李國盛

(佛山市新之源污水處理有限公司，廣東 佛山528000）

1 概述

我公司某污水處理廠的污泥池安裝有一臺水下攪拌器，用于污泥池的污泥攪拌。自投產(chǎn)使用以來，經(jīng)常出現(xiàn)機械密封損壞的現(xiàn)象，造成攪拌器故障，影響了污水處理生產(chǎn)的正常運行。為此，分析導(dǎo)致攪拌器機械密封損壞的原因，并通過技術(shù)改造，徹底解決這一問題。

2 故障情況

起吊攪拌器并對其進行拆卸，通過對攪拌器機械密封進行解體檢查，發(fā)現(xiàn)靜環(huán)密封面上有幾處較大的缺口，動靜環(huán)密封表面均有深淺不一的溝槽。從機封結(jié)構(gòu)上來看，靜環(huán)座與密封腔之間沒有止口定位結(jié)構(gòu)，安裝時靜環(huán)座和軸套的同心度主要靠人工手動調(diào)整。對攪拌器進行對中復(fù)查，并對電機單試，發(fā)現(xiàn)電機運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，并無明顯振動。同時，每次機封檢修時都會看到動靜環(huán)的磨損非常嚴重，動環(huán)承磨臺被磨平，靜環(huán)碎裂成幾塊，機封處軸套受靜環(huán)碎塊的摩擦被磨穿，機封處軸擺動量目測值在3-5mm。減速箱處軸套向著葉輪側(cè)內(nèi)孔端口處存在寬約8mm、深約0.5mm 的磨損痕跡。

改造前攪拌器結(jié)構(gòu)見圖1。

3 原因分析

3.1 攪拌器振動較大

由于攪拌器安裝在垂直的導(dǎo)桿上，由于導(dǎo)桿較長，材料剛度亦不夠，引起了共振。攪拌器振動較大，使減速箱處軸套與攪拌軸之間出現(xiàn)磨損，導(dǎo)致攪拌軸出現(xiàn)擺動。減速箱兩支撐軸承距離太近，軸套太短，攪拌軸懸臂太長，攪拌軸撓度較大，隨著攪拌器的運行，攪拌軸與軸套之間的磨損進一步加大，導(dǎo)致攪拌軸擺動量逐漸增大，過大的擺動量進一步導(dǎo)致整臺攪拌器的振動也越來越大，反之，攪拌器的振動又加劇了減速箱軸套與攪拌軸的磨損，從而進一步促使擺動量的增大，形成惡性循環(huán)，最終導(dǎo)致機械密封頻繁損壞泄漏。

3.2 機封組件設(shè)計存在不足

攪拌器機械密封組件簡圖見圖2 。

3.2.1 機封摩擦副材料不合理

原機封摩擦副為碳石墨一碳化硅材質(zhì)，屬軟一硬配合，因工作介質(zhì)含細微砂粒，容易導(dǎo)致動環(huán)磨損，從而使機械密封失效泄漏。

3.2.2 靜環(huán)與機封處軸套間隙過小

由于靜環(huán)座在安裝時與密封腔之間沒有定位結(jié)構(gòu)，安裝時靜環(huán)與軸套的同心度完全依靠檢修人員的判斷，靜環(huán)與軸套之間單邊間隙僅為0.5mm，因此，靜環(huán)座的安裝誤差加上攪拌器過大的軸擺動，靜環(huán)很容易與軸套摩擦被擠壓碎裂，從而導(dǎo)致機械密封失效泄漏。

3.2.3 靜環(huán)座結(jié)構(gòu)設(shè)計缺陷

在圖2 攪拌器機械密封組件簡圖中，定位卡環(huán)有兩個作用，一是安裝時控制補償環(huán)波紋管的壓縮量；二是對安裝時靜環(huán)和攪拌軸軸套的同心度有一定的輔助定位作用，但是并不能從根本上保證同心度。實際操作中，憑維修人員的經(jīng)驗技術(shù)水平保證有一定的偶然性。因此，安裝誤差及攪拌軸的跳動容易導(dǎo)致摩擦碰撞。

4 技術(shù)改造

4.1 導(dǎo)桿剛度

對導(dǎo)桿進行加強剛度處理，燒焊加強筋，增加壁厚，因?qū)U是空心管，所以采取往其澆灌環(huán)氧樹脂與水泥混合物，待硬化達到強度時使用。

4.2 靜環(huán)尺寸

靜環(huán)設(shè)計內(nèi)徑為67mm，配合的軸套外徑為66mm，兩者之間的間隙單邊為0.5mm。針對攪拌器運行過程中攪拌軸擺動量過大易擠壓靜環(huán)造成其碎裂的問題，將靜環(huán)內(nèi)徑增大為68mm，使兩者的間隙單邊增大為1.0 mm，從而增加靜環(huán)緩解攪拌軸擺動的能力，進而避免攪拌軸擺動時對靜環(huán)的擠壓。

4.3 動靜環(huán)材料

原靜環(huán)材料為碳化硅，其抗沖擊韌性很差，脆性大，在攪拌軸的擠壓下很容易碎裂。針對這種情況，將靜環(huán)材料改為含鈷量較大的碳化物硬質(zhì)合金，在一定程度上提高了靜環(huán)的抗擊沖韌性。原動環(huán)材料為碳一石墨環(huán)，因介質(zhì)含細小顆粒，動環(huán)磨損嚴重，故改為碳化鎢硬質(zhì)合金，機封由軟一硬配合改為硬一硬配合。

4.4 靜環(huán)座止口定位

靜環(huán)座與軸套的同心度靠定位卡環(huán)調(diào)節(jié)，定位卡環(huán)起兩個作用：①安裝時預(yù)設(shè)波紋管的壓縮量；②安裝時通過它與鎖緊環(huán)及靜環(huán)座的相對位置來判斷靜環(huán)座與軸是否同心，當機械密封組件安裝完畢后，將其取出。對靜環(huán)座的結(jié)構(gòu)進行改造，增加了凸臺止口定位結(jié)構(gòu)，密封腔殼體內(nèi)壁與靜環(huán)座止口間隙單邊為0.05mm，靜環(huán)座密封墊要用"O"形環(huán)，直徑3mm，改造后靜環(huán)座見圖3 。

4.5 加長軸套以降低撓度

軸套端部內(nèi)徑由55 mm 擴大為77mm，并根據(jù)現(xiàn)場實際安裝空間，測量確定新軸套的長度和其他尺寸，所用材料為45# 鋼，并將其與原軸套配合安裝在一起，使其成為一個整體，從而降低攪拌軸的撓度，如圖4。兩軸套配合處采用過盈配合，過盈量為0.05mm，熱套安裝，并在新軸套與舊軸套端面連接處沿圓周點焊4 點以加大連接強度。新軸套端部沿圓周加工3 個螺紋孔（均布），安裝時用3 顆M14 的頂絲把軸與新軸套鎖緊，鎖緊軸套時，要打表測量，保證軸套與軸的同心度，軸套鎖緊后，3 顆頂絲分別用螺母鎖緊，防止運行中頂絲脫落。

由圖1 可見，止推板和中心螺釘是用來限制攪拌軸向著葉輪方向軸向竄動的，而止推環(huán)是用來限制攪拌軸沿背離葉輪方向軸向竄動的。由于新軸套的安裝導(dǎo)致原來限制攪拌軸竄動的止推環(huán)無法安裝。針對此情況，對止推板進行了改造將其外徑由原來的8 0mm增至9 6mm，重新加工新止推板，原中心孔不動，在7 6 m m 圓周上新增加了均勻分布的4 個孔，孔徑為9 mm，原中心位置螺釘仍然不變，另外用4 顆M8 的螺釘將止推板沿圓周新加工的4 個孔固定在原軸套上，從而限制了攪拌軸的反向竄動。

結(jié)語

經(jīng)過實踐檢驗，污泥池水下攪拌器經(jīng)過以上技術(shù)改造后，自2009 年至今運行正常，徹底消除了攪拌器的振動和攪拌軸的運行跳動，機械密封再未出現(xiàn)非正常損壞及泄漏，使用壽命大大加長。因此，污泥池水下攪拌器的技術(shù)改造取得成功，效果理想，保證了污水處理生產(chǎn)的正常運行。

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