合成油装置装车泵机封改造

孔繁强，王建军

（兰州石化公司设备维修公司，甘肃兰州 730060）

1 问题

装车泵是润滑油厂合成油装置润滑油装车环节关键机泵（图1），主要为润滑油装车提供恒定流量，开停车频繁。该泵系外啮合齿轮泵，型号US-80,入口压力0.1 MPa,介质温度60℃,扬程15 m，流量80 m3/h。

装车泵全年共发生6次故障，平均运行时长2个月，最短运行时长1个月，检修记录见表1。

表1 某年装车泵检修记录

图1 装车泵现场

2 故障分析

该泵历次故障均因机封泄漏导致，泵采用的机封为丹东克隆生产的DTM-45机封，属平衡式多弹簧机封（图2），拆检过程中发现机械密封静环脱出，是机封失效的主要原因。因故障频发，施工人员在最后一次检修过程中对该机封所有安装尺寸进行重新测量，并对机封动静环摩擦副进行接触检查，未发现有超出标准的安装尺寸，摩擦副接触良好，弹簧压缩量适中。根据拆检结果与结构特点及平常运行状态，检修人员推断：泵因开停频繁，在操作不当的情况下（如启动泵时忘记打开出口阀等情况），使该泵密封腔介质侧形成负压，泵发生抽空现象。因泵的机封静环无防抽空设计，在开泵期间抽出，致使机封失效。

图2 装车泵机封结构

3 机封改造

3.1 改造方案

将内装式机封改为外装式机封（图3），改变机封动静环的定位方式及弹簧力方向，介质侧一旦产生负压，机封静环将固定在泵壳台阶上，避免脱出。从结构上消除因操作失误产生的抽空现象。

图3 装车泵外装式机封结构

3.2 机封选型与改造

泵出口压力为0.3 MPa，转速1500 r/min，主轴直径46 mm，介质为加氢二段油（物理化学性质近似LLH-32润滑油），介质温度30℃。根据泵密封腔体直径为50 mm估算密封周速V≈3.93 m/s。因为机封旋转周速3.93 m/s＜20 m/s，优先选择弹簧旋转式机封。又因泵介质及温度并无特殊之处，根据现有机封情况，选择四川密封一通公司生产的108-40机封作为新机封使用，该机封具体参数如下：

（1）密封圈材料为橡胶，硬环面材料为硬质合金，软环面材料为石墨，硬环尺寸Φ49.70 mm×Φ41.70 mm， 软环尺寸Φ46.80 mm×Φ43.20 mm。

（2）机封端面液膜压力计算。

根据三角相似关系得式（2）。

式中，R为密封面开启力，pr为液膜静压力，p为密封流体压力，r2，r1为动静环接触圆内外径 。

（3）端面比压计算。弹簧力Fs=pS×A，作用于端面的介质总压端面所受静闭合力F`c=Fs+Fp-Fm，载荷系数端面比压计算见式（3）。

将 λ=1.52 ，K=0.77，pS=0.3，p=0.3，代入式（3）得端面比压pC=0.075 MPa，pC＞0即机封可以满足泵的正常运行。重新加工对应尺寸的格兰端盖（图4）等配件进行安装。

图4 装车泵新端面格兰

图5 改造后的装车泵机封

4 改造效果

改造后（图5），装车泵连续7个月无故障发生，机封泄漏量为零。改造后优点：①泵运行时机封位于泵壳外部，便于观察、巡检和维护。②检修方便，一旦发生机封泄漏，无需将泵整体抽出即可更换机封。③操作失误产生抽空时，机封静环不会脱出。