料中的浸漬劑不被介質(zhì)溶解，填料本身不腐蝕密封面；填料是否自潤滑性能良好，耐磨，摩擦系數(shù)小；軸存在少量偏移時，填料是否有足夠的浮動彈性；制造是否簡單、填裝方便。

　　因此，我們需要經(jīng)常對填料的壓緊程度進(jìn)行調(diào)節(jié)，使填料中的潤滑劑在運(yùn)行一段時間而有所流失之后，再擠出一些潤滑劑，同時補(bǔ)償填料因體積變化所造成的壓緊力松弛。當(dāng)然這樣經(jīng)常擠壓填料，最后將使浸漬劑枯竭，所以定期更換填料是必要的。此外，為了維持液膜和帶走摩擦熱，有意讓填料處有少量泄漏也是必要的。

　　二、盤根填料在水泵使用中存在的問題

　　水泵的軸封一般采用油浸石棉盤根或油浸棉紗盤根。油浸石棉盤根

　　具有耐熱性、柔軟性好、強(qiáng)度高等優(yōu)點，但它也有致命的缺點：編結(jié)后表面粗糙、摩擦系數(shù)大、有滲漏現(xiàn)象，另外使用久了浸入的潤滑劑容易流失。浸油棉紗盤根在水中長期浸泡會變得很硬，而且由于膨脹系數(shù)大，摩擦力較大。在實際生產(chǎn)中，經(jīng)常出現(xiàn)這樣的狀況：新修好的設(shè)備，開始運(yùn)行時軸封狀況良好，但用不了多久，泄漏量便不斷增加，調(diào)整壓蓋和更換填料的工作也逐漸頻繁，運(yùn)轉(zhuǎn)不到一個周期，軸套就已磨損成花瓶狀，嚴(yán)重時還會出現(xiàn)軸套磨斷，并且水封環(huán)后面更換不到的盤根均已腐爛，無法起到密封作用。

　　我們在用盤根填料，發(fā)現(xiàn)其具有3個缺點：1、盤根填料與軸直接接觸，且相對轉(zhuǎn)動，造成軸與軸套的磨損，所以必須定期或不定期更換軸套。2、為了使盤根與軸或軸套間產(chǎn)生的摩擦熱及時散掉，盤根密封必須保持一定量的泄漏，而且不易控制。3、盤根與軸或軸套間的摩擦，造成電機(jī)有效功率降低，消耗電能，有時甚至達(dá)到5％－10％的驚人比例。也就是說：從填料密封的原理來看，流體在密封腔內(nèi)可泄漏的通道有三處：其一是流體穿透纖維材料造成泄漏；其二是從填料與填料箱體之間泄漏；其三是從填料與軸表面之間泄漏。因此防止水泵泄漏最為關(guān)鍵的措施是：合理選擇密封填料，設(shè)計合理的密封腔體，調(diào)整適當(dāng)?shù)拿芊鈮壕o力。

　　三、組合軟填料密封的設(shè)計

　　CMS2000填料填補(bǔ)了這些缺點，有著盤根無法比擬的優(yōu)勢，填料腔體內(nèi)填充的是一種優(yōu)良的密封軟材料，它耐熱－18℃－200℃，最大壓力0.7Mpa，最大線速度8m/s，耐腐蝕性強(qiáng)，適用介質(zhì)PH值范圍4－13，主要適用于水介質(zhì)。這種軟填料狀態(tài)為膠泥狀，摩擦系數(shù)低、混合體之間分子吸引力小。

　　1、材料組成

　　黑色CMS2000由純合成的KEVLAR纖維、高純度的石墨、PTFE、有機(jī)密封劑四種不同的材料混合組成。其中，KEVLAR纖維是美國杜邦公司的產(chǎn)品，主要用于生產(chǎn)防彈衣的一種人工合成的特種纖維材料，這種材料的最大特點是具有極高的抗沖擊強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度；高純度的石墨是美國赤士盾公司在特殊的生產(chǎn)條件下，如真空狀態(tài)下，生產(chǎn)出來的產(chǎn)品，能減小其內(nèi)部的摩擦，其含有的高分子硅脂主要是為了增加CMS2000的抗

　　磨蝕能力；PTFE為聚四氟乙烯的英文縮寫;而有機(jī)密封劑是由美國赤士盾公司的專業(yè)工程技術(shù)人員研制的，專門用于CMS2000的一種獲得專利的純合成液體，能有效保證CMS2000良好的密封性能。

　　2、工作原理

　　CMS2000利用該產(chǎn)品分子之間極小的吸引力和產(chǎn)品與軸或填料腔內(nèi)壁的磨擦力形成剪切分層面。在軸的運(yùn)動過程中，其中部分產(chǎn)品中的纖維纏繞在軸上并隨軸同步旋轉(zhuǎn)，形成一個“旋轉(zhuǎn)層”，隨著旋轉(zhuǎn)層的逐步增大，軸對纖維的纏繞能力逐步減小，沒有與軸纏繞的部分材料將與填料內(nèi)壁保持相對靜止，從而形成一個“不動層”，這樣就形成了動密封的兩個基本組成部分。密封面形成在材料之間，而不在材料與軸之間，從而達(dá)到消除軸套磨損及節(jié)能的效果。

　　3、與傳統(tǒng)密封形式比較

　　1）不會對軸套造成磨損，不需要更換軸套。普通的填料密封,因為軸套與填料之間有相對運(yùn)動產(chǎn)生，所以軸套會被磨損，需要我們經(jīng)常更換軸套，同時填料也因為磨損造成泄漏，也需要更換，一般來說填料被磨損了10%-15%就需我們進(jìn)行更換了。以5＃泵為例，該泵以前使用盤根，由于軸套磨損嚴(yán)重，每年大修兩次，維護(hù)工作量較大,使用該填料一年后，檢修時發(fā)現(xiàn)軸套無明顯磨損。同時，由于取消冷卻水管，無冷卻水泄露。使用該填料多年來，未發(fā)現(xiàn)明顯泄露。減少檢修工作次數(shù)。

　　2）不需要對設(shè)備進(jìn)行更改即可安裝。我們可以利用原設(shè)備上原有的壓蓋、原有的軸套（已磨損的軸套亦可）、原有的沖洗或不冷卻水注入通道即可。安裝簡單，不需要對維修人員進(jìn)行復(fù)雜的技術(shù)培訓(xùn)。

　　3）可在線修復(fù)，維修勞動強(qiáng)度低。普通的填料密封在失效時，需要維修人員將設(shè)備停機(jī)，將填料取出后再進(jìn)行安裝, 這樣會造成停機(jī)損失。CMS2000在維修時可在設(shè)備的運(yùn)動狀態(tài)下，將注入口打開，接上注入系統(tǒng)后，將材料注入即可重新實現(xiàn)有效的密封，避免了停機(jī)損失的產(chǎn)生。4）避免電力的無謂損耗。普通的填料密封的密封力的來源于壓蓋將填料的軸向壓力而造成的填料的徑向擴(kuò)張力（即填料對軸的抱緊力），這就使得軸必須要克服這種密封力（抱緊力）才能進(jìn)行運(yùn)動，軸就必須消

　　耗較大的功率，造成無謂的電力消耗。CMS2000材料的組成為摩擦系數(shù)極低的非金屬和液體，再加上材料為混合體，分子之間的吸引力很小，軸在運(yùn)動時不需要克服較大的密封力即可，這就意味著軸功率不會有無謂的消耗。

　　5）不需要沖洗或冷卻。普通的填料密封因為填料與軸套之間產(chǎn)生較大的磨擦熱，所以需要采用冷卻水來冷卻,這樣就造成了冷卻水的消耗。CMS2000因為磨損區(qū)域在材料之間，可以產(chǎn)生的磨擦熱較小，不需要采用冷卻水系統(tǒng)來冷卻，避免了冷卻水的流失，也減少了污水處理裝置的工作壓力。

　　6）無規(guī)格的限制，可大大減少庫存。CMS2000為膠泥狀物，可根據(jù)填料腔容積的大小來決定CMS2000的裝填量，作為維修備件庫存量可以大大地降低,節(jié)約了企業(yè)的備件庫存，即降低了資金的占用量。

　　四、經(jīng)濟(jì)性分析

　　以5號泵6sh-9型為例

　　軸套外徑ф60，盤根規(guī)格10mm*10mm，填料腔長度L=75mm，原用碳纖維盤根，每年檢修兩次，原因為軸套磨損（有時伴有軸磨損），每年大概更換盤根四次。

　　1、從節(jié)省能耗考慮

　　以5號泵為例，該泵為6SH-9型。運(yùn)行參數(shù)為：電機(jī)額定功率37KW，運(yùn)行電流203A~204A。改造后運(yùn)行電流為198A~200A，下降幅度約為2.5%。

　　每月節(jié)電費(fèi)用：37*2.5%*720*0.5=333元則一年為3996元。

　　而一年所用填料金額為（該填料設(shè)計壽命為5年，可反復(fù)使用）

　　CMS2000價格：3.00元/ml

　　密封腔容積為：π/4 *（802-602）*(0.075-0.02)=120ml

　　故一次安裝CMS2000的價值為:120ml*3 元/ml*2=720元

　　考慮使用CMS2000填料對電能的節(jié)約，安裝成本較為經(jīng)濟(jì)。

　　2、從降低檢修成本考慮

　　每年由于軸套磨損檢修兩次，其中軸套，盤根更換及人工費(fèi)用約為400元/次，則一年費(fèi)用為800元。

　　從以上成本經(jīng)濟(jì)性分析可以看出,長期使用CMS2000，在無泄漏的基礎(chǔ)上，將能起到良好的密封效果，更能降低生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)的綜合效益。