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某公司为北京某项目提供了4台用于输送含硼酸钙、碳酸钙等颗粒流程液体的离心泵，运行一段时间后发生泄漏，经检査发现密封严重磨损。为了延长密封使用寿命，制定了两种技术方案，用于改善密封工作环境，减缓磨损，对泵分别进行了双端面密封和外装式单端面密封的技术改造，投入使用后效果并不理想。
为了**解决密封磨损问题，并考虑到此环境无法釆用外接水源的实际情况，经与用户协商决定对广一泵进行动力密封改造。（泵参数：Q=16m3/h，H=15m，p=1，25，入口表压0.4kg/cm2)。
二、广一泵业分析动力密封的结构和原理
动力密封装置通常由泵叶轮后盖板外侧的背叶片、副叶轮、阻旋片和停车密封等组成，如图1所示。
背叶片和叶轮后盖板实际上组成了一个半开式离心叶轮。该叶轮旋转过程中产生的扬程，能够降低流程介质向轴封处的泄漏，起封堵输送介质的逆压作用，通常称此扬程为密封压头或密封能力。
副叶轮是一个半开式离心叶轮，它旋转时所产生的扬程也起封堵输送介质的逆压作用。
当背叶片与副叶轮产生的密封压头之和等于或稍大于叶轮出口压头时，便可封堵输送介质的泄漏。
阻旋片的作用是阻止液体旋转，提髙封堵压力。当无阻旋片时，副叶轮背侧的液体大约以二分之一的叶轮角速度旋转，液体压力呈抛物线规律分布，因而副叶轮背侧轮毂区的压力小于副叶轮外径处的压力。
当有阻旋片时，则可阻止液体旋转，使副叶轮背侧轮毂区的压力接近副叶轮外径处的压力，从而提高了副叶轮的封堵能力。试验结果表明，有阻旋片时可使封堵能力提高15%以上。
背叶片和副叶轮只在泵运行时起密封作用。为防止泵停车后输送介质或封液泄漏，应配置停车密封，使之在泵转速降低或停车时，停车密封能及时投入工作，阻止泄漏；而运行时，停车密封又能及时解脱开，以免密封面磨损和耗能。
三、改造方案
为了尽可能使用原有零件，不改变广一水泵的外形尺寸，我们仅对叶轮和泵盖进行了改动，增加了副叶轮和封板。泵体和轴承支架以及其他零件均未变动。原泵结构见图2。
改造后的结构见图3，我们将原泵盖分成两个零件，即设有阻旋片的内泵盖(1)和起定位作用的外泵盖（4)；在内泵盖和外泵盖组成的空腔内安放副叶轮（3)，副叶轮靠轴肩定位，同叶轮配合处设有密封圈，防止泄漏；并同叶轮共键转动。内泵盖和外泵盖之间设有1mm厚的聚四氟乙烯密封垫片(2)；轴承架保持原样，通过内止口与外泵盖止口定位。利用加长的双头螺柱，将外泵盖、垫片、内泵盖连接起来，组成一体；利用双头螺柱，安装在泵体上。
考虑到叶轮带有1.4kg/cm2的入口压力，同时为了尽可能的不增加转子系统零件的重量，保持泵运行的稳定性，减小机组振动，泵停车密封采用封板式结构。
封板式停车密封适用于入口带压工况，由封板(5)、压环(6)、动环(7)组成。
封板由韧性及自润滑性能良好的材料制造，用压环安装在外泵盖的定位止口中。
停机时由入口压力或入口阀关闭后，出口管路中的滞留液柱压力（高于大气压力），使封板外侧同动环端面紧密贴合，确保液体无泄漏。泵正常工作时，密封腔内压力同外界大气压力基本相同，封板和动环端面间隙趋近于零，避免相互摩擦。
同离心式停车密封相比，封板式停车密封具有结构简单、转动件重量轻的优点，标准回转体的动环，无需进行平衡检测，因此制造工艺性好；不使用离心外摆零件，所以附加的振动和噪声都大为减少。
1、主要零件设计
1）副叶轮设计
原泵叶轮采用平衡孔结构，根据图纸尺寸计算如下：
广一泵叶轮后盖板端面密封环的平均直径dm=63.02mm、密封环间隙为bm=0.2mm，平衡孔直径dh=7mm、数量5个。
密封环过流面积：Fm=πdmbm=39.57mm²
平衡孔过流面积：Fb=5*πdb2/4=192.3mm2根据上述计算，叶轮平衡孔的过流面积是叶轮后侧密封环间隙过流面积的4.85倍。
2）封板的设计
PTFE(聚四氟乙烯）具有良好的弹性和韧性，自润滑性良好，并且耐腐蚀，是制造封板材料的**选择。
广一水泵厂根据弹性理论（图4结构），圆环受均布载荷作用时，**应力发生在内周界，内周界应力将远大于外周界，故只计算内周界应力，并以此作为判据。
四、运行情况
离心泵轴封经过改造后已实际运行11个月，从反馈的情况看：
泵正常运行时无任何泄漏，大大延长了广一水泵的连续运行时间，达到了改造目的。用户极表满意。
泵停机时，从封板处，有轻微泄漏，估计是封板较薄，发生变形所致。
五、结束语
离心泵采用动力密封改造后，设备连续运行时间大大延长，基本上满足了项目试验要求。同时为公司今后开发新泵釆用动力密封积累了经验。
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