進口輸油泵機械密封國產化改進

賈嚴剛

（新疆油田油氣儲運公司 新疆昌吉）

一、問題及原因分析

克拉瑪依-獨山子原油輸送管道途中的兩座擔任加熱、加壓輸送任務的中間泵站，各配置了3臺8×13DAD-3型英格索蘭離心泵。泵體采用原裝進口機械密封，使用過程中出現了以下問題：

（1）運行中發現機械密封后靜環壓蓋溫度偏高。拆解后發現靜環壓蓋內孔有磨損的痕跡，分析認為是由于浮動摩擦環在壓蓋內旋轉碰擦磨損產生高溫。

（2）運行中出現泄漏。拆解機封后發現浮動環磨損嚴重，摩擦面有凹坑，而動環密封表面磨損輕微。分析認為是由于輸送的原油中含有較多的雜質如石子、焊渣等，在運轉過程中因間隙軸向串動進入密封表面破壞密封油膜造成。機械密封原設計動環摩擦面材料為WC硬質合金，而浮動環材料為碳石墨，碳石墨硬度低且易崩裂，引起密封失效。

此外，密封端面寬度設計不合理、粗糙度過大，密封材料強度剛度不夠、耐腐蝕性不強等都是造成作業過程中密封失效的原因。

（3）泵在啟、停及運轉過程中出現軸向串動，一段時間后密封失效。分析原因認為原機械密封動環與軸的密封采用U形橡膠圈，由于動環底部來回頻繁沖擊易造成U形橡膠圈出現裂紋甚至斷裂。再有，輔助密封圈的材料大多是合成橡膠或柔性石墨或聚四氟乙稀，在軸向力的反復作用下會逐漸老化、磨損、斷裂，直至喪失密封性能。

二、改進措施

（1）增加靜環厚度，并將靜環座和浮動環改造為一整體環，避免運轉過程中有部件相對轉動產生干摩擦發熱（圖1）。

（2）通過石墨與硬質合金材質性能數據對比分析得出的結論是，硬質合金更適合于在輸送含固體顆粒雜質的機械密封上使用，因此將浮動環（與靜環合二為一）摩擦面材料也改為硬質合金，將密封摩擦副由硬質合金-碳石墨改成硬質合金-硬質合金，組成硬對硬的摩擦副，并選擇適當的端面比壓，使摩擦副表面潤滑良好，保證機械密封效果，提高機械密封的使用壽命。

（3）將密封圈材質由橡膠改為耐油耐高溫的氟橡膠，以保證其有足夠的強度、彈性、耐磨性、抗老化性和抗腐蝕性，同時將動環與軸的U形密封圈改成O形密封圈，在動環底部增加一圓環與O形橡膠圈接觸，避免發生軸向串動時，動環底部O形橡膠圈被沖擊斷裂（圖1）。另外，在安裝過程中注意控制密封端面和泵軸中心線的垂直度誤差。

圖1 改進后的機械密封示意圖

三、改進效果

改進機械密封后輸油泵運行正常，維護中驗證機封運行溫度正常、密封端面油膜成型良好、磨損正常，輔助密封圈密封性良好。改進后的機械密封解決了進口機械密封材質選用與實際輸送介質特性的不符，節省備件費用的同時，確保了設備維修的及時和生產的連續運行。