化工機泵油氈密封改造

孟春勝

（中海石油化學股份有限公司，海南 東方572600）

0 引 言

油氈密封是機泵常見的密封形式，雖然經過技術的發展，大部分新的機泵已經采用骨架油封，但是在非常多的老舊化工裝置中，還是有大量的應用。而油氈密封性能的不穩定性，也給裝置運行帶來了一定影響。

合成氨后系統貧液泵是回收單元的主要設備之一，該設備故障將導致整個回收單元的停車，影響整個系統的氨產量。該設備的油封漏油是較常出現的故障之一。我公司的回收單元貧液泵已使用多年，在運行中經常會出現油封漏油的情況，由于原密封為油氈密封（如圖1），這種密封隨著運行時間延長，會出現油氈逐漸磨損，從而導致潤滑油外漏，有時還會出現比較大的漏量。潤滑油的外漏不僅污染環境，增加污水處理的負荷，而且漏量大時如沒有及時補充潤滑油，還會引起曲軸超溫燒瓦，引起設備事故。

圖1 原油氈密封

1 油氈密封的優勢

油氈密封在很長一段時間內得到了廣泛應用，有著自身的一些優勢：1）安裝要求空間小，對油氈外部固定支架精度要求低。由于油氈安裝時允許一定變形量，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。油氈的備件成本比較低，遠遠低于目前使用的骨架油封，而且具有比較強的通用性，同樣規格的油氈可以在非常多不同的密封上使用，而不必每一個機泵都使用一個規格，有限的幾種油氈就可以滿足絕大部分機泵密封的檢修使用。油氈本身的加工技術要求低，目前技術已非常成熟，進一步降低了成本。

2 油氈密封在檢修安裝過程中出現的問題

2.1 安裝技術要求高

油氈密封看起來比較小，但是安裝工作量比較大，對技術的要求比較高，甚至不容易一次性安裝成功。油氈安裝過松或過緊時，都會對密封效果產生較大的影響。油氈安裝過緊時，雖然能夠保證油封不發生泄漏，但是油氈安裝過緊會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熱，甚至因溫度過高引起油冒煙，造成油氈和軸損傷，快速破壞密封效果，損傷設備。油氈安裝過松時，密封容易失效，容易引起滲油。所以安裝時比較難以把握，經常需要反復拆裝幾次，才能正確安裝到位，返工量大，對施工人員的技術水平要求比較高，工作強度也進一步加大。

我公司的兩臺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程中，時常出現安裝完成試運行時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，將軸端蓋打開更換油氈，然后再將皮帶輪和皮帶裝回，工作量比較大，經常會需要3個工人相互配合工作幾個小時才能完成油封更換。我公司使用的是兩臺泵一用一備，主裝置不停機，備用泵檢修的運行模式，檢修時間過長，備用泵不能及時備用，也加大了設備運行的風險。

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程中，油氈會一直緩慢地磨損，磨損的表面也逐漸變硬失去彈性，經過一段時間的運行最終導致密封失效。而且，由于每次更換油氈密封時的松緊等情況不完全相同，導致最終油封使用的時間存在差異，因此無法準確估計油封的耐用時間，所以無法做到定期更換。

油氈本身是纖維結構，油會不可避免地浸潤進油氈中，在運行的過程中會引起潤滑油緩慢滲漏，雖然通過及時補油也能保證機泵的安全運行，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，就經常會出現一定的泄漏量，因為環保及安全的原因，滴油必須使用接油盤及油氈接油，隨著使用時間延長，泄漏量逐漸加大，連續運行不到1 a就需要更換一次油氈。滴油不僅增加了安全風險，也增加了現場管理人員的勞動強度。

2.3 油氈接觸的軸位置表面磨損

油氈雖然相對比較軟，但是由于接觸面比較大，經過一段時間的運行后，會有油內的雜質及脫落的金屬碎屑等物質附著在疏松的油氈表面，油氈密封使用一段時間之后，表面的硬度就會增加，夾雜的硬顆粒會磨碎軸的表面，而軸表面磨損脫落的金屬碎屑又在油氈表面累積，加速軸側磨損。長時間使用油氈密封的軸，在軸上油氈密封的對應位置，都會出現或深或淺的磨痕，這是油氈長期與軸摩擦產生的痕跡。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，進一步降低了油氈密封的有效使用時間。

我公司使用的貧液泵中，在軸上油封的對應位置已經出現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都需要用細砂紙進行打磨拋光，以減小運行時對油氈的磨損，增強密封效果，當磨損較嚴重時，還需要對該軸段進行鍍層加工，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，可以通過結構改造，將油氈密封改造為骨架油封，以提高設備的使用性能，減少更換勞動強度，增強安全性。

3.1 骨架油封的特點

骨架油封結構主要由油封體、加強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密封唇實現，因此也稱為唇形密封。骨架油封的密封唇內徑比軸略小，安裝后有一定的過盈量從而產生徑向緊力，以達到密封效果，同時自緊螺旋彈簧可在一定使用時間內補充徑向緊力以保持密封效果。骨架油封較軟的材質可避免損傷軸上密封面，同時較小的密封面也可避免顆粒夾雜長期夾在密封面從而損傷軸面。骨架油封的尺寸已經標準化，安裝后一般都不用調整，安裝非常方便。

3.2 骨架油封的選擇

在進行由油氈密封改為骨架油封之前，首先需要對安裝空間進行計算，計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，就無法進行骨架油封的安裝，如果空間偏大可通過更改油封支架尺寸來滿足骨架油封的安裝需求。骨架油封的尺寸目前已經標準化，在選擇時，盡量使用標準尺寸，以降低購買難度和節約成本。

經過測量，我公司的貧液泵油封安裝位置軸的直徑為φ72 mm，安裝位置孔的內徑為φ92 mm。由于還要有油封的安裝支架，所以油封的單側徑向厚度必須不大于10 mm。通過查詢我廠所用的骨架油封備件數據，確定一款油封可滿足需求，該油封的內徑為φ72 mm，外徑為φ86 mm，厚度為7 mm。

3.3 油封支架的設計

確定骨架油封尺寸后，原來的油氈壓蓋已經無法滿足骨架油封的安裝，所以必須重新設計油封支架以滿足骨架油封的安裝。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，同時骨架油封的軸向安裝尺寸為7 mm。

同時考慮油封支架的軸向空間及固定位置，完善其它相關尺寸，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

由于原來用的是油氈密封，所以不可避免地在相對的軸的位置會產生一定的磨損，由于骨架油封的密封面比較小，橡膠也比較軟，這種磨痕對骨架油封會產生較大的影響，不僅會降低密封效果，還會加速油封的磨碎。長期的磨損不僅會破壞軸的表面平整度，通過多次不斷的拋光還會在一定程度上改變該位置的尺寸，從而影響油封的密封效果。

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到密封效果，通過對軸位置的計算，適當改變骨架油封的密封位置，可以錯開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，節約了改造時間和成本。

3.5 打回油孔

新的骨架油封安裝后，在骨架油封的內側會有一個空間（有些安裝方法可能沒有），在運行過程中這個空間的下側會形成一個油槽，當這個油槽的油位升至比較高的時候，會大大削弱骨架油封的密封效果從而引起漏油。在改造的過程中，在這個位置下側打一個斜向油箱的回油孔，打完回油孔后，該位置累積的油重新回流至油箱內，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，對安裝人員的技術水平要求不高，只要前期的骨架油封選型及尺寸設計準確，骨架油封都能比較方便地安裝。骨架油封屬于標準件，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，安裝之后沒有出現漏油和返工的情況。而且每次更換油封的時間也相應縮短，有效降低了工作強度。

2）性能可靠。相對于油氈密封，骨架油封不僅安裝方便，同時使用時間也大大延長。更換骨架油封后，油封的使用時間基本上都能達到2 a以上。自從貧液泵更換為骨架油封之后，一般很少因為油封漏油而進行設備的維修，基本上都是在設備檢修時，將骨架油封一并進行更換，大大減少了檢修工作量，降低了人工成本。

3）對軸損傷小。骨架油封與軸之間的接觸面小，接觸力也較??；同時接觸面橡膠較軟，一般不會對軸產生大的影響。使用骨架油封的軸，密封面一般都不會產生影響。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，經過幾年的運行觀察，軸上密封位置狀況良好，更換油封時均不需要進行額外的處理。

5 結 論

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