进口输油泵机械密封国产化改进

贾严刚

（新疆油田油气储运公司 新疆昌吉）

一、问题及原因分析

克拉玛依-独山子原油输送管道途中的两座担任加热、加压输送任务的中间泵站，各配置了3台8×13DAD-3型英格索兰离心泵。泵体采用原装进口机械密封，使用过程中出现了以下问题：

（1）运行中发现机械密封后静环压盖温度偏高。拆解后发现静环压盖内孔有磨损的痕迹，分析认为是由于浮动摩擦环在压盖内旋转碰擦磨损产生高温。

（2）运行中出现泄漏。拆解机封后发现浮动环磨损严重，摩擦面有凹坑，而动环密封表面磨损轻微。分析认为是由于输送的原油中含有较多的杂质如石子、焊渣等，在运转过程中因间隙轴向串动进入密封表面破坏密封油膜造成。机械密封原设计动环摩擦面材料为WC硬质合金，而浮动环材料为碳石墨，碳石墨硬度低且易崩裂，引起密封失效。

此外，密封端面宽度设计不合理、粗糙度过大，密封材料强度刚度不够、耐腐蚀性不强等都是造成作业过程中密封失效的原因。

（3）泵在启、停及运转过程中出现轴向串动，一段时间后密封失效。分析原因认为原机械密封动环与轴的密封采用U形橡胶圈，由于动环底部来回频繁冲击易造成U形橡胶圈出现裂纹甚至断裂。再有，辅助密封圈的材料大多是合成橡胶或柔性石墨或聚四氟乙稀，在轴向力的反复作用下会逐渐老化、磨损、断裂，直至丧失密封性能。

二、改进措施

（1）增加静环厚度，并将静环座和浮动环改造为一整体环，避免运转过程中有部件相对转动产生干摩擦发热（图1）。

（2）通过石墨与硬质合金材质性能数据对比分析得出的结论是，硬质合金更适合于在输送含固体颗粒杂质的机械密封上使用，因此将浮动环（与静环合二为一）摩擦面材料也改为硬质合金，将密封摩擦副由硬质合金-碳石墨改成硬质合金-硬质合金，组成硬对硬的摩擦副，并选择适当的端面比压，使摩擦副表面润滑良好，保证机械密封效果，提高机械密封的使用寿命。

（3）将密封圈材质由橡胶改为耐油耐高温的氟橡胶，以保证其有足够的强度、弹性、耐磨性、抗老化性和抗腐蚀性，同时将动环与轴的U形密封圈改成O形密封圈，在动环底部增加一圆环与O形橡胶圈接触，避免发生轴向串动时，动环底部O形橡胶圈被冲击断裂（图1）。另外，在安装过程中注意控制密封端面和泵轴中心线的垂直度误差。

图1 改进后的机械密封示意图

三、改进效果

改进机械密封后输油泵运行正常，维护中验证机封运行温度正常、密封端面油膜成型良好、磨损正常，辅助密封圈密封性良好。改进后的机械密封解决了进口机械密封材质选用与实际输送介质特性的不符，节省备件费用的同时，确保了设备维修的及时和生产的连续运行。