高速泵機械密封改造與安裝

余傳森 張 維 楊 陽 雷 勇

（中石油玉門油田分公司煉油化工總廠機修車間 甘肅酒泉）

一、問題及原因分析

玉門油田煉油化工總廠高速泵的機械密封經(jīng)常發(fā)生泄漏失效，經(jīng)分析是由于用來冷卻高速泵機械密封的循環(huán)水不夠潔凈，長期通入循環(huán)水會使機械密封的靜環(huán)和動環(huán)貼合摩擦面之間沉積泥沙等雜質(zhì)，這些雜質(zhì)加劇了機械密封靜環(huán)和動環(huán)貼合摩擦面之間的磨損；沉積的泥沙滲入機械密封靜環(huán)座，封堵了靜環(huán)和彈簧之間的空隙，致使彈簧彈性降低或喪失，造成靜環(huán)沿圓周方向的壓縮量不均勻，導致機械密封泄漏失效。另外，密封增速箱機油迷宮式密封無法封堵外側(cè)具有一定壓力的循環(huán)水，循環(huán)水竄進增速箱造成機油變質(zhì)，加劇了增速箱內(nèi)齒輪等零部件的磨損。

二、改造

1.改造方案

以聚丙烯車間GSB-Q-15/250型臥式高速泵的改造內(nèi)容為例，做高速泵機械密封改造方案說明。如圖1所示，GSB-Q-15/250型臥式高速泵有3套密封，改造前密封增速箱機油的是一套迷宮式密封A；中間密封B和最靠近葉輪端的密封C均為小彈簧式機械密封。改造前機械密封B和C之間的空腔通循環(huán)水，用來對這兩套機械密封的摩擦面進行冷卻降溫。

圖1 GSB-Q-15/250高速泵改造后泵體內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖

改造內(nèi)容：①在機泵一側(cè)加裝一套白油罐，將原來機械密封B與 C之間的空腔由通循環(huán)水改為通白油進行冷卻潤滑；②在機械密封B與C之間空腔的軸套上加裝泵效環(huán)以促進白油罐內(nèi)白油的循環(huán)流動；③將密封增速箱機油的一套迷宮式密封改為小彈簧式機械密封。

2.機械密封安裝

（1）機械密封A的安裝（圖2）

圖2 機械密封A安裝示意圖

機械密封A的動環(huán)緊貼其右側(cè)的調(diào)量墊并壓緊軸承內(nèi)圈，此時該密封腔端面距動環(huán)左端面n1的距離即靜環(huán)底座法蘭面m1距動環(huán)左端面n1的距離，設(shè)為d1；該機械密封靜環(huán)在自然狀態(tài)下靜環(huán)底座法蘭面m1距密封貼合摩擦面n1＇的距離，設(shè)為D1，那么（D1-d1）即為該機械密封的實際壓縮量。機械密封的壓縮量必須根據(jù)要求控制在一定的范圍之內(nèi)才可以使其達到最佳的使用效果。如果機械密封A壓縮量偏大時，可以適當減少動環(huán)右側(cè)調(diào)量墊的厚度或者在靜環(huán)底座法蘭面和密封腔端面之間增加適當厚度的密封墊片加以調(diào)整；若壓縮量偏小時，可以適當增加動環(huán)右側(cè)調(diào)量墊的厚度或者適當減少靜環(huán)底座法蘭面的厚度。

（2）機械密封B的安裝（圖3）

圖3 機械密封B安裝示意圖

機械密封B的動環(huán)右側(cè)已安裝了2個O形圈O1和O2。為了更為精確的測算出這兩個O形圈壓縮后對機械密封B壓縮量的影響，需要測算出其被壓縮前后的變化量。一般的測算方法是：不安裝機械密封B的靜環(huán)及動環(huán)左側(cè)部分，將機械密封B動環(huán)右側(cè)部分全部安裝到位，然后用力將機械密封B動環(huán)向右壓緊后松開，以機械密封B動環(huán)左側(cè)面n2以左垂直于泵軸中心線的某一平面為基準面（一般選軸頭端面X為基準面），用深淺尺測出該基準面到機械密封B動環(huán)左側(cè)面n2的距離，設(shè)為L1；再用適當長度的輔助軸套將機械密封B的動環(huán)壓緊，然后帶上葉輪并將誘導輪背帽打緊，用同樣的測量方法測出這一基準面到機械密封 B 動環(huán)左側(cè)面 n2的距離，設(shè)為為 L1＇，(L1＇-L1)即為機械密封B動環(huán)右側(cè)已安裝了的兩個O形圈O1和O2壓縮后的變化量ΔL1，此值是在考慮到機械密封B動環(huán)右側(cè)兩個O形圈壓縮后造成其壓縮量的增加量。最后將機械密封B的靜環(huán)安裝到位，取下機械密封B的動環(huán)，用安裝機械密封A過程中的方法對機械密封B的壓縮量進行測量：以機械密封B動環(huán)左側(cè)面n2以左垂直于泵軸中心線的某一平面為基準面，用深淺尺測出該基準面到O形圈O2的距離，設(shè)為D2，再測出該基準面到機械密封 B靜環(huán)貼合摩擦面 n2＇的距離，設(shè)為為 d2，那么（D2-d2）+ΔL1即為機械密封B的實際壓縮量。若該值偏大時，可以適當增加靜環(huán)壓蓋端面和泵體結(jié)合面之間墊片的厚度或者適當增加此段軸套的長度；如果該值偏小時，可以適當?shù)臏p小靜環(huán)壓蓋端面和泵體結(jié)合面之間墊片的厚度或者適當車削此段軸套的長度。

（3）機械密封C的安裝（圖4）

圖4 機械密封C安裝示意圖

機械密封C動環(huán)右側(cè)有4個O形圈，即O1、O2、O3和O4。按照測算機械密封B動環(huán)右側(cè)已安裝O形圈壓縮量變化量的方法可以測算出機械密封C動環(huán)右側(cè)所有O形圈的壓縮變化量ΔL2（此時不安裝機械密封B的靜環(huán)和機械密封C的靜環(huán)），（ΔL2-ΔL1） 即為O形圈O3和O4的壓縮變化量，即壓縮后的O3和O4造成機械密封C壓縮量的增加量。將機械密封B和機械密封C的靜環(huán)安裝到位，用測量機械密封B的方法可以測量出某一基準面到O4的距離D3與該基準面到機械密封C靜環(huán)貼合摩擦面 n3的距離，設(shè)為 d3，{（D3-d3)+（ΔL2-ΔL1）+（D2-d2）+ΔL1}即{（D3-d3）+（D2-d2）+ΔL2}即為機械密封 C 的實際壓縮量。若壓縮量偏大時，可以適當增加靜環(huán)座法蘭面和機泵殼體結(jié)合面間墊片厚度或者適當增加此段軸套的長度；如果壓縮量偏小時，可以適當減小靜環(huán)座法蘭面和機泵殼體結(jié)合面間墊片厚度或者適當減小此段軸套的長度。

實際安裝機械密封B和C的過程中，測量O1和O2的壓縮變化量與測量O3和O4的壓縮變化量可以一步完成。

3.其他

立式高速泵和臥式高速泵在機械密封壓縮量的測量方法基本一致。但對于立式高速泵還必須考慮到豎直的泵軸在重力作用下對機械密封實際壓縮量的影響；這個數(shù)值的大小必須通過實際測算來確定。

三、改造效果

改造后，密封A用小彈簧式機械密封取代了原來的迷宮式密封，避免了因機械密封B泄漏失效，具有一定壓力的循環(huán)水必然會流進密封A的問題，使用白油替代循環(huán)水，同樣起到了杜絕白油泄漏后流進增速箱污染機油的作用，提高了增速箱內(nèi)齒輪等零部件的使用壽命，用潔凈的白油取代冷卻水，不但對機械密封動環(huán)和靜環(huán)有著顯著的冷卻和潤滑效果，還可以通過觀察白油罐液位判斷介質(zhì)側(cè)機械密封C是否泄漏，即使出現(xiàn)泄漏，泄漏介質(zhì)儲存在白油罐內(nèi)對人和環(huán)境也不會造成危害，提高了高速泵運行的安全可靠性。