张毅峰 张建喜 杨维东
兰州石化公司化肥厂 甘肃 兰州 730060
【摘要】：通过对螺杆泵用机械密封泄漏原因的分析，提出了改造动环O型圈尺寸的方案，提高了实际密封效果，解决了4台油泵机械密封漏油的故障
【关键字】：螺杆泵，机械密封，O型圈，
一、概况
兰州石化公司4#6000空分装置是由四川空分设备集团提供深冷技术，采用冷冻机+常温分子筛纯化器+空气增加膨胀机制冷的全低压工艺，空气增压膨胀机油系统采用中国天津泵业机械集团有限公司制造的3GR36.4W2型号螺杆泵供油，目前4台螺杆泵机械密封均有不同程度润滑油泄漏的情况。
二、设备简介
4台3GR36.4W2型螺杆泵具有转子液压平衡,振动小,噪音低；输出稳定,无脉动；压力高,效率高；具有很强的自吸能力；零部件采用通用性强的系列化设计,结构紧凑,体积小,重量轻,可在较高转速下工作；机械摩擦极小,磨损轻微,寿命长。介质为直线连续输送,无搅拌,无脉动；振动小,噪音低；压力高,效率高；结构简单,拆装方便；体积小,重量轻；磨损轻微,寿命长。采用机械密封。通过爪型联轴器由电动机驱动。从主轴外伸端向泵看,为顺时针旋转，结构图如下（图1）
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图1结构图
三、密封原理
目前机械密封在泵类产品中用用非常广泛，机械密封按其布置形式分为单端面、双端面、串联等几种形式。由动环与静环互相贴合，并做相对转动而构成的密封装置，由弹簧和密封介质的压力在动环与静环的接触面上产生适当的压紧里，使两个端面紧密贴合，端面间维持一层极薄的液体膜而达到密封的目的，由于油膜具有流体动压力和静压力，起着润滑与密封的作用。4#6000的4台油泵采用成都一通生产CYT6026-00型单端面非集装旋转式小弹簧机械密封。
四、存在问题
4台油泵自2006年8月投产以来，机封均有不同程度的微量泄漏，2017年9月，4台油泵机封漏量逐渐增加。
五、原因分析及处理
（一）问题排查，测绘数据，初步分析造成机械密封泄漏的原因如下：
1、静环座密封垫失效，自该泵投用后静环座密封垫未进行过更换作业，解体后，发现静环座密封垫老化，导致密封不严。
2、静环密封O型圈老化或尺寸选型偏小，解体静环座后，经过实际测量，发现静环座径向缝隙偏大，0型圈只在轴向挤压起密封作用，O型圈不能完全发挥应有的密封作用。
3、动环密封O型圈老化或尺寸选型偏小，导致动环O型圈处泄漏。
4、动环弹簧老化导致预紧力不足，动、静环摩擦副密封功能不足，导致驱动侧润滑油从轴向泄漏。
（二）、制定方案，消除故障
1、由于4台油泵机械密封使用时间均超过10年以上，利用检修机会对4台油泵的机械密封及O型圈进行了整体更换，并更换静环座密封垫，静环座口环处加注密封胶。投用试车后，漏量未见明显减小，排除了O型圈老化、弹簧老化、静环座密封垫失效三个原因。
2、第二次检修，选择1#膨胀机备用的1#油泵进行排查故障，在拆装机械密封时，发现在装入动环时，O型圈有轻微松动的情况，检查O型圈完好，确认故障原因为动环O型圈尺寸选型偏小，本次对动环O型圈进行的重新测绘，将原有2.6mm更换为2.8mm尺寸0型圈，试车后，故障消除。
六、总结机械密封检修中的几个误区
（一）弹簧压缩量越大密封效果越好，其实不然，弹簧压缩量过大，可导致摩擦副急剧磨损，瞬间烧损过度的压缩使弹簧失去调节动环端面的能力，导致密封失效。
（二）动环密封圈越紧越好，其实动环密封圈过紧有害无益，一是加剧密封圈与轴套间的磨损，过早泄漏。二是增大了动环轴向调整、移动的阻力，在工况变化频繁时无法适时进行调整。三是弹簧过度疲劳易损坏四是使动环密封圈变形，影响密封效果。
（三）静环密封圈越紧越好。静环密封圈基本处于静止状态，相对较紧，密封效果会好些，但过紧也是有害的，一是引起静环密封因过度变形，影响密封效果。二是静环材质以石墨居多，一般较脆，过度受力极易引起碎裂。三是安装、拆卸困难，极易损坏静环。
（四）叶轮锁母越紧越好。机械密封泄漏中，轴套与轴之间的泄漏轴间泄漏是比较常见的。一般认为，轴间泄漏就是叶轮锁母没锁紧，其实导致轴间泄漏的因素较多，如轴间垫失效，偏移，轴间内有杂质，轴与轴套配合处有较大的形位误差，接触面破坏，轴上各部件间有间隙，轴头螺纹过长等都会导致轴间泄漏。锁母锁紧过度只会导致轴间垫过早失效，相反适度锁紧锁母，使轴间垫始终保持一定的压缩弹性，在运转中锁母会自动适时锁紧，使轴间始终处于良好的密封状态。
（五）新的比旧的好。相对而言，使用新机械密封的效果好于旧的，但新机械密封的质量或材质选择不当时，配合尺寸误差较大会影响密封效果在聚合性和渗透性介质中，静环如无过度磨损，还是不更换为好。因为静环在静环座中长时间处于静止状态，使聚合物和杂质沉积为一体，能起到较好的密封作用。
（六）拆修总比不拆好。一旦出现机械密封泄漏便急于拆修，其实，有时密封并没有损坏，只需调整工况或适当调整密封就可消除泄漏。这样既避免浪费又可以验证自己的故障判断能力，积累维修经验提高检修质量。随着材料和制造技术的进步，机械密封的可靠性有了极大的提高，现在机械密封本身可以无故障运转多年。单纯由于机封本身原因造成泵泄漏的情况并不很多。处理机械密封泄漏问题时，我们一定要综合考虑泵的安装精度、操作运转条件、机封装配精度等方面因素，查清原因，有针对性的解决存在的问题。
（七）忽视密封冷却冲洗和润滑的作用。由于机械密封工作时，动环和静环端面间不断产生摩擦热，若冷却冲洗和润滑不到位，则使某些零件发生老化、烧焦现象，影响使用寿命。要根据不同的工况（如温度、介质、环境等）选择合理的冷却冲洗和润滑方式。在使用中要保证冷却水的通畅，以保证机械封正常工作。一般在 0～80℃时，常由泵出口将干净的介质直接引入密封腔冲洗、冷却；当介质温度在 80～200℃时，要在密封腔外加一冷却水套进行间接冷却，当介质易结晶时将冷却水改为蒸汽保温。
七、结束语
机械密封在机泵中应用非常广泛，但泄漏问题普遍存在，直接影响设备的安全稳定运行和使用寿命。泵的机械密封种类繁多，型号各异，但泄漏点一般分布在五处轴套与轴间的密封动环与轴套间的密封动、静环间密封静环与静环座间的密封密封端盖与泵体间的密封。产生渗漏要进行认真分析判断，然后采取具体的措施进行解决。选用合理的机械密封，提高安装质量和减少运转设备的振动，防止压力、温度等条件的变化过大是提高机械密封可靠性和使用寿命的有效方法。
参考文献：
[1] 罗英俊.采油技术手册[M].北京：石油工业出版社，2000.