离心式鼓风机辅助油泵漏油原因分析与改进措施

管志义

（湖南华菱湘潭钢铁有限公司，湖南湘潭 411100）

引言

齿轮油泵作为离心式鼓风机辅助油泵，是鼓风机的关键部件。当齿轮油泵密封部位出现漏油时，将影响离心式鼓风机安全稳定运行，同时又会对现场环境造成污染。齿轮油泵漏油一般出现在以下部位：泵体压盖和泵轴、泵体密封件与齿轮轴颈处、泵体与密封件接触面、进出油管路及阀门连接处等。离心式鼓风机运行过程中齿轮油泵泵体密封件和齿轮轴颈处渗漏油现象最为频繁。

1 齿轮油泵基本概况

齿轮油泵作为钢厂煤气加压站离心式鼓风机辅助油泵，主要是在鼓风机启、停过程中对鼓风机的支撑和止推轴瓦进行润滑，以确保鼓风机安全平稳启、停。齿轮泵基本参数为转速1 400 r/min，功率1.1 kW，频率50 Hz，正常工作压力0.4～0.5 MPa，鼓风机启、停过程中系统油压可达0.6 MPa，油泵密封填料为毡垫。齿轮油泵结构示意图见图1。

图1 齿轮油泵结构示意图

2 漏油原因分析

齿轮油泵泵体密封件和齿轮轴颈处漏油，主要是由于泵体内孔或齿轮轴颈与密封件之间密封体不能有效密封导致。因此，泵体密封件和泵齿轮轴颈漏油与泵体、密封件和齿轮轴三个零部件的设计、加工制造、装配工艺及密封件材质和选型有关［1］。

2.1 泵体漏油

齿轮油泵泵体多为铸铁件，铸造成型。铸造过程中铸件可能出现一些缺陷，如齿轮油泵安装油封内孔圆周面有砂眼、裂纹等，造成漏油。

2.1.2 泵体密封处内孔质量

油泵泵体密封处内孔圆周面的粗糙度、圆周度和尺寸大小以及圆周面平面度都必须符合设计要求，否则也会造成漏油。

2.2 油泵齿轮轴颈漏油

油泵由齿轮轴、从动齿轮等运动件组成，腔内盛有机油，由压盖和密封件进行封油。齿轮轴密封件沿着外圆周装入轴前端压盖内，密封件与轴颈为过盈配合。齿轮油泵正常运行状态下，齿轮轴始终处于旋转状态，其转速随离心式鼓风机运行工况变化。因此，油泵齿轮轴颈处的密封件，除了承担密封作用，还需进行相对运动。就油泵设计角度和工作状态而言，在密封件运行过程中内孔和轴颈圆周表面，有一定量的油液形成油膜来保证轴颈和密封件不会出现干磨的现象［2］。

在实际齿轮油泵解体时发现，齿轮轴的轴颈圆周面有时会发现磨痕，导致轴颈漏油。出现这种现象的一个原因是油泵齿轮轴表面粗糙度或硬度不达标；另一个原因是在油泵运行过程中，密封件老化、硬化，或杂质进入密封件和轴颈之间，对轴颈产生磨损。

2.3 油泵密封件漏油

针对油泵密封处漏油原因，从油泵检修防护和密封件使用工况两个方面分析。

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2.3.1 检修防护

油泵泵体在组装或检修过程中防护措施不到位，拆除、安装密封件时，泵体内孔圆周面有碰磕、损伤的情况。密封件装配时被划伤、擦破，产生漏油。

2.3.2 密封件使用工况

现场使用的离心式鼓风机辅助油泵腔体密封为汽轮机L-TSA46#机油，工作温度范围为10～70 ℃，厂家提供的齿轮油泵密封件为毡垫。但毡垫在现场实际使用过程中存在两个问题，一是毡垫安装过紧时，毡垫弹性下降，齿轮轴与毡垫摩擦过热，造成接触面弹力失效，毡垫磨损引起密封部位漏油，但毡垫安装过松又不能起到密封作用。二是在齿轮油泵独立运行时，系统油压力为0.3～0.4 MPa，油密封部位未见漏油，但在鼓风机启机过程中，机组自带主油泵二次加压，系统油压为0.6～0.7 MPa，此时密封部位出现漏油，严重时因漏油泄压，导致鼓风机不能正常工作。因此，鉴于齿轮油泵密封件现场实际运行状态，考虑对密封件重新选型。

3 改进措施

通过对齿轮泵漏油异常状况的原因分析，提出以下改进措施。

3.1 油泵本体漏油改进措施

3.1.1 油泵质量验收

泵体在到货后应严格按照标准验收，严禁使用存在缺陷的产品，尤其是油泵安装密封件内孔直径公差、粗糙度应符合表1要求。

表1 油泵体内孔的加工精度和粗糙度

3.1.2 工作环境改善

油泵所处的离心机式鼓风机厂房内粉尘含量较高，在墙体、门窗装设除尘透气网，降低机房内粉尘含量；定期检查、清理油箱中因鼓风机主油泵电木齿和轴瓦运行磨损产生的碎屑。

3.2 齿轮轴颈处漏油改进措施

新齿轮油泵到货后及日常检修时，需严格按照标准对齿轮轴颈处表面硬度、外圆粗糙度和公差进行检查验收，其中表面硬度一般为30～40 HRC，轴颈处的配合公差和外圆粗糙度应符合表2要求。尤其要重点检查齿轮轴密封轴颈圆周面粗糙度是否达标，如不达标，将会对油封产生致命性磨损，造成不能有效密封。

表2 油泵齿轮轴的加工精度和粗糙度

齿轮轴转速是影响油封工作寿命的重要因素之一。在一定接触压力下，齿轮轴转速越高，摩擦引起的温升越快，越易造成油封密封件磨损、老化，因此油泵齿轮轴在不同转速范围都规定了选用密封件的种类，选择合适的密封件是齿轮轴运行工况的特定需求［3］。

3.3 油泵密封件改进措施

3.3.1 油泵密封件选型

根据前文漏油原因分析，综合油泵所处环境和工况，需对原有毡垫密封件进行改型。在选择新型密封件时，应结合油泵的工作转速、耐压等级以及鼓风机运行工艺参数和现场实际情况一起考虑［4］。综合选型后，选用材质为丁腈橡胶骨架油封和氟橡胶垫组合密封。

单独采用氟橡胶垫替代毡垫，在系统油压达0.6～0.7 MPa 时，密封部位未出现漏油，但在油泵多次启、停后，齿轮轴颈处出现油泄漏。单独采用丁腈橡胶骨架油封替代毡垫，独立运行齿轮油泵，在系统油压达0.3～0.4 MPa 时，密封部分未出现油泄漏，但在鼓风机启机过程中，当系统油压达到0.6～0.7 MPa时，密封部位出现油泄漏。故在齿轮轴颈前端原毛毡垫安装位置采用丁腈橡胶骨架油封和氟橡胶垫组合密封。丁腈橡胶骨架油封和氟橡胶垫都具有以下优良特性：耐油、耐热、耐寒、耐磨、弹性好、机械强度高、摩擦系数小等。为防止由于外力或齿轮油泵频繁启、停造成骨架油封磨损而导致密封不良，骨架油封选用双唇有弹簧旋转型式，结构见图2。

图2 双唇有弹簧旋转型式骨架油封剖面图

3.3.2 密封件的装配技术要求

在安装或检修更换改进后的油封组件时，应严格按照油封与齿轮轴同心度的要求进行装配。如安装偏心会造成油封内孔与齿轮轴磨损，间隙变大，密封失效，进而出现漏油现象。同样，齿轮轴密封件内孔直径过盈量的大小与其所受径向力有很大关系。所受径向力越大，密封件内外孔过盈量也随之增大，造成密封件径向形变增大，工作时易老化、磨损，使用寿命缩短；反之过盈量越小，密封件径向形变越小，则补偿偏心的能力越差，容易泄漏油［5］。

新密封组件安装需要注意以下几点。

（1）鼓风机检修时定期对齿轮油泵及油箱进行检查、维护、换油，减少油箱杂质颗粒和油泥对油封的损伤。

（2）安装使用骨架油封和氟橡胶垫组合密封时，一定要在密封件内孔之间涂抹润滑油脂，降低摩擦系数，防止因缺少润滑脂造成密封件与轴颈出现干磨。

（3）密封件在安装或检修时，为了保证油泵密封处内孔、齿轮轴、油封压盖的偏心量在标准范围内，可适当调整骨架油封的过盈量，但还需保证齿轮油泵体内孔与齿轮轴的同轴度。

（4）采用外骨架油封时，应选择热膨胀系数与座孔材质相近的金属材料制作骨架，以确保油封装配后的牢靠性和可拆性。

（5）为保证密封效果，油封的外径和圆度应满足表3要求。

表3 油封外径和圆度公差 mm

（6）油封检修安装时，应给予油封一定的径向力，使骨架油封的过盈量满足安装需求，其数值见表4。油封在安装使用过程中不得超过最大偏心量，以此达到油封的密封效果，油封的偏心量见表5。

表4 油封对轴的过盈量 mm

表5 油封最大允许偏心量 mm

（7）在选用新的密封组件后，油泵密封安装或检修时需要保证齿轮轴颈密封件装配处的圆周面粗糙度Ra不超过0.8 μm，尽可能保证粗糙度Ra在0.2～0.4 μm 之间；齿轮轴的装配公差为f6；密封件的外径公差为0.08～0.20 mm，圆度公差为0.18 mm；密封件对轴的过盈量为0.5～0.9 mm；密封件安装偏心量为0～0.15 mm；轴的偏心量为0～0.20 mm。

4 效果验证

选取一台齿轮油泵进行试验，齿轮油泵的密封件采用新密封组件，按照标准和要求进行装配后，油泵未出现漏油现象，同时在拆卸检查油封时未发现损坏现象。进一步对现场17 台齿轮油泵进行改进，运行一段时间后，也未出现漏油现象。

5 结束语

针对离心式鼓风机辅助油泵漏油问题进行原因分析，提出了油泵本体和齿轮轴加工精度、使用工况以及泵体密封部件改进措施。将毡垫密封改为耐压、耐磨双唇有弹簧旋转的骨架油封和氟橡胶垫组合密封后，齿轮油泵未出现漏油现象，达到了鼓风机长周期稳定运行的目的，解决了齿轮泵频繁漏油问题，减轻了现场操作人员工作强度。