高速泵机械密封改造与安装

余传森 张 维 杨 阳 雷 勇

（中石油玉门油田分公司炼油化工总厂机修车间 甘肃酒泉）

一、问题及原因分析

玉门油田炼油化工总厂高速泵的机械密封经常发生泄漏失效，经分析是由于用来冷却高速泵机械密封的循环水不够洁净，长期通入循环水会使机械密封的静环和动环贴合摩擦面之间沉积泥沙等杂质，这些杂质加剧了机械密封静环和动环贴合摩擦面之间的磨损；沉积的泥沙渗入机械密封静环座，封堵了静环和弹簧之间的空隙，致使弹簧弹性降低或丧失，造成静环沿圆周方向的压缩量不均匀，导致机械密封泄漏失效。另外，密封增速箱机油迷宫式密封无法封堵外侧具有一定压力的循环水，循环水窜进增速箱造成机油变质，加剧了增速箱内齿轮等零部件的磨损。

二、改造

1.改造方案

以聚丙烯车间GSB-Q-15/250型卧式高速泵的改造内容为例，做高速泵机械密封改造方案说明。如图1所示，GSB-Q-15/250型卧式高速泵有3套密封，改造前密封增速箱机油的是一套迷宫式密封A；中间密封B和最靠近叶轮端的密封C均为小弹簧式机械密封。改造前机械密封B和C之间的空腔通循环水，用来对这两套机械密封的摩擦面进行冷却降温。

图1 GSB-Q-15/250高速泵改造后泵体内部结构示意图

改造内容：①在机泵一侧加装一套白油罐，将原来机械密封B与 C之间的空腔由通循环水改为通白油进行冷却润滑；②在机械密封B与C之间空腔的轴套上加装泵效环以促进白油罐内白油的循环流动；③将密封增速箱机油的一套迷宫式密封改为小弹簧式机械密封。

2.机械密封安装

（1）机械密封A的安装（图2）

图2 机械密封A安装示意图

机械密封A的动环紧贴其右侧的调量垫并压紧轴承内圈，此时该密封腔端面距动环左端面n1的距离即静环底座法兰面m1距动环左端面n1的距离，设为d1；该机械密封静环在自然状态下静环底座法兰面m1距密封贴合摩擦面n1＇的距离，设为D1，那么（D1-d1）即为该机械密封的实际压缩量。机械密封的压缩量必须根据要求控制在一定的范围之内才可以使其达到最佳的使用效果。如果机械密封A压缩量偏大时，可以适当减少动环右侧调量垫的厚度或者在静环底座法兰面和密封腔端面之间增加适当厚度的密封垫片加以调整；若压缩量偏小时，可以适当增加动环右侧调量垫的厚度或者适当减少静环底座法兰面的厚度。

（2）机械密封B的安装（图3）

图3 机械密封B安装示意图

机械密封B的动环右侧已安装了2个O形圈O1和O2。为了更为精确的测算出这两个O形圈压缩后对机械密封B压缩量的影响，需要测算出其被压缩前后的变化量。一般的测算方法是：不安装机械密封B的静环及动环左侧部分，将机械密封B动环右侧部分全部安装到位，然后用力将机械密封B动环向右压紧后松开，以机械密封B动环左侧面n2以左垂直于泵轴中心线的某一平面为基准面（一般选轴头端面X为基准面），用深浅尺测出该基准面到机械密封B动环左侧面n2的距离，设为L1；再用适当长度的辅助轴套将机械密封B的动环压紧，然后带上叶轮并将诱导轮背帽打紧，用同样的测量方法测出这一基准面到机械密封 B 动环左侧面 n2的距离，设为为 L1＇，(L1＇-L1)即为机械密封B动环右侧已安装了的两个O形圈O1和O2压缩后的变化量ΔL1，此值是在考虑到机械密封B动环右侧两个O形圈压缩后造成其压缩量的增加量。最后将机械密封B的静环安装到位，取下机械密封B的动环，用安装机械密封A过程中的方法对机械密封B的压缩量进行测量：以机械密封B动环左侧面n2以左垂直于泵轴中心线的某一平面为基准面，用深浅尺测出该基准面到O形圈O2的距离，设为D2，再测出该基准面到机械密封 B静环贴合摩擦面 n2＇的距离，设为为 d2，那么（D2-d2）+ΔL1即为机械密封B的实际压缩量。若该值偏大时，可以适当增加静环压盖端面和泵体结合面之间垫片的厚度或者适当增加此段轴套的长度；如果该值偏小时，可以适当的减小静环压盖端面和泵体结合面之间垫片的厚度或者适当车削此段轴套的长度。

（3）机械密封C的安装（图4）

图4 机械密封C安装示意图

机械密封C动环右侧有4个O形圈，即O1、O2、O3和O4。按照测算机械密封B动环右侧已安装O形圈压缩量变化量的方法可以测算出机械密封C动环右侧所有O形圈的压缩变化量ΔL2（此时不安装机械密封B的静环和机械密封C的静环），（ΔL2-ΔL1） 即为O形圈O3和O4的压缩变化量，即压缩后的O3和O4造成机械密封C压缩量的增加量。将机械密封B和机械密封C的静环安装到位，用测量机械密封B的方法可以测量出某一基准面到O4的距离D3与该基准面到机械密封C静环贴合摩擦面 n3的距离，设为 d3，{（D3-d3)+（ΔL2-ΔL1）+（D2-d2）+ΔL1}即{（D3-d3）+（D2-d2）+ΔL2}即为机械密封 C 的实际压缩量。若压缩量偏大时，可以适当增加静环座法兰面和机泵壳体结合面间垫片厚度或者适当增加此段轴套的长度；如果压缩量偏小时，可以适当减小静环座法兰面和机泵壳体结合面间垫片厚度或者适当减小此段轴套的长度。

实际安装机械密封B和C的过程中，测量O1和O2的压缩变化量与测量O3和O4的压缩变化量可以一步完成。

3.其他

立式高速泵和卧式高速泵在机械密封压缩量的测量方法基本一致。但对于立式高速泵还必须考虑到竖直的泵轴在重力作用下对机械密封实际压缩量的影响；这个数值的大小必须通过实际测算来确定。

三、改造效果

改造后，密封A用小弹簧式机械密封取代了原来的迷宫式密封，避免了因机械密封B泄漏失效，具有一定压力的循环水必然会流进密封A的问题，使用白油替代循环水，同样起到了杜绝白油泄漏后流进增速箱污染机油的作用，提高了增速箱内齿轮等零部件的使用寿命，用洁净的白油取代冷却水，不但对机械密封动环和静环有着显著的冷却和润滑效果，还可以通过观察白油罐液位判断介质侧机械密封C是否泄漏，即使出现泄漏，泄漏介质储存在白油罐内对人和环境也不会造成危害，提高了高速泵运行的安全可靠性。