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各种工艺工业均依靠众多泵机的可靠运行来维持工厂的生产效率。要做到这一点，这些泵机必须经过妥善的密封处理，以防工艺流体出现泄漏和污染。同时，这些泵机还必须能够处理系统混乱、在通常较严苛的条件下运行、容易安装并且在整个使用寿命期限内提供较低的总拥有成本。
机械密封和压紧填料是两种最常见的泵机密封方法。令人遗憾的是，这两种常见的解决方案均无法满足上述各种要求。虽然机械密封能够提供足够的密封性能，但容易发生泄漏以及产生隐性成本，并且可能在事先毫无征兆的情况下，出现瞬时故障。此外，当机械密封出现故障时，它们往往是无法修复的。由于可能突然出现意想不到的故障这一弱点，许多工厂均备有备用泵，以最大限度地减少业务中断时间。
机械密封可能受到许多不利因素的影响，包括泵轴径向跳动、振动、易磨损和粘性介质、气蚀和空气滞留等。若不及时纠正，上述任何因素均可能会导致机械密封出现故障（见图1）。如果泵轴出现过度径向跳动，则需要重新调整或者更换轴承，这两种方法的成本都很高昂。虽然我们可以安装伸缩接头来抑制振动，但伸缩接头不仅成本昂贵，而且需要投入大量人工。 （图片） 双机械密封通常在易磨损服务中用于泵机，但工艺介质侵入可能会导致它们出现故障。双机械密封不应当使用在涉及粘性介质的应用中，也不建议将它们用于可能受到内部气蚀影响的泵机中。排出空气以及消除工艺流体中夹带的空气气泡均需要改变介质和冲洗水的输送路线，并清洗泵机填料盒。
需要冲洗的机械密封无法承受干燥条件，还可能受到损害其表面的颗粒物质所造成的污染。大多数机械密封都是整体式的，因此，安装这些机械密封时需要将泵机关闭，并将泵机拆开。此外，这些复杂密封的安装通常还需要生产商提供现场技术支持。
压紧填料
在机械密封出现之前，最常见的泵机密封方法是采用压紧填料。压紧填料目前仍在使用，但与机械密封一样，压紧填料具有许多缺点，其中最显著的缺点就是过量的水消耗。值得注意的是，一些压紧填料用户似乎更关心如何分流泄漏，而不是阻止泄漏。
某些类型的填料组件必须进行冲洗，以防止它们过热，并使填料轴界面保持润滑（见图2）。使用这类填料组件时，耗水量可能多达每分钟七加仑，并且必须将冲洗水从工艺流体中去除，并加以处理。这种去除和处理工艺需要成本昂贵的设备，并且会导致生产率损失。如果将工艺流体而不是冲洗水用于润滑系统，任何流体损失通常都是无法恢复的。（图片） 填料组件的密封动力学涉及压紧和径向膨胀，从而导致在填料与泵轴之间产生摩擦。为克服由此产生的阻力，一台配备平衡式机械密封的泵机可能需要消耗多达两倍的功耗。此外，过度径向膨胀还可能会引起泵轴磨损，导致需要更换泵轴或者安装新的轴套。
尽管存在这些限制，但压紧填料组件通常仍然是比机械机密更可取的选择。压紧填料组件很少会在事先不发出警示信号的情况下突然出现故障。我们可以对压紧填料组件进行调整，从而使其能够比机械密封更有效地控制泄漏以及承受泵轴径向跳动、振动、磨损、气蚀和冲洗水损耗等不良影响。此外，压紧填料组件还非常容易安装，并且不同于机械密封必须提供给精确尺寸的泵机，我们可以采用标准绕轴填料重新进行填充。
旋转密封
冲洗易磨损服务中，旋转轴密封系统的性能优于机械密封和压紧填料组件，其无需用水润滑密封件表面。相反，它与密封室里的轴表面形成轴承关系，从而将工艺介质从填料盒中排除（见图3）。这种径向轴承对轴表面的设计不仅价格便宜，而且比传统的机械密封更有效，可提供凉爽、干燥的运行，并且将介质稀释保持在最低限度内。旋转密封仅需要填料组件一半的功耗，与平衡式机械密封一样高效节能，并且比类似压紧填料的冲洗耗水量少60倍。（图片） 此外，旋转密封的安装仅需一小时，而机械密封的安装往往需要两到三小时。并且，旋转密封的安装无需特殊设备或启动调整，我们可以在泵机运行期间，对旋转密封件进行调整，以有效控制泄漏。
一家化学工厂使用旋转密封取代其盐水系统中ANSI泵机的机械密封件。这家工厂一直采用双机械钛制密封件，每个密封件的成本为1500美元，其在腐蚀性介质中仅可持续使用六个星期，导致该工厂仅在密封件上每年就需花费超过100,000美元。而旋转密封件仅花费所取代的机械密封件的一小部分成本，但持续使用时间比该机械密封件的长达三倍，从而使该工厂每年能够节省超过100,000美元。同时，这一密封件转换还增加了设备的“正常运行时间”，并且使该工厂的运行更安全。
一家大型造纸厂过去在其浸煮器泵机中一直使用压紧填料和机械密封，转为使用旋转密封后，每年每台泵机几乎可节省17,000美元。介质的易腐蚀和易磨损性质逐渐导致机械密封出现渗漏，同时还必须去除和处理大量冲洗水。每年每台泵机的冲洗水及其去除和处理的总成本超过20,000美元。旋转密封使该工厂的耗水量减少70%，并使维护间隔时间延长了三倍。
旋转密封在各种工艺应用中可能永远不会取代机械密封和传统的压紧填料，但它们在那些涉及磨损和腐蚀环境的应用中将成为更佳选择。在这些条件下，它们可提供更可靠、更经济实惠的性能，并且维护需求、耗水量和灾难性故障风险均显著减少。
7/31/2014
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