發表時間： 2024-03-27 10:29:26
作者： 石油化工設備維護與檢修網
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1、前言
無論您是安裝還是設計液體循環暖通空調（HVAC）系統，您可能都知道泵密封對泵的運行和用戶滿意度起著至關重要的作用。除非您有機會近距離接觸一臺拆卸下來的泵，否則密封的功能和材料可能仍然是一個謎。今天，我們將為您揭開這些組件的神秘面紗，并解釋暖通空調離心泵中通常使用的密封（沖洗）類型之間的差異。
2、從填料密封到機械密封的演變
泵葉輪安裝在穿過泵殼體或蝸殼的泵軸上。如果沒有泵密封，軸進入蝸殼的中空“潮濕”部分處就會成為持續泄漏的源頭。
一百多年前，大多數泵都依靠填料來防止泵泄漏，同時允許軸自由旋轉。這種類型的填料或填料密封最初是在泵內形成一個區域，被稱為填料函，將填料推入或塞入其中。這些老技術的泵被稱為“填料函結構”。50年前，這項技術得到了改進，填料密封由幾圈編織紗線和石墨填料組成，這些填料環繞著軸，并位于老的“填料函”中。這些填料由填料壓蓋牢牢壓緊，以防止系統水從泵殼體中滲出。
由于填料和軸之間的摩擦產生了大量熱量，因此填料密封需要大量潤滑。這種潤滑是通過系統水進行的，系統水從泵的出口側流出，沖洗過填料，然后排出泵外。這就形成了一個“開放式”系統，即一個定期使用并泄漏沖洗水的系統。水的“泄漏”是必需的，并以大約每秒一滴的速度從泵中滴出。當然，這些水必須用補充水代替，這就意味著向系統引入更多的空氣，從而增加腐蝕。
此外，填料密封必須通過手動擰緊壓蓋來定期調整，以保持正確的潤滑量，這就造成了部件的過度磨損。幾十年前，這種類型的密封是大多數工業泵的標準配置，如今在某些工業應用中仍在使用。
如今，機械密封已成為HVAC泵的標準配置。機械密封不存在任何類型的泄漏，而是一體式彈簧提供抵靠兩個高度拋光的密封面的壓力，從而密封泵。即使是 B&G 泵的競爭對手，其老式泵蝸殼設計有外部填料函，也被改裝為采用機械密封。這就是為什么如今在HVAC系統中，有兩種類型的泵機械密封 - 一種是為帶有外部沖洗管路的老式泵設計的密封，另一種是模仿 B&G 設計的內部沖洗式密封。
3、外部沖洗的機械密封及其應避免的原因
外部沖洗密封的工作原理與其它機械密封類似，但其設計目的是安裝在泵殼體/蝸殼的干燥空間中，就像老式填料密封一樣。因此，它們需要外部潤滑，以防止軸與旋轉和靜止密封部件之間的摩擦導致過熱。這種潤滑是由毛細管型管提供的，毛細管型管將水從泵的出口輸送到機械密封，從而使系統與外部潤滑的填料密封相比成為封閉系統。這種設計有三個缺點。
首先要考慮的是沖洗管道的尺寸。這些管道通常是1/4英寸或 3/8 英寸的銅管。如果水質開始在管路中積聚沉淀物或管路出現現場損壞，就會限制沖洗流量。與制造商設計的流量相比，降低流量會縮短密封的使用壽命。
第二個問題同樣與水質有關。密封面是高度拋光的表面。密封面之間的任何砂礫（固體顆粒）都會腐蝕密封面，輕則導致過早失效，重則造成密封泄漏。
第三個問題是沖洗密封的水量，以減少摩擦引起的熱量積聚。流量大小取決于入口和出口之間的壓力差以及管道摩擦損失。制造商設計的管道尺寸和流量與泵所需的相匹配。當我們在泵上安裝變速驅動器時會發生什么？封閉系統中的吸入壓力保持相當恒定，但排出壓力會下降。流量隨著壓力差的平方根而變化，沖洗流量也隨之下降。這在冷凍水系統中可能不是什么大問題，但在供熱系統中可能會導致密封壽命縮短。
下面的剖面圖顯示了這些管道位于典型的外置機械密封（中開雙吸泵）的兩側。請注意，它們直接進入裝有密封的填料函。
中開雙吸泵上的外部沖洗機械密封
4、內部沖洗機械密封及其優越性
與外部沖洗式機械密封一樣，內部沖洗式機械密封也能防止水從泵殼體中流出，同時允許泵軸自由旋轉。不過，內部沖洗機械密封的設計更復雜、更可靠。
臥式中開泵上的內部沖洗密封
內部機械密封的位置更靠近泵的葉輪，在啟動時會充滿水。因此，它們基本上浸沒在系統水中，暴露在大約25%的泵流體中。這一點很有價值，因為：1）不需要任何外部潤滑和管道；2）密封周圍的水流速度較高，可提供更好的沖洗效果，從而延長密封的使用壽命。
在外部沖洗密封中，管道以非常高的流速將所需的全部沖洗液直接作用于密封。而內部沖洗密封實質上是浸沒在一個充滿水的浴缸里。為什么這會延長密封的使用壽命？想象一下，你正在水槽中清洗祖母的一件精美瓷器，而用來清洗的水質非常糟糕 - 水中有大量的沙子。你會使用高速噴淋來清洗它、還是將它浸泡在水槽中，然后用毛巾輕輕地在它周圍打轉？就像瓷器一樣，離心機械密封的更換費用也很高，而且經常暴露在含有大量顆粒的水中。
雖然目前仍有采用外部沖洗密封設計的泵，但我們建議您為水力HVAC系統指定和要求采用內部沖洗機械密封的泵，無論該泵是全新安裝的，還是替換現有的外部密封泵。內部沖洗密封所需要的維護更少，而且有助于延長泵的使用壽命。
