高黏度燃料油泵用机械密封
1、高黏度燃料油泵密封失效原因
就黏度而言，燃料油属于高黏度介质，主要成分是复杂的高分子烃类混合物及含硫含氮衍生物。通常泵输送燃料油密封，多采用填料密封。动力厂P515 燃料油泵使用填料密封，长期泄漏，造成频繁检修，增加维修费用。
填料密封因介质的高温、高黏度及与轴的摩擦，在较短时期内其压缩性和回弹性急剧降低，且由于输出燃料油供应压力达到1.5MPa 以上，使密封很快失效并导致泄漏。
2、确定设计方案
(1)在保留部分填料的情况下，使用机械密封。根据泵腔结构、介质性能等因素，设计多弹簧外装式机械密封。因决定保留填料，所以密封腔空间小，采用外装外流式密封结构是首选。
(2)高黏度介质流动性和导热性差，端面润滑条件恶劣，密封环早期磨损、烧伤和破坏是该类密封失效的主要原因，因此减小端面面积，减少摩擦热的产生是密封设计的关键。补偿密封端面采用刃边形式，减小了端面面积，形成高的端面比压，可以切断高黏度介质，发热少，寿命长。
(3)只有当填料密封发生泄漏，机械密封才能发挥作用，无泄漏时为防止端面干摩擦，在安装时密封与轴之间填满润滑脂，用于润滑端面。
(4)采用刃口端面，端面比压有所提高，为快速散发端面摩擦热，在压盖上开低压蒸汽冷却接口，使用低压蒸汽(0.45MPa，155℃)快速带走端面摩擦热。密封结构见图1。
图1 密封结构
(5)摩擦副采用硬质合金对碳化硅，摩擦热少，符合PV 值的合理推荐数值;辅助密封采用氟橡胶，可耐高温;金属材料用Cr、Ni、Mo 不锈钢，可耐高温硫腐蚀;特殊的阻挡结构防止高黏度燃料油外泄对密封的粘着破坏。
3、设计计算
(3)对黏度大的燃料油介质，端面比压一般选取0.5～0.7MPa，膜压系数0.3～0.4，而且密封腔压不超过0.25MPa。计算后得出密封腔压Pt=0.86MPa。因腔压小、膜压系数小，所以端面比压大小主要是由弹簧比压决定的。通过计算，弹簧比压达到0.86MPa。选用8 个刚度值为2N/mm 的小弹簧，保证压缩量≥5.5mm，以保证弹簧力足够将高黏度介质在端面处切断。
(4)计算弹簧力。计算后得出弹簧力为89N。
Ft=Pt×A (3)
(5)经计算和测试，设计端面的PsV 值(密封允许的工况负荷，MPa·m/s)为30.1MPa·m/s，对比表1。碳化硅对碳化钨允许PsV 值36MPa·m/s，低于允许值，完全合理。
表1 相关摩擦辅材料组合的允许PsV 值MPa·m/s
4、实施效果
经过长达12 个月的在线检验，改进后的机械密封完全满足燃料油输送生产工况，设备事故率降低，保证了生产运行周期。
