摘 要：某台纸机安装的液体碳酸钙螺杆泵泄漏频繁、供料不稳。在分析碳酸钙物理特性和生产要求的基础上，基于三维画图软件将杂乱的管道重新设计并将现有螺杆泵的密封结构进行改进，在泄漏处增加接料盒。改进后，明显改善了螺杆泵的泄漏情况，稳定了供料的流量，延长了转定子的使用寿命，消除了意外停机的隐患，方便了管道的洗刷和备用泵的切换，减轻了工人维修和清洁的工作量，验证了填料密封结构更适合液体碳酸钙的泵送。

　　关键词：碳酸钙;螺杆泵;泄漏;机械密封;填料密封

　　某台造纸机用液体碳酸钙的螺杆泵损坏频繁、泄漏严重、供料不稳、维修困难，清理泄漏现场费时费水。三台螺杆泵都采用机械密封形式，平均每月损坏2个机械密封、2个定子，每季度损坏1个转子，每年报废一台螺杆泵。螺杆泵更换机械密封需要至少2人配合，拆装4 h左右，更换转子需要2 h左右，定子需要1 h左右，更换整台泵需要1 h左右。每周至少4天会看到地面大面积泄漏的液体碳酸钙，泄漏区域大概有30 m2左右，每次清理地面沉积的液钙大概需要1～2 h，浪费清水大概3 t，泄漏严重时，每天需要清理3次。每年会有4～6次的额外停机或停机延时是因为螺杆泵泄漏或损坏所导致的。所以，上述问题亟待解决。

　　1 碳酸钙螺杆泵泄漏分析

　　1.1 碳酸钙物理特性及造纸特性

　　碳酸钙化学式为CaCO3,难溶于水，溶于盐酸，白色固体状，相对密度2.71。根据生产方法不同可将碳酸钙分为重质碳酸钙、轻质碳酸钙、胶体碳酸钙和晶体碳酸钙。结合在用的两种碳酸钙的检验报告见表1和表2，不难得出液体碳酸钙中含有微量稍大矿物颗粒。这些颗粒很容易损坏机械密封的密封端面。造纸工业用的碳酸钙，主要用作纸张的填料、涂布颜料，在涂布中使用可以提高成品纸的不透明度，并且可以使纸张亮度好、结构坚实、利书写、涂布均匀、摩擦度低、易排湿以及易干燥等[1]。

　　表 重质/液体 碳酸钙检验报告

　　1.2 生产使用要求

　　原有液体碳酸钙螺杆泵的设计为两台在用泵和一台备用泵，如图1所示。中间的螺杆泵只能给其两侧其中的一台备用，两边的螺杆泵不可互相替换使用。纸机平均每周有1次约2 h左右的停机，每半月会有1次3～5 h的停机。停机时螺杆泵停用即可，不需要洗刷，除非要切换备用泵才会将停用的泵和备用泵进行洗刷。因此，管道中液钙容易沉积，特别是粒径较大的重质颗粒容易沉积。液钙的沉积容易导致弹簧失效，使石墨密封端面嵌入硬质颗粒，导致机械密封损坏。切换备用泵需要停机洗刷两台泵和相关的管道，且万一损坏两台泵，则还会有一台泵需要抢修。如果不洗刷管道和泵，沉淀的液钙会变得越来越硬，继续使用会损伤定子和机械密封，甚至造成供料不稳和纸面废品。液体碳酸钙螺杆泵泄漏几乎成为常态。

　　1.3 管道结构分析

　　原有的螺杆泵进出管道经过多年的改动，杂乱无章，缺少洗刷口、排污管、冲洗水管等。切换备用泵洗刷时，需要两人配合，拆卸多处管道，且洗刷时间较长。因为缺少洗刷口，管道拆卸麻烦，部分管道洗刷不到位，容易造成液钙沉积结块，存在损伤机械密封和定子的隐患。只在总管道设置冲洗水，导致只有完全停料时才可以使用，泵损坏切换时完全用不上。如图1所示，两用一备的结构，因其安装距离和结构的原因，会有较长的一段盲管，容易被沉积的液钙堵满。

　　1.4 密封结构及其性能特点分析

　　机械密封的工作原理是利用固定环端面与动环的匹配和相对旋转，形成密封装置，防止机械设备泄漏。固定环和移动环的匹配是确定机械密封质量的关键[2]。机械密封的密封效果好、泄漏量小、寿命长，但价格贵，加工安装维修比一般密封要求高。机械密封适用于输送石油及化工介质，可用于各种不同黏度、强腐蚀性的介质。但是如果输送容易结块硬化的介质会导致机械密封弹簧失效。机械密封不可长时间干磨，干磨容易使机械密封的密封断面过热损坏。因此机械密封并不适合造纸液体碳酸钙的输送。

　　螺杆泵的转速较低，机械密封压力不高。液体碳酸钙为常温，含硬质颗粒，容易沉淀、结块，因此更适合采用填料密封方式。而且机械密封一旦损坏，维修时间长，只能停机更换，造纸机不能总因为个别设备损坏而停机，所以从稳定生产的角度考虑，填料密封比机械密封更适合碳酸钙螺杆泵。

　　填料密封结构简单、价格便宜、维修方便、但泄漏量大、维修频繁、功耗损失大。因此填料密封常用于输送一般介质和含有颗粒硬物的介质，如水、液体碳酸钙。为了将填料与轴或轴套之间的摩擦热带走，必须设定少量的泄漏。常用的填料为油浸石棉盘根。油浸石棉盘根突出特点是盘根中含有润滑油、摩擦系数小、压缩量大。

　　盘根密封常见泄漏原因如下：盘根压盖未压紧;所用盘根太细;盘根切得太短,两切面不能密合;盘根安装圈数太少;盘根筒与压盖筒的径向配合间隙过大;盘根筒内壁或泵轴表面受损;泵轴弯曲;盘根使用时间过长等。只要定期处理，这些问题几乎都可以预料或避免。

　　2 改进措施

　　2.1 改进前机械密封结构

　　如图2所示。

　　2.2 尝试在机械密封的基础上增加油封

　　增加油封后的结构如图3所示。试用结果表明，比只有机械密封的结构可多持续2～4天。

　　2.3 改机械密封为填料密封

　　改进后的填料密封的结构如图4所示。使用中大约每2～4天压紧一次盘根，20～30天切换备用泵时更换一次盘根。

　　2.4 增加一台备用泵并改进管道结构

　　基于三维画图软件，改进后的结构如图5所示。备注的信息为新增改进点。增加快装盲板是为了洗刷到每个管道角落。增加快装接头是为了方便检修和洗刷，拆装迅速。排污管及阀门安装在靠近管道汇合的三通位置是为了尽量缩短盲管长度，防止管道内淤堵硬化难以通开。两用两备的结构更适合容易损坏和泄漏的螺杆泵，适合需要快速洗刷和难以洗刷的情况。

　　3 结语

　　在分析液体碳酸钙螺杆泵泄漏原因时，不仅要考虑密封结构的问题，还要考虑其输送介质的特性以及生产的要求。因为有少量的水泄漏，在泄漏处增加接料盒排到地沟。改进后，明显改善了螺杆泵的泄漏情况，稳定了供料的流量，延长了转定子的使用寿命，消除了意外停机的隐患，方便了管道的洗刷和备用泵的切换，减轻了工人维修和清洁的工作量。实践证明填料密封结构更适合液体碳酸钙的输送。

　　参考文献

　　[1]陈中杰.液体碳酸钙在造纸中的应用[J].科技信息,2010(19):801.

　　[2]李龙骏.浅谈机泵机械密封泄漏的原因分析与对策[J].化工管理,2019(7):136-137

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