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浅谈单级离心输油泵机械密封装置的改进李静

发表时间：2020/6/19 来源：《基层建设》2020年第4期作者：李静1 孙艳艳1 刘忠良1 吕楠1 雷东军2

[导读] 摘要：单级离心泵机械密封装置在生产中出现密封装置失效，漏失量超标的现象进行分析，查找漏失原因主要是机械密封装置的安装、设计缺陷。

        1.中原油田文留采油厂文南采油三区文二联合站河南濮阳 457000；2.中原油田采油气工程服务中心河南濮阳 457000
        摘要：单级离心泵机械密封装置在生产中出现密封装置失效，漏失量超标的现象进行分析，查找漏失原因主要是机械密封装置的安装、设计缺陷。根据DYK80-50-250型单级离心输油泵，对其机械密封进行改进，取得良好效果，延长了机械密封的使用寿命。
        关键词：机械密封；静环；动环
        1. 引言
        由于生产的需要，在联合站的集输工艺流程中常使用各种型号的离心泵，在卸油台常使用泵将单井的拉油输送到加热炉进行加热，然后进入分离器处理。卸油台现有三台单级离心泵，在使用过程中常出现机械密封漏失，运行一段时间后发现漏失量增大，更换密封元件后仍不理想，因此，需要频繁更换密封元件，不仅影响了生产，而且增加了成本及维修费用，也降低了生产效率。
        为了保证泵的正常工作，应当防止液体外漏、内漏或外界空气吸入泵内，因此必须在叶轮和泵壳间、轴与壳体间都装有密封装置。离心泵的密封部分包括叶轮与泵壳之间的密封和泵轴与泵壳之间的密封两部分。
        叶轮与泵壳之间的密封：转动着的叶轮和泵壳之间有间隙存在，如果这个间隙过大，叶轮甩出来的液体的一部分就会从这个间隙返回叶轮的吸入口，这个漏失量最大可达总液量的5%。这个间隙过大会造成液体回流量增加，降低泵效；过小会使泵壳与叶轮可能因为磨损过大而报废。所以，必须合理控制这个间隙。在叶轮与泵壳之间的密封中，采用密封环。密封环安装在转动的叶轮和静止的泵壳之间，它可以减少高压液体漏回叶轮吸入口，还起到承受磨损的作用，以延长叶轮和泵壳的使用寿命，减少修理费用。
        泵轴与泵壳之间的密封：泵轴和泵壳之间存在间隙，在低压时，可能使空气进入泵内，影响泵的工作，甚至使泵不上液；在高压时，有液体漏出，所以要有密封装置，在离心泵上常用机械密封。机械密封是有动环和静环构成轴封装置，也叫端面密封，它是靠两块密封元件动环和静环的光洁平直的端面相互贴合，并作相对运动的密封装置；靠弹性元件和密封介质的压力在旋转的动环和静环的接触端面上产生压紧力，使这两个端面紧密贴合，端面间维持一层有薄的液体膜，从而达到密封的目的；这次液体膜具有流体的动压力与静压力，起着润滑和平衡压力的作用。但在实际生产中，却常发生机械密封漏失现象。
        2. 机械密封漏失的原因分析
        2.1机械密封方面的原因
        （1）动静环密封面的泄漏，原因主要有：端面平面度，粗糙度能未达到要求，或表面有划伤；端面间有颗粒物质，造成两端面不同样运行；安装不到位，方式不正确。
        （2）补偿环密封圈泄漏，原因主要有：压盖变形，预紧力不均匀；安装不正确；密封圈质量不符合标准；密封圈选型不对。
        实际使用效果表明，密封元件失效最多的部位是动，静环的端面，离心泵机封动，静环端面出现龟裂是常见的失效现象，主要原因有：
        ①安装时密封面间隙过大，没调好压量导致机械密封渗漏。以及，冲洗液来不及带走摩擦副产生的热量；冲洗液从密封面间隙中漏走，造成端面过热而损坏。
        ②液体介质汽化膨胀，使两端面受汽化膨胀力而分开，当两密封面用力贴合时，破坏润滑膜从而造成端面表面过热。
        ③液体介质润滑性较差，加之操作压力过载，两密封面跟踪转动不同步。当有一个密封面滞后不能跟踪旋转，瞬时高温造成密封面损坏。
        ④密封冲洗液孔板或过滤网堵塞，造成水量不足，使机封失效。
        另外，密封面表面滑沟，端面贴合时出现缺口导致密封元件失效，主要原因有：
        ①液体介质不清洁，有微小质硬的颗粒，以很高的速度滑人密封面，将端面表面划伤而失效。
        ②机泵传动件同轴度差，泵开启后每转一周端面被晃动摩擦一次，动环运行轨迹不同心，造成端面汽化，过热磨损。
        ③液体介质水力特性的频繁发生引起泵组振动，造成密封面错位而失效。
        液体介质对密封元件的腐蚀，应力集中，软硬材料配合，冲蚀，辅助密封0形环，与液体介质不相容，变形等都会造成机械密封表面损坏失效.
        2.2我们对更换的机械密封的动环、静环，密封圈进行观察，发现动静环的端面有明显的磨损痕迹，动环波纹管中间有沙子卡住，造成波纹断裂，分析主要是输送介质有杂质，其动环的波纹管要求精度高。
        2.3停泵后出口阀门没有及时关闭，导致泵反转或电路原因导致电机反转、造成叶轮松脱，导致机械密封渗漏。

        改造前的机械密封
        3.改进措施
        针对离心泵机械密封漏失，我们进行了以下改进：
        （1）安装上要求达到其技术要求，调整好压量；
        （2）操作上提高操作工的素质，防止泵抽空，按时更换润滑油；
        （3）将原来的波纹管改成单根弹簧管，降低了其精度更适合生产需要；因一套波纹管需要几千元，而单弹簧仅需几百元，降低了成本。

        改造后的单弹簧机械密封
        （4）对密封装置进行强制冷却，降低泵体及密封装置的温度，提高密封性能;
        （5）在泵前加过滤器，减少沙粒、杂质等进入泵内，因为我们清过滤器时发现，油里有许多沙子，含有沙子的液体会使动环波纹管卡住，造成机械密封磨损严重，导致渗漏。
        4.改进后的应用效果
        （6）由于密封装置的改进，使泵的漏失量减小，从未超过标准；
        （7）采用冷却措施后，泵的工作温度得到了控制，达到了技术要求；
        （8）泵的维修周期更长，改进后的泵机械密封的使用寿命由改进前的20多天，延长到10个月以上，取得了很好的经济效益，每台泵每年少用波纹管10多套，维修的费用减少3万多元。
        （9）使用过程中其安全性得到了保证，确保生产的连续运行，同时也减少了工人的劳动强度，节约成本，提高了工作效率。
        5.结论
        （1）机械密封是密封系统的重点问题，这方面小的改进就能带来大的经济效益，该型号DYK80-50-250的泵均可改为单弹簧式进行推广使用。
        （2）泵输送介质的不同，密封性能也不同，要根据输送介质选择合适的泵。
        （3）设备在安装、维修、操作过程中，要了解其工作原理、性能、和各种参数达到其技术要求。保证机械密封长时间运行。
        （4）根据生产中遇到的问题进行分析，找出根本原因，才能解决生产中遇到的各种问题。
        参考文献
        [1]集输工. 中国石化员工培训教材.北京：中国石化出版社，2013.