一种高速泵齿轮箱油封改造

袁海龙

摘 要：分析了GSB-W1高速泵增速齿轮箱轴承及油封部位温度高的原因，对齿轮箱油封进行改造，试验其改造后的性能，并对改造前、后性能进行对比。

关键词：油封;高速泵;齿轮箱;改造

一、选题背景及其意义

中煤陕西榆林能源化工有限公司烯烃中心MTBE、丁烯-1装置共有10台高速泵，厂家为北京航天石化技术装备工程公司，型号均为GSB-W1高速泵。自2014年11月开工以来，泵运转基本正常，但随着运行周期增加，特别进入夏季，发现增速齿轮箱高速轴轴承及油封部位温度超标，达到85℃以上，造成轴承损坏、油封及介质侧机械密封O型圈碳化失效。为了保证高速泵平稳运行，减少检修的频次，节省物料、备件、人工费用，故对GSB-W1高速泵进行齿轮箱温度高进行分析，改造其齿轮箱油封。

二、增速齿轮箱高速轴轴承温度高的原因分析

（一）GSB-W1高速泵结构

图1为GSB-W1高速泵改造前的剖面图，高速泵泵头主要由低速轴、高速轴、增速箱、增速齿轮、滚动轴承、诱导轮、叶轮、泵体、油封及介质机械密封组成。

（二）增速齿轮箱高速轴轴承温度高的原因分析

在高速泵运转过程中，通过对齿轮箱进行温度监测，发现增速齿轮箱润滑油在高速轴油封处温度最高。GSB-W1高速泵采用的是机械密封作为油封，高速泵经过增速齿轮升速，转速达到5000r/min以上，油封（机械密封）高速运转中，动、静环摩擦发热量巨大。同时由于增速箱采用飞溅润滑，润滑油形成的油雾经过高速轴承后可以到达机械密封摩擦面的油量非常有限，油密封处润滑油量和压力都较小，经常会造成油封机械密封由于温度过高而损坏，同时该机封与高速轴轴承相邻，因此也直接导致了高速轴承的温度超标。

三、高速泵齿轮箱油封的改造结构及试验数据

GSB-W1高速泵增速齿轮箱高速轴轴承处温度高是由于高转速和飞溅润滑的油量、油压小造成的油封的动、静环摩擦热量巨大，所以将动密封改成静密封，就会有效地降低摩擦生热。因此，把现场问题反馈给北京航天石化技术装备工程公司，并与其技术人员进行沟通，将油封由动密封改成静密封想法进行交流。在不影响增速齿轮箱密封性的前提下，北京航天石化技术装备工程公司研制出将润滑油机械密封中的动环由甩油环组件所替代，机封静环由迷宫密封所替代，在设计过程中保证替换件的安装尺寸与原件完全一致，使得高速轴其他零部件的安装定位不变，提高了零部件的通用性和互换性。图2是高速泵油封改造后剖面图：

北京航天石化技术装备工程公司将GSB-W1高速泵进行油封改造，并在实验室中进行试验，试验数据见下表：

四、改造后的试验性能对比

2016年8月25日，与北京航天石化技术装备工程公司一同更换油封。下午13：30，型号：GSB-W1A-3/76，位号：1161P203A/B，名称：甲醇/水塔回流泵，两台泵做对比试验，其中A泵齿轮箱油封换成迷宫密封，B泵选用机械密封。

试验情况如下：（1）B泵启动后转速为6096rpm，运行 1.5个小时，高速轴轴承壳体处最高温度86.1℃，低速轴轴承壳体处最高温度50.4℃，噪声值：84.6db。（2）A泵启动后转速为6096 rpm，运行 1.5个小时，高速轴轴承壳体处最高温度68.4℃，低速轴轴承壳体处最高温度47.5℃，噪声值：84.6db。

试验后解体发现：迷宫密封外部无油迹，内部迷宫槽处有油，已回流到齿轮箱内。

五、GSB-W1高速泵改造后的效果

通过试验，验证了高速旋转的油封动、静环摩擦是造成高速泵齿轮箱高速轴部分温度高的原因，迷宫密封对高速轴轴承处降温明显。因整体油温的下降，对低速轴轴承处温度有所改善。润滑油机械密封中的动环由甩油环组件所替代，机封静环由迷宫密封所替代，替換件的安装尺寸与原件完全一致，有良好的通用性和互换性。

六、结论

经过后期运行的结果，GSB-W1高速泵改造后效果明显。高速泵改造前平均每三个月更换一套油封、介质侧一套机械密封和高速轴两套轴承，改造后基本一年不用更换高速轴承及机械密封，实现了节约人工和备件成本，使得装置生产更加平稳运行。

参考文献：

[1]彭亚博，侯刘涛，张家超.立式高速泵运行故障分析及改造[J].广州化工，2013（6）：158-160.

[2]张克危.流体机械原理[M].北京：机械工业出版社，2006.