摘要：通過旋轉(zhuǎn)設(shè)備密封結(jié)構(gòu)及密封效果的對(duì)比和對(duì)磁力密封原理、結(jié)構(gòu)的分析，結(jié)合磁力密封的應(yīng)用狀況，介紹其良好的密封效果和對(duì)傳統(tǒng)密封的改造方案，并指出其良好的推廣應(yīng)用前景。
       關(guān)鍵詞：泄漏  磁力密封 邊界潤(rùn)滑  應(yīng)用
   

       一、前言
       在柳鋼過去生產(chǎn)過程中，由于傳統(tǒng)密封技術(shù)的固有特點(diǎn)和存在的缺陷，旋轉(zhuǎn)設(shè)備回轉(zhuǎn)泄漏一直是一大難題。據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示：0.002%的清水污染物就會(huì)導(dǎo)致軸承使用壽命降低48%，而由軸承失效直接導(dǎo)致轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備失效占22%。因此，改變傳統(tǒng)密封型式，采用先進(jìn)的密封技術(shù)，節(jié)約能源，降低污染，提高效率，是設(shè)備管理所需研究和解決的課題。以下介紹一種革新式密封技術(shù)——磁力密封技術(shù)的特點(diǎn)和原理以及該項(xiàng)技術(shù)在柳鋼的成功性應(yīng)用。
       二、傳統(tǒng)旋轉(zhuǎn)密封技術(shù)的比較分析
       傳統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)密封技術(shù)主要有骨架油封、迷宮密封，傳統(tǒng)機(jī)械密封，根據(jù)其自身特點(diǎn)，我們可作有缺點(diǎn)比較分析如下：
       1、骨架油封：短期性價(jià)比高，但長(zhǎng)期運(yùn)行綜合費(fèi)用很高；使用壽命短（3000h）；泄漏率高；線速度低；磨損軸頸；潤(rùn)滑油易流失或污染。因此，在長(zhǎng)期連續(xù)性作業(yè)的工況下，不宜采用。
       2、迷宮密封：較骨架油封先進(jìn)，性能較好，無接觸；密封結(jié)構(gòu)及設(shè)備線速度與介質(zhì)粘度關(guān)系較大；軸向漏油情況仍然存在，不能用于需垂直密封的工況條件。長(zhǎng)期使用，油品泄漏量仍然較大，對(duì)環(huán)境污染及油品消耗都較難控制。
       3、傳統(tǒng)機(jī)械密封：嚴(yán)密、泄漏量少；使用壽命長(zhǎng)；消耗的磨擦功率少；軸或軸套基本不受損；對(duì)旋轉(zhuǎn)軸的振動(dòng)、偏擺以及軸對(duì)密封腔的偏斜不敏感，浮動(dòng)性好；安全可靠、運(yùn)轉(zhuǎn)周期長(zhǎng)；適用范圍廣。但是具有一定缺點(diǎn)：一次投資高，安裝費(fèi)時(shí)間，安裝精度要求高；且加工制造的精度要求高，加工復(fù)雜，安裝尺寸較大。基于以上特點(diǎn)，對(duì)已使用其他密封的設(shè)備進(jìn)行機(jī)械密封改造難度大。
       三、磁力密封的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
       磁力密封由三部分組成：第一部分為靜密封面，它表面光滑，熱穩(wěn)定性強(qiáng)，環(huán)嵌在一個(gè)磁性的不銹鋼合金接合蓋里；第二部分為動(dòng)密封面，主要材料為耐磨，潤(rùn)滑性良好的碳和石墨，它環(huán)嵌在具用磁性元件的合金里，動(dòng)密封面采用浮動(dòng)式設(shè)計(jì)，可在磁力的作用下長(zhǎng)期與靜環(huán)保持緊密貼合而不必人工調(diào)整；第三部分為O型圈，其作用是對(duì)軸與動(dòng)環(huán)的接合面進(jìn)行密封，材質(zhì)為經(jīng)過特殊處理過的聚四氟橡膠。
       四、磁力機(jī)械密封的原理分析
       造成泄漏的原因主要有兩方面：一是密封面上有間隙；二是密封兩側(cè)有壓力差。
       磁力密封所以能成為一種先進(jìn)的密封結(jié)構(gòu)，最主要的是因?yàn)樵撁芊庠谠O(shè)計(jì)理念上繼承了機(jī)械密封的設(shè)計(jì)原理并簡(jiǎn)化其結(jié)構(gòu)、完善其功能。磁力密封具有長(zhǎng)久的使用壽命的原因主要是在密封端面間維持一個(gè)極薄的油膜以避免端面間的干磨擦，綜合考慮磨損與泄漏的影響，磁力密封的最佳端面潤(rùn)滑狀態(tài)是邊界潤(rùn)滑狀態(tài)。在正常情況下，磁力密封都在邊界潤(rùn)滑狀態(tài)下工作。磨擦副端面處于邊界潤(rùn)滑狀態(tài)工作，相對(duì)于干磨擦來說，邊界磨擦具有較低的磨擦系數(shù)，能有效的減少端面磨損、延長(zhǎng)使用壽命，而摩擦副端面形成液體潤(rùn)滑會(huì)造成泄漏。建立磁力密封的端面流體潤(rùn)滑是提高使用壽命與解決端面磨擦-磨損矛盾的一個(gè)有效方法。磁力密封建立磨擦副端面流體潤(rùn)滑的方法是利用動(dòng)環(huán)與靜環(huán)之間適當(dāng)?shù)囊Σ⒃谀Σ粮倍嗣婊剞D(zhuǎn)的流體動(dòng)力作用下產(chǎn)生潤(rùn)滑膜，形成流體動(dòng)壓液膜，并且避免形成液體潤(rùn)滑。
       此外，磁力密封的永磁體使動(dòng)環(huán)和靜環(huán)結(jié)合在一起，根據(jù)不同工況，采用不同規(guī)格的永磁體，形成適當(dāng)?shù)囊?，使密封端面間形成的壓力合力大于密端面兩側(cè)的壓力差，從而形成密封端面間良好的密封性能。
       五、傳統(tǒng)油封改進(jìn)方案

                       

                  圖1  傳統(tǒng)密封軸箱裝配                                圖2  改進(jìn)后的端蓋
               1—主軸    2—軸承    3—軸承箱   
           4—端蓋     5—密封件壓蓋    6—密封件

       傳統(tǒng)油封結(jié)構(gòu)如圖1所示。根據(jù)磁力密封安裝要求，對(duì)軸承座端蓋進(jìn)行簡(jiǎn)單改造即可應(yīng)用。改造后的端蓋見圖2。其加工尺寸根據(jù)動(dòng)靜環(huán)的實(shí)際尺寸確定，考慮到動(dòng)環(huán)與端蓋之間應(yīng)有較大間隙，靜環(huán)與端蓋應(yīng)為過盈配合，靜環(huán)的嵌入深度應(yīng)大于靜環(huán)寬度的2/3，圖中尺寸D、B分別為靜環(huán)外徑、寬度的實(shí)際尺寸，d為動(dòng)環(huán)外徑的實(shí)際尺寸，Ф為軸的直徑實(shí)際尺寸。端蓋加工后即可進(jìn)行油封安裝。安裝步驟：（1）事先在靜環(huán)與端蓋的接合面均勻涂抹一層密封膠，防止泄漏，將靜環(huán)裝入端蓋（具有耐磨材料的一端向內(nèi)）。（2）清理主軸手刺、污垢，使表面光滑、清潔；（3）清理動(dòng)靜環(huán)接合表面，使之保持清潔；（4）把動(dòng)環(huán)從軸端推至適當(dāng)位置（具有耐磨材料的一端向外），要求推入時(shí)保持平直，且不能繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)避免損傷O型圈；（5）裝入端蓋，保持靜環(huán)和動(dòng)環(huán)緊密貼合；（6）檢查動(dòng)靜環(huán)貼合情況，有無雜質(zhì)及間隙，同時(shí)檢查其同軸度，是否有較大誤差；（7）調(diào)整動(dòng)靜環(huán)貼合間隙及同軸度；（8）推動(dòng)端蓋及動(dòng)靜環(huán)就位并進(jìn)行固定安裝。
       六、實(shí)際使用效果分析
       柳鋼轉(zhuǎn)爐除塵風(fēng)機(jī)主減速箱采用集中稀油潤(rùn)滑，現(xiàn)場(chǎng)粉塵多，環(huán)境惡劣。原使用的骨架油封，壽命短，對(duì)軸的磨損十分嚴(yán)重，使用效果不理想，粉塵進(jìn)入減速箱，污染了潤(rùn)滑油，使油液發(fā)生乳化，導(dǎo)致潤(rùn)滑失效直接影響設(shè)備的正常安全運(yùn)行，造成系統(tǒng)出現(xiàn)異常現(xiàn)象需重新?lián)Q油。而且每次因潤(rùn)滑油變質(zhì)和失效，需要更換10t優(yōu)質(zhì)汽輪機(jī)油和添加劑，設(shè)備維護(hù)費(fèi)用昂貴。經(jīng)比較之后，在2臺(tái)風(fēng)機(jī)上采用了磁力密封，該油封采用機(jī)械密封原理，克服了以往因橡膠骨架油封磨損軸、易老化、更換頻繁的缺點(diǎn)，并能完全阻止外界水汽和污染物進(jìn)入軸承箱，解決了軸承箱長(zhǎng)期漏油的缺陷，實(shí)現(xiàn)了零泄漏，大大降低了油耗。實(shí)現(xiàn)雙向密封，延長(zhǎng)了軸承的實(shí)際使用壽命，潤(rùn)滑效果得以顯著提高；該磁力密封占用空間小、結(jié)構(gòu)緊湊，安裝簡(jiǎn)單，即只需對(duì)原軸承箱端蓋略微改動(dòng)，基本上沒有安裝誤差，運(yùn)行狀況穩(wěn)定可靠，實(shí)現(xiàn)了密封壽命、軸承壽命、潤(rùn)滑壽命、設(shè)備運(yùn)行的良好循環(huán)。節(jié)約了運(yùn)行成本和維修費(fèi)用，也改善了生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境。
       在高線投產(chǎn)之前，我們結(jié)合原一棒生產(chǎn)線的實(shí)際生產(chǎn)狀況，主動(dòng)在3臺(tái)預(yù)精軋機(jī)軸承箱上使用該項(xiàng)磁力密封，從生產(chǎn)運(yùn)行情況看，效果非常好，軸承箱基本無任何泄漏。
       七、結(jié)論
       新型機(jī)械密封—磁力密封，繼承了機(jī)械密封的工作原理，并采用浮動(dòng)設(shè)計(jì)，選用了先進(jìn)的材料，獨(dú)特的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，占用極少安裝空間，密封效果極佳，有效的防止泄漏，減少了能源損失，提高運(yùn)轉(zhuǎn)設(shè)備功效。特別是磁力密封針對(duì)于對(duì)傳統(tǒng)骨架油封和迷宮密封進(jìn)行的改造，使用效果尤為突出，為柳鋼的節(jié)能降耗和確保設(shè)備的安全運(yùn)行提供了可靠保證，我們正逐步在柳鋼推廣該項(xiàng)磁力密封技術(shù)。