進口輸油泵機械密封國產(chǎn)化改進

賈嚴剛

（新疆油田油氣儲運公司 新疆昌吉）

一、問題及原因分析

克拉瑪依-獨山子原油輸送管道途中的兩座擔任加熱、加壓輸送任務的中間泵站，各配置了3臺8×13DAD-3型英格索蘭離心泵。泵體采用原裝進口機械密封，使用過程中出現(xiàn)了以下問題：

（1）運行中發(fā)現(xiàn)機械密封后靜環(huán)壓蓋溫度偏高。拆解后發(fā)現(xiàn)靜環(huán)壓蓋內(nèi)孔有磨損的痕跡，分析認為是由于浮動摩擦環(huán)在壓蓋內(nèi)旋轉碰擦磨損產(chǎn)生高溫。

（2）運行中出現(xiàn)泄漏。拆解機封后發(fā)現(xiàn)浮動環(huán)磨損嚴重，摩擦面有凹坑，而動環(huán)密封表面磨損輕微。分析認為是由于輸送的原油中含有較多的雜質(zhì)如石子、焊渣等，在運轉過程中因間隙軸向串動進入密封表面破壞密封油膜造成。機械密封原設計動環(huán)摩擦面材料為WC硬質(zhì)合金，而浮動環(huán)材料為碳石墨，碳石墨硬度低且易崩裂，引起密封失效。

此外，密封端面寬度設計不合理、粗糙度過大，密封材料強度剛度不夠、耐腐蝕性不強等都是造成作業(yè)過程中密封失效的原因。

（3）泵在啟、停及運轉過程中出現(xiàn)軸向串動，一段時間后密封失效。分析原因認為原機械密封動環(huán)與軸的密封采用U形橡膠圈，由于動環(huán)底部來回頻繁沖擊易造成U形橡膠圈出現(xiàn)裂紋甚至斷裂。再有，輔助密封圈的材料大多是合成橡膠或柔性石墨或聚四氟乙稀，在軸向力的反復作用下會逐漸老化、磨損、斷裂，直至喪失密封性能。

二、改進措施

（1）增加靜環(huán)厚度，并將靜環(huán)座和浮動環(huán)改造為一整體環(huán)，避免運轉過程中有部件相對轉動產(chǎn)生干摩擦發(fā)熱（圖1）。

（2）通過石墨與硬質(zhì)合金材質(zhì)性能數(shù)據(jù)對比分析得出的結論是，硬質(zhì)合金更適合于在輸送含固體顆粒雜質(zhì)的機械密封上使用，因此將浮動環(huán)（與靜環(huán)合二為一）摩擦面材料也改為硬質(zhì)合金，將密封摩擦副由硬質(zhì)合金-碳石墨改成硬質(zhì)合金-硬質(zhì)合金，組成硬對硬的摩擦副，并選擇適當?shù)亩嗣姹葔?，使摩擦副表面潤滑良好，保證機械密封效果，提高機械密封的使用壽命。

（3）將密封圈材質(zhì)由橡膠改為耐油耐高溫的氟橡膠，以保證其有足夠的強度、彈性、耐磨性、抗老化性和抗腐蝕性，同時將動環(huán)與軸的U形密封圈改成O形密封圈，在動環(huán)底部增加一圓環(huán)與O形橡膠圈接觸，避免發(fā)生軸向串動時，動環(huán)底部O形橡膠圈被沖擊斷裂（圖1）。另外，在安裝過程中注意控制密封端面和泵軸中心線的垂直度誤差。

圖1 改進后的機械密封示意圖

三、改進效果

改進機械密封后輸油泵運行正常，維護中驗證機封運行溫度正常、密封端面油膜成型良好、磨損正常，輔助密封圈密封性良好。改進后的機械密封解決了進口機械密封材質(zhì)選用與實際輸送介質(zhì)特性的不符，節(jié)省備件費用的同時，確保了設備維修的及時和生產(chǎn)的連續(xù)運行。