化工機(jī)泵油氈密封改造

孟春勝

（中海石油化學(xué)股份有限公司，海南 東方572600）

0 引 言

油氈密封是機(jī)泵常見(jiàn)的密封形式，雖然經(jīng)過(guò)技術(shù)的發(fā)展，大部分新的機(jī)泵已經(jīng)采用骨架油封，但是在非常多的老舊化工裝置中，還是有大量的應(yīng)用。而油氈密封性能的不穩(wěn)定性，也給裝置運(yùn)行帶來(lái)了一定影響。

合成氨后系統(tǒng)貧液泵是回收單元的主要設(shè)備之一，該設(shè)備故障將導(dǎo)致整個(gè)回收單元的停車(chē)，影響整個(gè)系統(tǒng)的氨產(chǎn)量。該設(shè)備的油封漏油是較常出現(xiàn)的故障之一。我公司的回收單元貧液泵已使用多年，在運(yùn)行中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)油封漏油的情況，由于原密封為油氈密封（如圖1），這種密封隨著運(yùn)行時(shí)間延長(zhǎng)，會(huì)出現(xiàn)油氈逐漸磨損，從而導(dǎo)致潤(rùn)滑油外漏，有時(shí)還會(huì)出現(xiàn)比較大的漏量。潤(rùn)滑油的外漏不僅污染環(huán)境，增加污水處理的負(fù)荷，而且漏量大時(shí)如沒(méi)有及時(shí)補(bǔ)充潤(rùn)滑油，還會(huì)引起曲軸超溫?zé)撸鹪O(shè)備事故。

圖1 原油氈密封

1 油氈密封的優(yōu)勢(shì)

油氈密封在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)得到了廣泛應(yīng)用，有著自身的一些優(yōu)勢(shì)：1）安裝要求空間小，對(duì)油氈外部固定支架精度要求低。由于油氈安裝時(shí)允許一定變形量，所以不需要外支撐具有非常高的精度，也不需要非常大的空間。2）成本低，通用性強(qiáng)。油氈的備件成本比較低，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于目前使用的骨架油封，而且具有比較強(qiáng)的通用性，同樣規(guī)格的油氈可以在非常多不同的密封上使用，而不必每一個(gè)機(jī)泵都使用一個(gè)規(guī)格，有限的幾種油氈就可以滿(mǎn)足絕大部分機(jī)泵密封的檢修使用。油氈本身的加工技術(shù)要求低，目前技術(shù)已非常成熟，進(jìn)一步降低了成本。

2 油氈密封在檢修安裝過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題

2.1 安裝技術(shù)要求高

油氈密封看起來(lái)比較小，但是安裝工作量比較大，對(duì)技術(shù)的要求比較高，甚至不容易一次性安裝成功。油氈安裝過(guò)松或過(guò)緊時(shí)，都會(huì)對(duì)密封效果產(chǎn)生較大的影響。油氈安裝過(guò)緊時(shí)，雖然能夠保證油封不發(fā)生泄漏，但是油氈安裝過(guò)緊會(huì)增大油氈和軸表面的摩擦力，較大的摩擦力引起軸及油氈發(fā)熱，甚至因溫度過(guò)高引起油冒煙，造成油氈和軸損傷，快速破壞密封效果，損傷設(shè)備。油氈安裝過(guò)松時(shí)，密封容易失效，容易引起滲油。所以安裝時(shí)比較難以把握，經(jīng)常需要反復(fù)拆裝幾次，才能正確安裝到位，返工量大，對(duì)施工人員的技術(shù)水平要求比較高，工作強(qiáng)度也進(jìn)一步加大。

我公司的兩臺(tái)貧液泵曲軸端的油密封使用的就是油氈密封，在油封檢修和更換過(guò)程中，時(shí)常出現(xiàn)安裝完成試運(yùn)行時(shí)油封漏油需要返工的情況。一旦返工，就需要將皮帶及皮帶輪等拆下，將軸端蓋打開(kāi)更換油氈，然后再將皮帶輪和皮帶裝回，工作量比較大，經(jīng)常會(huì)需要3個(gè)工人相互配合工作幾個(gè)小時(shí)才能完成油封更換。我公司使用的是兩臺(tái)泵一用一備，主裝置不停機(jī)，備用泵檢修的運(yùn)行模式，檢修時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，備用泵不能及時(shí)備用，也加大了設(shè)備運(yùn)行的風(fēng)險(xiǎn)。

2.2 耐用性差

油氈是大接觸面抱緊密封，在油氈密封的使用過(guò)程中，油氈會(huì)一直緩慢地磨損，磨損的表面也逐漸變硬失去彈性，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的運(yùn)行最終導(dǎo)致密封失效。而且，由于每次更換油氈密封時(shí)的松緊等情況不完全相同，導(dǎo)致最終油封使用的時(shí)間存在差異，因此無(wú)法準(zhǔn)確估計(jì)油封的耐用時(shí)間，所以無(wú)法做到定期更換。

油氈本身是纖維結(jié)構(gòu)，油會(huì)不可避免地浸潤(rùn)進(jìn)油氈中，在運(yùn)行的過(guò)程中會(huì)引起潤(rùn)滑油緩慢滲漏，雖然通過(guò)及時(shí)補(bǔ)油也能保證機(jī)泵的安全運(yùn)行，但是仍存在一定的隱患。在我公司貧液泵的油氈密封安裝完成后，使用半年左右，就經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)一定的泄漏量，因?yàn)榄h(huán)保及安全的原因，滴油必須使用接油盤(pán)及油氈接油，隨著使用時(shí)間延長(zhǎng)，泄漏量逐漸加大，連續(xù)運(yùn)行不到1 a就需要更換一次油氈。滴油不僅增加了安全風(fēng)險(xiǎn)，也增加了現(xiàn)場(chǎng)管理人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。

2.3 油氈接觸的軸位置表面磨損

油氈雖然相對(duì)比較軟，但是由于接觸面比較大，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的運(yùn)行后，會(huì)有油內(nèi)的雜質(zhì)及脫落的金屬碎屑等物質(zhì)附著在疏松的油氈表面，油氈密封使用一段時(shí)間之后，表面的硬度就會(huì)增加，夾雜的硬顆粒會(huì)磨碎軸的表面，而軸表面磨損脫落的金屬碎屑又在油氈表面累積，加速軸側(cè)磨損。長(zhǎng)時(shí)間使用油氈密封的軸，在軸上油氈密封的對(duì)應(yīng)位置，都會(huì)出現(xiàn)或深或淺的磨痕，這是油氈長(zhǎng)期與軸摩擦產(chǎn)生的痕跡。由于軸上磨痕的存在，增大了軸的摩擦力，非常容易引起油氈磨損，進(jìn)一步降低了油氈密封的有效使用時(shí)間。

我公司使用的貧液泵中，在軸上油封的對(duì)應(yīng)位置已經(jīng)出現(xiàn)比較明顯的磨損痕跡，使密封的效果不斷下降，每次更換油氈密封時(shí)都需要用細(xì)砂紙進(jìn)行打磨拋光，以減小運(yùn)行時(shí)對(duì)油氈的磨損，增強(qiáng)密封效果，當(dāng)磨損較嚴(yán)重時(shí)，還需要對(duì)該軸段進(jìn)行鍍層加工，以改善使用工況。

3 油氈密封改造為骨架油封

由于油氈密封的一些明顯的缺點(diǎn)，可以通過(guò)結(jié)構(gòu)改造，將油氈密封改造為骨架油封，以提高設(shè)備的使用性能，減少更換勞動(dòng)強(qiáng)度，增強(qiáng)安全性。

3.1 骨架油封的特點(diǎn)

骨架油封結(jié)構(gòu)主要由油封體、加強(qiáng)骨架和自緊螺旋彈簧等3部分組成。按照不同部位，密封體又分為底部、腰部、刃口和密封唇等。骨架油封的密封主要通過(guò)密封唇實(shí)現(xiàn)，因此也稱(chēng)為唇形密封。骨架油封的密封唇內(nèi)徑比軸略小，安裝后有一定的過(guò)盈量從而產(chǎn)生徑向緊力，以達(dá)到密封效果，同時(shí)自緊螺旋彈簧可在一定使用時(shí)間內(nèi)補(bǔ)充徑向緊力以保持密封效果。骨架油封較軟的材質(zhì)可避免損傷軸上密封面，同時(shí)較小的密封面也可避免顆粒夾雜長(zhǎng)期夾在密封面從而損傷軸面。骨架油封的尺寸已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，安裝后一般都不用調(diào)整，安裝非常方便。

3.2 骨架油封的選擇

在進(jìn)行由油氈密封改為骨架油封之前，首先需要對(duì)安裝空間進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算安裝空間是否足夠安裝骨架油封，然后是選擇什么尺寸的骨架油封。如果空間太小，就無(wú)法進(jìn)行骨架油封的安裝，如果空間偏大可通過(guò)更改油封支架尺寸來(lái)滿(mǎn)足骨架油封的安裝需求。骨架油封的尺寸目前已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，在選擇時(shí)，盡量使用標(biāo)準(zhǔn)尺寸，以降低購(gòu)買(mǎi)難度和節(jié)約成本。

經(jīng)過(guò)測(cè)量，我公司的貧液泵油封安裝位置軸的直徑為φ72 mm，安裝位置孔的內(nèi)徑為φ92 mm。由于還要有油封的安裝支架，所以油封的單側(cè)徑向厚度必須不大于10 mm。通過(guò)查詢(xún)我廠所用的骨架油封備件數(shù)據(jù)，確定一款油封可滿(mǎn)足需求，該油封的內(nèi)徑為φ72 mm，外徑為φ86 mm，厚度為7 mm。

3.3 油封支架的設(shè)計(jì)

確定骨架油封尺寸后，原來(lái)的油氈壓蓋已經(jīng)無(wú)法滿(mǎn)足骨架油封的安裝，所以必須重新設(shè)計(jì)油封支架以滿(mǎn)足骨架油封的安裝。安裝位置留下的徑向空間為φ92 mm，油封的徑向尺寸為φ86 mm，所以留給骨架油封支架的徑向尺寸為3 mm，同時(shí)骨架油封的軸向安裝尺寸為7 mm。

同時(shí)考慮油封支架的軸向空間及固定位置，完善其它相關(guān)尺寸，加工后的油封支架如圖2所示。

圖2 加工完成的油封支架

3.4 軸的處理

由于原來(lái)用的是油氈密封，所以不可避免地在相對(duì)的軸的位置會(huì)產(chǎn)生一定的磨損，由于骨架油封的密封面比較小，橡膠也比較軟，這種磨痕對(duì)骨架油封會(huì)產(chǎn)生較大的影響，不僅會(huì)降低密封效果，還會(huì)加速油封的磨碎。長(zhǎng)期的磨損不僅會(huì)破壞軸的表面平整度，通過(guò)多次不斷的拋光還會(huì)在一定程度上改變?cè)撐恢玫某叽?，從而影響油封的密封效果?/p>

由于骨架油封的密封位置比較小，軸上只要有一小段光滑表面就可以達(dá)到密封效果，通過(guò)對(duì)軸位置的計(jì)算，適當(dāng)改變骨架油封的密封位置，可以錯(cuò)開(kāi)之前油氈密封磨損的軸的表面，不僅能保證骨架油封的密封效果，而且減少了軸表面的加工量，節(jié)約了改造時(shí)間和成本。

3.5 打回油孔

新的骨架油封安裝后，在骨架油封的內(nèi)側(cè)會(huì)有一個(gè)空間（有些安裝方法可能沒(méi)有），在運(yùn)行過(guò)程中這個(gè)空間的下側(cè)會(huì)形成一個(gè)油槽，當(dāng)這個(gè)油槽的油位升至比較高的時(shí)候，會(huì)大大削弱骨架油封的密封效果從而引起漏油。在改造的過(guò)程中，在這個(gè)位置下側(cè)打一個(gè)斜向油箱的回油孔，打完回油孔后，該位置累積的油重新回流至油箱內(nèi)，有效保證了骨架油封的密封效果。

4 油封改造后的使用情況

1）安裝方便。骨架油封的安裝比較方面，對(duì)安裝人員的技術(shù)水平要求不高，只要前期的骨架油封選型及尺寸設(shè)計(jì)準(zhǔn)確，骨架油封都能比較方便地安裝。骨架油封屬于標(biāo)準(zhǔn)件，所以尺寸比較固定，安裝通用性比較好，備件的獲取也比較方便。我公司的貧液泵在改造為骨架油封后，油封的更換基本上都是一次安裝成功，安裝之后沒(méi)有出現(xiàn)漏油和返工的情況。而且每次更換油封的時(shí)間也相應(yīng)縮短，有效降低了工作強(qiáng)度。

2）性能可靠。相對(duì)于油氈密封，骨架油封不僅安裝方便，同時(shí)使用時(shí)間也大大延長(zhǎng)。更換骨架油封后，油封的使用時(shí)間基本上都能達(dá)到2 a以上。自從貧液泵更換為骨架油封之后，一般很少因?yàn)橛头饴┯投M(jìn)行設(shè)備的維修，基本上都是在設(shè)備檢修時(shí)，將骨架油封一并進(jìn)行更換，大大減少了檢修工作量，降低了人工成本。

3）對(duì)軸損傷小。骨架油封與軸之間的接觸面小，接觸力也較??；同時(shí)接觸面橡膠較軟，一般不會(huì)對(duì)軸產(chǎn)生大的影響。使用骨架油封的軸，密封面一般都不會(huì)產(chǎn)生影響。甚至在一些柱塞連桿使用骨架油封的情況下，都能保證連桿表面光亮如新。在我公司貧液泵更換為骨架油封后，經(jīng)過(guò)幾年的運(yùn)行觀察，軸上密封位置狀況良好，更換油封時(shí)均不需要進(jìn)行額外的處理。

5 結(jié) 論

將油氈密封改造為骨架油封后，通過(guò)幾年的使用，改造后的油封密封效果良好，安裝方便，性能可靠，可以很好地滿(mǎn)足使用要求。