化工机泵油毡密封改造

孟春胜

（中海石油化学股份有限公司，海南 东方572600）

0 引 言

油毡密封是机泵常见的密封形式，虽然经过技术的发展，大部分新的机泵已经采用骨架油封，但是在非常多的老旧化工装置中，还是有大量的应用。而油毡密封性能的不稳定性，也给装置运行带来了一定影响。

合成氨后系统贫液泵是回收单元的主要设备之一，该设备故障将导致整个回收单元的停车，影响整个系统的氨产量。该设备的油封漏油是较常出现的故障之一。我公司的回收单元贫液泵已使用多年，在运行中经常会出现油封漏油的情况，由于原密封为油毡密封（如图1），这种密封随着运行时间延长，会出现油毡逐渐磨损，从而导致润滑油外漏，有时还会出现比较大的漏量。润滑油的外漏不仅污染环境，增加污水处理的负荷，而且漏量大时如没有及时补充润滑油，还会引起曲轴超温烧瓦，引起设备事故。

图1 原油毡密封

1 油毡密封的优势

油毡密封在很长一段时间内得到了广泛应用，有着自身的一些优势：1）安装要求空间小，对油毡外部固定支架精度要求低。由于油毡安装时允许一定变形量，所以不需要外支撑具有非常高的精度，也不需要非常大的空间。2）成本低，通用性强。油毡的备件成本比较低，远远低于目前使用的骨架油封，而且具有比较强的通用性，同样规格的油毡可以在非常多不同的密封上使用，而不必每一个机泵都使用一个规格，有限的几种油毡就可以满足绝大部分机泵密封的检修使用。油毡本身的加工技术要求低，目前技术已非常成熟，进一步降低了成本。

2 油毡密封在检修安装过程中出现的问题

2.1 安装技术要求高

油毡密封看起来比较小，但是安装工作量比较大，对技术的要求比较高，甚至不容易一次性安装成功。油毡安装过松或过紧时，都会对密封效果产生较大的影响。油毡安装过紧时，虽然能够保证油封不发生泄漏，但是油毡安装过紧会增大油毡和轴表面的摩擦力，较大的摩擦力引起轴及油毡发热，甚至因温度过高引起油冒烟，造成油毡和轴损伤，快速破坏密封效果，损伤设备。油毡安装过松时，密封容易失效，容易引起渗油。所以安装时比较难以把握，经常需要反复拆装几次，才能正确安装到位，返工量大，对施工人员的技术水平要求比较高，工作强度也进一步加大。

我公司的两台贫液泵曲轴端的油密封使用的就是油毡密封，在油封检修和更换过程中，时常出现安装完成试运行时油封漏油需要返工的情况。一旦返工，就需要将皮带及皮带轮等拆下，将轴端盖打开更换油毡，然后再将皮带轮和皮带装回，工作量比较大，经常会需要3个工人相互配合工作几个小时才能完成油封更换。我公司使用的是两台泵一用一备，主装置不停机，备用泵检修的运行模式，检修时间过长，备用泵不能及时备用，也加大了设备运行的风险。

2.2 耐用性差

油毡是大接触面抱紧密封，在油毡密封的使用过程中，油毡会一直缓慢地磨损，磨损的表面也逐渐变硬失去弹性，经过一段时间的运行最终导致密封失效。而且，由于每次更换油毡密封时的松紧等情况不完全相同，导致最终油封使用的时间存在差异，因此无法准确估计油封的耐用时间，所以无法做到定期更换。

油毡本身是纤维结构，油会不可避免地浸润进油毡中，在运行的过程中会引起润滑油缓慢渗漏，虽然通过及时补油也能保证机泵的安全运行，但是仍存在一定的隐患。在我公司贫液泵的油毡密封安装完成后，使用半年左右，就经常会出现一定的泄漏量，因为环保及安全的原因，滴油必须使用接油盘及油毡接油，随着使用时间延长，泄漏量逐渐加大，连续运行不到1 a就需要更换一次油毡。滴油不仅增加了安全风险，也增加了现场管理人员的劳动强度。

2.3 油毡接触的轴位置表面磨损

油毡虽然相对比较软，但是由于接触面比较大，经过一段时间的运行后，会有油内的杂质及脱落的金属碎屑等物质附着在疏松的油毡表面，油毡密封使用一段时间之后，表面的硬度就会增加，夹杂的硬颗粒会磨碎轴的表面，而轴表面磨损脱落的金属碎屑又在油毡表面累积，加速轴侧磨损。长时间使用油毡密封的轴，在轴上油毡密封的对应位置，都会出现或深或浅的磨痕，这是油毡长期与轴摩擦产生的痕迹。由于轴上磨痕的存在，增大了轴的摩擦力，非常容易引起油毡磨损，进一步降低了油毡密封的有效使用时间。

我公司使用的贫液泵中，在轴上油封的对应位置已经出现比较明显的磨损痕迹，使密封的效果不断下降，每次更换油毡密封时都需要用细砂纸进行打磨抛光，以减小运行时对油毡的磨损，增强密封效果，当磨损较严重时，还需要对该轴段进行镀层加工，以改善使用工况。

3 油毡密封改造为骨架油封

由于油毡密封的一些明显的缺点，可以通过结构改造，将油毡密封改造为骨架油封，以提高设备的使用性能，减少更换劳动强度，增强安全性。

3.1 骨架油封的特点

骨架油封结构主要由油封体、加强骨架和自紧螺旋弹簧等3部分组成。按照不同部位，密封体又分为底部、腰部、刃口和密封唇等。骨架油封的密封主要通过密封唇实现，因此也称为唇形密封。骨架油封的密封唇内径比轴略小，安装后有一定的过盈量从而产生径向紧力，以达到密封效果，同时自紧螺旋弹簧可在一定使用时间内补充径向紧力以保持密封效果。骨架油封较软的材质可避免损伤轴上密封面，同时较小的密封面也可避免颗粒夹杂长期夹在密封面从而损伤轴面。骨架油封的尺寸已经标准化，安装后一般都不用调整，安装非常方便。

3.2 骨架油封的选择

在进行由油毡密封改为骨架油封之前，首先需要对安装空间进行计算，计算安装空间是否足够安装骨架油封，然后是选择什么尺寸的骨架油封。如果空间太小，就无法进行骨架油封的安装，如果空间偏大可通过更改油封支架尺寸来满足骨架油封的安装需求。骨架油封的尺寸目前已经标准化，在选择时，尽量使用标准尺寸，以降低购买难度和节约成本。

经过测量，我公司的贫液泵油封安装位置轴的直径为φ72 mm，安装位置孔的内径为φ92 mm。由于还要有油封的安装支架，所以油封的单侧径向厚度必须不大于10 mm。通过查询我厂所用的骨架油封备件数据，确定一款油封可满足需求，该油封的内径为φ72 mm，外径为φ86 mm，厚度为7 mm。

3.3 油封支架的设计

确定骨架油封尺寸后，原来的油毡压盖已经无法满足骨架油封的安装，所以必须重新设计油封支架以满足骨架油封的安装。安装位置留下的径向空间为φ92 mm，油封的径向尺寸为φ86 mm，所以留给骨架油封支架的径向尺寸为3 mm，同时骨架油封的轴向安装尺寸为7 mm。

同时考虑油封支架的轴向空间及固定位置，完善其它相关尺寸，加工后的油封支架如图2所示。

图2 加工完成的油封支架

3.4 轴的处理

由于原来用的是油毡密封，所以不可避免地在相对的轴的位置会产生一定的磨损，由于骨架油封的密封面比较小，橡胶也比较软，这种磨痕对骨架油封会产生较大的影响，不仅会降低密封效果，还会加速油封的磨碎。长期的磨损不仅会破坏轴的表面平整度，通过多次不断的抛光还会在一定程度上改变该位置的尺寸，从而影响油封的密封效果。

由于骨架油封的密封位置比较小，轴上只要有一小段光滑表面就可以达到密封效果，通过对轴位置的计算，适当改变骨架油封的密封位置，可以错开之前油毡密封磨损的轴的表面，不仅能保证骨架油封的密封效果，而且减少了轴表面的加工量，节约了改造时间和成本。

3.5 打回油孔

新的骨架油封安装后，在骨架油封的内侧会有一个空间（有些安装方法可能没有），在运行过程中这个空间的下侧会形成一个油槽，当这个油槽的油位升至比较高的时候，会大大削弱骨架油封的密封效果从而引起漏油。在改造的过程中，在这个位置下侧打一个斜向油箱的回油孔，打完回油孔后，该位置累积的油重新回流至油箱内，有效保证了骨架油封的密封效果。

4 油封改造后的使用情况

1）安装方便。骨架油封的安装比较方面，对安装人员的技术水平要求不高，只要前期的骨架油封选型及尺寸设计准确，骨架油封都能比较方便地安装。骨架油封属于标准件，所以尺寸比较固定，安装通用性比较好，备件的获取也比较方便。我公司的贫液泵在改造为骨架油封后，油封的更换基本上都是一次安装成功，安装之后没有出现漏油和返工的情况。而且每次更换油封的时间也相应缩短，有效降低了工作强度。

2）性能可靠。相对于油毡密封，骨架油封不仅安装方便，同时使用时间也大大延长。更换骨架油封后，油封的使用时间基本上都能达到2 a以上。自从贫液泵更换为骨架油封之后，一般很少因为油封漏油而进行设备的维修，基本上都是在设备检修时，将骨架油封一并进行更换，大大减少了检修工作量，降低了人工成本。

3）对轴损伤小。骨架油封与轴之间的接触面小，接触力也较小；同时接触面橡胶较软，一般不会对轴产生大的影响。使用骨架油封的轴，密封面一般都不会产生影响。甚至在一些柱塞连杆使用骨架油封的情况下，都能保证连杆表面光亮如新。在我公司贫液泵更换为骨架油封后，经过几年的运行观察，轴上密封位置状况良好，更换油封时均不需要进行额外的处理。

5 结 论

将油毡密封改造为骨架油封后，通过几年的使用，改造后的油封密封效果良好，安装方便，性能可靠，可以很好地满足使用要求。