某型泵轴承箱漏油的分析及处理

廖长城

（三门核电有限公司，浙江台州317112）

0 引言

设备漏油的治理是设备管理及维修、维护工作中的重要任务之一。设备漏油不仅会浪费大量的油品，而且污染环境、增加设备维护保养的工作量，严重时甚至会造成设备事故而影响生产。

发电厂泵类设备多，大部分采用润滑油润滑，轴承箱的各处密封容易出现漏油现象，特别是轴与轴承箱动静部位的密封更加需要引起重视。

1 设备及缺陷简介

三门核电除盐水输送泵从除盐水贮存箱吸水，输送除盐水通过催化除氧装置为除盐水分配总管供水。该泵为卧式单级单吸悬臂式离心泵，驱动端采用背靠背安装的角接触轴承，非驱动端采用深沟球轴承，轴上装有甩油环，另外轴承箱上设置有油窗及恒位油杯。

该泵轴封采用典型的非接触式迷宫密封，通过旋转部件（泵轴）与静止部件（油封）之间的间隙来实现密封，限制润滑油外漏，同时防止外来异物进入轴承箱内部。另外，油封正下方加工有回油槽及回油孔，外泄的积聚的润滑油通过回油槽及回油孔流回轴承箱内部。

在该泵投运一段时间后发现，泵轴承箱油位低、呼吸器漏油，另外在泵启动时，油杯内润滑油有被吸入现象，泵的驱动端及自由端轴封有明显漏油现象。此前对该泵进行多次处理，漏油缺陷仍然未消除，最终通过如下分析及改进从而彻底解决了漏油问题。

2 原因分析及排查

根据现场观察的漏油现象，原因分析如下：

（1）润滑油从呼吸器漏出：由于甩油环下端浸泡在油池中，随泵轴一起做回转运动时将润滑油搅起，离心力使得润滑油甩到轴承箱内壁及呼吸器上，且呼吸器的孔过小容易被油堵住。轴承摩擦热及甩油环搅拌热使得油温升高，润滑油温度升高后，体积变大，黏度降低，并有小部分润滑油雾化，使得轴承箱内压力略高于轴承箱外大气侧压力，形成微小正压，且轴承箱呼吸器被润滑油堵塞，导致润滑油从呼吸器被压出。

（2）泵启动时，油杯内润滑油有被吸入：由于甩油环下端浸泡在油池中，随泵轴一起做回转运动时将润滑油搅起，甩到轴承箱壁上，油池中的油位相对降低，油杯补油。

（3）驱动端及自由端轴封漏油：轴封密封间隙过大，密封效果不好。油封与泵轴之间有一定间隙，润滑油一旦进入，在密封间隙较大的情况下，轴承箱内微小正压容易将油封处的油往外挤压出去。

3 改进措施

通过以上分析，为保证设备安全可靠运行且避免润滑油泄漏，对该泵进行了如下改进：

3.1 取消甩油环

经测量确认，轴承箱的润滑油油位（以轴承箱上的油窗中心为准）在深沟球轴承滚珠轨道中心线的最下方处，可满足泵在运行过程中的润滑要求，无需甩油环。

3.2 改进呼吸器结构

由于原呼吸器与外部大气相通的孔较小，泵在运行过程中很容易造成轴承箱呼吸器堵塞，影响轴承箱内与大气的连通，故将呼吸器改进成如图1所示型式。当轴承箱内的油汽上升进入呼吸器往外流通时，4个冷凝片强迫油汽以折线方式流通，汽化的润滑油流经每一片冷凝片时逐渐冷凝，随后在重力的作用下回到轴承箱油池中，大大降低了外漏的可能。

图1 改后的呼吸器结构

3.3 更改轴封型式

因油封与轴之间有一定间隙，润滑油一旦进入迷宫密封与轴之间则难以返回轴承箱，且会导致润滑油不断沿着轴向甩出，造成漏油。考虑螺纹密封结构简单，且有泵送效应，即使润滑油进入密封间隙，也可随即返回轴承箱，故将原迷宫密封改为螺旋密封。

螺旋密封是在旋转轴与静止壳体之间有一狭小间隙，当轴旋转时，螺旋槽对液体施加一个推动力，进行能量变换，使轴的旋转动能转换成润滑油的压力能，从而形成密封压头，即螺旋密封的泵送效应。该效应能够在该密封处形成密封压力，且压力略大于被密封的润滑油压力，从而使得经过外侧密封环间隙的润滑油因节流作用压力降低后流回轴承箱。螺旋密封的具体计算如下：

该泵是双支撑的单级悬臂式离心泵，油封处轴颈d=45 mm，转速n=2 900 r/s，从驱动端看，泵轴转向为顺时针。由螺旋密封理论可知驱动端内螺纹旋向为右旋，自由端内螺纹旋向为左旋。因轴伸端与联轴器相连，可用螺旋密封长度有限，考虑到油封与联轴器应留有一定间隙，且为保证有良好的密封效果，故取螺旋密封长度L=17 mm。其他参数具体计算如下：

（1）相对槽宽：

式中，bg为螺旋槽宽；be为螺旋齿宽。

一般取K1=0.5～1.0，此处取K1=0.5。

（2）相对槽深：

式中，h为槽深；c为密封间隙（半径间隙）。

一般取K2=2～10，此处取K2=5。

（3）密封间隙c=（0.6～2.6）/1 000，由于密封间隙的大小与密封压力关系密切，为了保证较高的密封压力，故取较小的密封间隙，c=0.15 mm。

（4）槽深h=c（K2-1）=0.6 mm。

（5）螺纹头数i=18。

（6）螺旋导程取S=36 mm。

（7）螺旋角α：由S=πdtan α，tan α=0.255，得出α=14°29′。

（8）螺旋槽宽bg=πdK1tan α/i=1 mm。

（9）螺旋齿宽be=πd（1-K1）tan α/i=1 mm。

（10）轴的角速度ω=2πn/60=303.5 r/s。

（11）螺纹的相对圆周速度ut=πdn/60=6.83 m/s。

（12）螺旋的密封压力Δp=3μωdLCp/C2，其中Cp为层流工况下螺旋密封的增压系数，它只与螺旋本身的几何参数有关，其计算公式为：

其中K1=0.5，螺旋参数t=tanα=0.255，K2=5，代入求得Cp=0.0825。

在常温、标准大气压条件下，空气的黏度系数μ=1.79×10-5Pa·s，将ω=303.5 r/s，d=0.045 m，L=0.017 m，c=0.000 15 m代入求得Δp=44.72 Pa。

（13）泵送流量Qp=utcos2αbghi/2=3.45×10-5m3/s。

（14）泄漏流量Ql：

由于Qp＞Ql，故以上设计满足要求。

可见轴承箱由迷宫密封改进为螺旋密封后，螺旋密封将会产生44.72 Pa的压力。

4 结语

通过对于除盐水输送泵漏油问题的理论分析和选用螺纹密封的理论计算，并结合以往设备漏油处理经验和经过改进后设备长期运转实际观察，证明取消甩油环、重新设计设备轴承箱呼吸器结构及更改密封结构的方法是可行的，改进后的除盐水输送泵没有异常和漏油现象发生，改进效果明显。

以上措施为在实际工作中的总结，具体问题具体分析，不是千篇一律，不可一概而论，但上述处理方法对于处理其他设备漏油问题具有借鉴意义。