油封對轉動設備潤滑的作用

張之新，板 俊

（中國石油蘭州石化公司，甘肅蘭州 730060）

0 引言

在轉動設備管理工作中，相關技術人員通常認為所有設備都是具有它的生命，就如同人一樣。對于轉動設備而言，在其操作與維護的工作中，最主要的就是潤滑問題了。轉動設備潤滑相當于人們每天所要攝取的食物和水，否則就無法生存。設備缺少潤滑，它的生命一樣會結束。所以對于轉動設備而言，設備潤滑管理是維護工作的首要問題。

要搞好轉動設備潤滑管理，先要仔細了解和認真分析設備潤滑部位的結構，從而根據潤滑部位得出潤滑方法，最后制定實施方法和維護方案。

1 轉動設備潤滑結構分析

自潤滑機泵或潤滑脂泵，其運行平穩性和壽命一般較好，但凡是用潤滑油進行潤滑的機泵其返修率等都較差。所以，需要加強對轉動設備潤滑管理的針對性，并且有很多地方可以改善。

1.1 轉動設備潤滑部位結構

流體動密封按類別可以分為接觸式、非接觸式、組合式和封閉式4 種，其中在蘭州石化公司運用比較多的有接觸式（如填料密封和機械端面密封）和組合式密封（如一般機泵使用的機械密封），接觸式的密封是密封中較容易，密封效果也比較好的一種。而非接觸式密封主要用在組合式密封中和大型機組中，其密封（如汽輪機的疏齒密封）機理在相關論文中有過詳細介紹，本文主要以機泵潤滑中常見的密封方式，討論密封對設備潤滑部分的影響。

以上為FS 型玻璃鋼離心泵的結構，其潤滑油箱的結構與蘭州石化公司使用的大多數機泵基本相似。零件編號見表1，自10 號零件開始到18 號零件為潤滑油封零件，其主要以接觸式密封為主。而接觸式密封的最大缺點就是壽命較短。

表1 離心泵零件編號

1.2 轉動設備油封結構及特點

在FS 型玻璃鋼離心泵結構中，油封主要安裝在SG 油封蓋和軸承封圈上，為了延長使用壽命和適應介質（一般是潤滑油），油封的制作材料相當重要，一般選用強度較大的復合材料中耐油橡膠材料的骨架密封（如丁腈橡膠、硅膠、氟膠、聚氨酯TPU 等）。

下面就不同種類的油封及其結構進行分析。

圖1 離心泵

首先從最簡單的O 形圈開始，其主要特點是結構簡單，便于加工，成本低廉，更換簡單；缺點是密封以機械壓緊為主，接觸面容易老化，不能自動調節密封間隙（圖2）。一般用在比較容易更換的部位或靜密封部位。其在靜密封部位最為常見，而且密封效果好，但對于動密封是一種較廉價但密封效果較差的密封元件。

圖2 O 形圈結構

Z 形油封在一定程度上克服了O 形圈在轉動設備軸段密封的缺點，可以不用機械壓緊力而由介質壓力自動調節與軸的接觸力，有效延長密封件的壽命，提高有效密封壽命（圖3）。其在機械設備中主要起防塵和密油作用，但對轉速和溫度要求苛刻，因為其材料（一般為橡膠類材料），溫度一般在-40～+80 ℃。軸與該材料摩擦面較大，生熱也較多，致使材料老化過快，失去原有彈性，使密封失效。

圖3 Z 形油封

將Z 形油封的接觸面積縮小，形成新型的密封，雖然有效地避免了老化問題，但由于接觸面積減小，對介質的壓力有一定要求。如蘭州石化公司常用的J 形無骨架油封與U 形無骨架油封以及骨架式橡膠油封（圖4）。

圖4 J 形與U 形油封

J 形與U 形無骨架密封一般要求工作溫度在-40～120 ℃，根據不同的連接結構選用不同密封。J 形密封比U 形密封更好拆卸和更換。

骨架式橡膠油封（圖5）綜合了以上各密封的優點，因為其材料的選擇范圍寬、對工作溫度要求更寬松（一般為-40～220 ℃），在保障密封效果的前提下降低了設備對其自由度的要求，改進了對機械結構的要求。其最大特點是，有效利用介質的壓力來做自我密封的調節，并且采用2 個線密封，使密封作用更佳。或者把其中靠外側的密封面視作隔塵設計，減小因空氣中粉塵侵入密封面、由摩擦引起的密封失效。

圖5 骨架式橡膠油封

2 機泵潤滑管理的方法

2.1 密封結構選取

根據以上對機泵潤滑油箱兩端的密封分析，可以得出如下結論。

首先，動密封的密封效果和密封方法必定不如靜密封，這是密封里最基本的知識。也就是說，遇到密封問題首先看是否可以將動密封轉化為靜密封。例如在雙支撐機泵上，在機泵上存在2個油箱，即最少要3 個動密封和1 個靜密封；而在一級機泵上卻只有1 個油箱，即只用2 個動密封。這樣就減少了一個動密封，而在裝置設計時，如果審圖多注意將多級機泵（需要揚程高的機泵）通過工藝管道的從新選型和設計，改用單級機泵，這樣可以為后期的潤滑密封的維護工作節省出很多空間。

其次，在機泵油封選擇方面，要同時考慮油封成本和性能，避免盲目選型，應根據裝置的條件選擇性價比合適的油封。

最后，根據所選的油封對環境的要求（即對溫度和雜質的要求），考慮機泵安置位置：如果機泵油封為無防塵設計，宜安放在較為干凈的地方；如果所選油封對溫度要求苛刻，則應放置在環境溫度較低的位置。

2.2 密封部位維護

根據油封的機構特點，可以人為地創造更為適宜的環境，使機泵油封較好地發揮作用。

首先，油封為接觸式密封，對雜質的要求較為苛刻，只要有很小的雜質就可以使密封失效。人為的控制周圍環境，可以改善油封的工作環境，如按時打掃機泵周圍衛生，降低周圍空氣中粉塵雜質的侵入，仔細打掃停用泵的密封處，確保密封處的清潔。定期對潤滑油進行更換和對油箱進行清洗，這不僅對油封有好處，還對軸承起著至關重要的作用。

其次，按時檢查機泵潤滑油溫，防止超溫使油封老化。檢查時應注意油封處是否有泄漏，如有則要及時聯系進行處理。

最后，鉗工在安裝密封件時，應避免強行安裝，以減少因用力過大造成密封件的損壞。

3 總結

轉動設備潤滑管理中，油封雖然看起來不起眼，或者較廉價，容易被忽視，但其作用非常重要，不可小視。如果因這個小小的、不起眼的油封發生問題，致使機泵抱軸，甚至整個機泵失去能夠繼續工作的能力。因此，必須做好油封的潤滑管理工作。