一種高速泵齒輪箱油封改造

袁海龍

摘 要：分析了GSB-W1高速泵增速齒輪箱軸承及油封部位溫度高的原因，對齒輪箱油封進行改造，試驗其改造后的性能，并對改造前、后性能進行對比。

關鍵詞：油封;高速泵;齒輪箱;改造

一、選題背景及其意義

中煤陜西榆林能源化工有限公司烯烴中心MTBE、丁烯-1裝置共有10臺高速泵，廠家為北京航天石化技術裝備工程公司，型號均為GSB-W1高速泵。自2014年11月開工以來，泵運轉基本正常，但隨著運行周期增加，特別進入夏季，發現增速齒輪箱高速軸軸承及油封部位溫度超標，達到85℃以上，造成軸承損壞、油封及介質側機械密封O型圈碳化失效。為了保證高速泵平穩運行，減少檢修的頻次，節省物料、備件、人工費用，故對GSB-W1高速泵進行齒輪箱溫度高進行分析，改造其齒輪箱油封。

二、增速齒輪箱高速軸軸承溫度高的原因分析

（一）GSB-W1高速泵結構

圖1為GSB-W1高速泵改造前的剖面圖，高速泵泵頭主要由低速軸、高速軸、增速箱、增速齒輪、滾動軸承、誘導輪、葉輪、泵體、油封及介質機械密封組成。

（二）增速齒輪箱高速軸軸承溫度高的原因分析

在高速泵運轉過程中，通過對齒輪箱進行溫度監測，發現增速齒輪箱潤滑油在高速軸油封處溫度最高。GSB-W1高速泵采用的是機械密封作為油封，高速泵經過增速齒輪升速，轉速達到5000r/min以上，油封（機械密封）高速運轉中，動、靜環摩擦發熱量巨大。同時由于增速箱采用飛濺潤滑，潤滑油形成的油霧經過高速軸承后可以到達機械密封摩擦面的油量非常有限，油密封處潤滑油量和壓力都較小，經常會造成油封機械密封由于溫度過高而損壞，同時該機封與高速軸軸承相鄰，因此也直接導致了高速軸承的溫度超標。

三、高速泵齒輪箱油封的改造結構及試驗數據

GSB-W1高速泵增速齒輪箱高速軸軸承處溫度高是由于高轉速和飛濺潤滑的油量、油壓小造成的油封的動、靜環摩擦熱量巨大，所以將動密封改成靜密封，就會有效地降低摩擦生熱。因此，把現場問題反饋給北京航天石化技術裝備工程公司，并與其技術人員進行溝通，將油封由動密封改成靜密封想法進行交流。在不影響增速齒輪箱密封性的前提下，北京航天石化技術裝備工程公司研制出將潤滑油機械密封中的動環由甩油環組件所替代，機封靜環由迷宮密封所替代，在設計過程中保證替換件的安裝尺寸與原件完全一致，使得高速軸其他零部件的安裝定位不變，提高了零部件的通用性和互換性。圖2是高速泵油封改造后剖面圖：

北京航天石化技術裝備工程公司將GSB-W1高速泵進行油封改造，并在實驗室中進行試驗，試驗數據見下表：

四、改造后的試驗性能對比

2016年8月25日，與北京航天石化技術裝備工程公司一同更換油封。下午13：30，型號：GSB-W1A-3/76，位號：1161P203A/B，名稱：甲醇/水塔回流泵，兩臺泵做對比試驗，其中A泵齒輪箱油封換成迷宮密封，B泵選用機械密封。

試驗情況如下：（1）B泵啟動后轉速為6096rpm，運行 1.5個小時，高速軸軸承殼體處最高溫度86.1℃，低速軸軸承殼體處最高溫度50.4℃，噪聲值：84.6db。（2）A泵啟動后轉速為6096 rpm，運行 1.5個小時，高速軸軸承殼體處最高溫度68.4℃，低速軸軸承殼體處最高溫度47.5℃，噪聲值：84.6db。

試驗后解體發現：迷宮密封外部無油跡，內部迷宮槽處有油，已回流到齒輪箱內。

五、GSB-W1高速泵改造后的效果

通過試驗，驗證了高速旋轉的油封動、靜環摩擦是造成高速泵齒輪箱高速軸部分溫度高的原因，迷宮密封對高速軸軸承處降溫明顯。因整體油溫的下降，對低速軸軸承處溫度有所改善。潤滑油機械密封中的動環由甩油環組件所替代，機封靜環由迷宮密封所替代，替換件的安裝尺寸與原件完全一致，有良好的通用性和互換性。

六、結論

經過后期運行的結果，GSB-W1高速泵改造后效果明顯。高速泵改造前平均每三個月更換一套油封、介質側一套機械密封和高速軸兩套軸承，改造后基本一年不用更換高速軸承及機械密封，實現了節約人工和備件成本，使得裝置生產更加平穩運行。

參考文獻：

[1]彭亞博，侯劉濤，張家超.立式高速泵運行故障分析及改造[J].廣州化工，2013（6）：158-160.

[2]張克危.流體機械原理[M].北京：機械工業出版社，2006.