合成油裝置裝車泵機封改造

孔繁強，王建軍

（蘭州石化公司設備維修公司，甘肅蘭州 730060）

1 問題

裝車泵是潤滑油廠合成油裝置潤滑油裝車環節關鍵機泵（圖1），主要為潤滑油裝車提供恒定流量，開停車頻繁。該泵系外嚙合齒輪泵，型號US-80,入口壓力0.1 MPa,介質溫度60℃,揚程15 m，流量80 m3/h。

裝車泵全年共發生6次故障，平均運行時長2個月，最短運行時長1個月，檢修記錄見表1。

表1 某年裝車泵檢修記錄

圖1 裝車泵現場

2 故障分析

該泵歷次故障均因機封泄漏導致，泵采用的機封為丹東克隆生產的DTM-45機封，屬平衡式多彈簧機封（圖2），拆檢過程中發現機械密封靜環脫出，是機封失效的主要原因。因故障頻發，施工人員在最后一次檢修過程中對該機封所有安裝尺寸進行重新測量，并對機封動靜環摩擦副進行接觸檢查，未發現有超出標準的安裝尺寸，摩擦副接觸良好，彈簧壓縮量適中。根據拆檢結果與結構特點及平常運行狀態，檢修人員推斷：泵因開停頻繁，在操作不當的情況下（如啟動泵時忘記打開出口閥等情況），使該泵密封腔介質側形成負壓，泵發生抽空現象。因泵的機封靜環無防抽空設計，在開泵期間抽出，致使機封失效。

圖2 裝車泵機封結構

3 機封改造

3.1 改造方案

將內裝式機封改為外裝式機封（圖3），改變機封動靜環的定位方式及彈簧力方向，介質側一旦產生負壓，機封靜環將固定在泵殼臺階上，避免脫出。從結構上消除因操作失誤產生的抽空現象。

圖3 裝車泵外裝式機封結構

3.2 機封選型與改造

泵出口壓力為0.3 MPa，轉速1500 r/min，主軸直徑46 mm，介質為加氫二段油（物理化學性質近似LLH-32潤滑油），介質溫度30℃。根據泵密封腔體直徑為50 mm估算密封周速V≈3.93 m/s。因為機封旋轉周速3.93 m/s＜20 m/s，優先選擇彈簧旋轉式機封。又因泵介質及溫度并無特殊之處，根據現有機封情況，選擇四川密封一通公司生產的108-40機封作為新機封使用，該機封具體參數如下：

（1）密封圈材料為橡膠，硬環面材料為硬質合金，軟環面材料為石墨，硬環尺寸Φ49.70 mm×Φ41.70 mm， 軟環尺寸Φ46.80 mm×Φ43.20 mm。

（2）機封端面液膜壓力計算。

根據三角相似關系得式（2）。

式中，R為密封面開啟力，pr為液膜靜壓力，p為密封流體壓力，r2，r1為動靜環接觸圓內外徑 。

（3）端面比壓計算。彈簧力Fs=pS×A，作用于端面的介質總壓端面所受靜閉合力F`c=Fs+Fp-Fm，載荷系數端面比壓計算見式（3）。

將 λ=1.52 ，K=0.77，pS=0.3，p=0.3，代入式（3）得端面比壓pC=0.075 MPa，pC＞0即機封可以滿足泵的正常運行。重新加工對應尺寸的格蘭端蓋（圖4）等配件進行安裝。

圖4 裝車泵新端面格蘭

圖5 改造后的裝車泵機封

4 改造效果

改造后（圖5），裝車泵連續7個月無故障發生，機封泄漏量為零。改造后優點：①泵運行時機封位于泵殼外部，便于觀察、巡檢和維護。②檢修方便，一旦發生機封泄漏，無需將泵整體抽出即可更換機封。③操作失誤產生抽空時，機封靜環不會脫出。