一種高速泵齒輪箱油封改造

袁海龍

摘 要：分析了GSB-W1高速泵增速齒輪箱軸承及油封部位溫度高的原因，對(duì)齒輪箱油封進(jìn)行改造，試驗(yàn)其改造后的性能，并對(duì)改造前、后性能進(jìn)行對(duì)比。

關(guān)鍵詞：油封;高速泵;齒輪箱;改造

一、選題背景及其意義

中煤陜西榆林能源化工有限公司烯烴中心MTBE、丁烯-1裝置共有10臺(tái)高速泵，廠家為北京航天石化技術(shù)裝備工程公司，型號(hào)均為GSB-W1高速泵。自2014年11月開(kāi)工以來(lái)，泵運(yùn)轉(zhuǎn)基本正常，但隨著運(yùn)行周期增加，特別進(jìn)入夏季，發(fā)現(xiàn)增速齒輪箱高速軸軸承及油封部位溫度超標(biāo)，達(dá)到85℃以上，造成軸承損壞、油封及介質(zhì)側(cè)機(jī)械密封O型圈碳化失效。為了保證高速泵平穩(wěn)運(yùn)行，減少檢修的頻次，節(jié)省物料、備件、人工費(fèi)用，故對(duì)GSB-W1高速泵進(jìn)行齒輪箱溫度高進(jìn)行分析，改造其齒輪箱油封。

二、增速齒輪箱高速軸軸承溫度高的原因分析

（一）GSB-W1高速泵結(jié)構(gòu)

圖1為GSB-W1高速泵改造前的剖面圖，高速泵泵頭主要由低速軸、高速軸、增速箱、增速齒輪、滾動(dòng)軸承、誘導(dǎo)輪、葉輪、泵體、油封及介質(zhì)機(jī)械密封組成。

（二）增速齒輪箱高速軸軸承溫度高的原因分析

在高速泵運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，通過(guò)對(duì)齒輪箱進(jìn)行溫度監(jiān)測(cè)，發(fā)現(xiàn)增速齒輪箱潤(rùn)滑油在高速軸油封處溫度最高。GSB-W1高速泵采用的是機(jī)械密封作為油封，高速泵經(jīng)過(guò)增速齒輪升速，轉(zhuǎn)速達(dá)到5000r/min以上，油封（機(jī)械密封）高速運(yùn)轉(zhuǎn)中，動(dòng)、靜環(huán)摩擦發(fā)熱量巨大。同時(shí)由于增速箱采用飛濺潤(rùn)滑，潤(rùn)滑油形成的油霧經(jīng)過(guò)高速軸承后可以到達(dá)機(jī)械密封摩擦面的油量非常有限，油密封處潤(rùn)滑油量和壓力都較小，經(jīng)常會(huì)造成油封機(jī)械密封由于溫度過(guò)高而損壞，同時(shí)該機(jī)封與高速軸軸承相鄰，因此也直接導(dǎo)致了高速軸承的溫度超標(biāo)。

三、高速泵齒輪箱油封的改造結(jié)構(gòu)及試驗(yàn)數(shù)據(jù)

GSB-W1高速泵增速齒輪箱高速軸軸承處溫度高是由于高轉(zhuǎn)速和飛濺潤(rùn)滑的油量、油壓小造成的油封的動(dòng)、靜環(huán)摩擦熱量巨大，所以將動(dòng)密封改成靜密封，就會(huì)有效地降低摩擦生熱。因此，把現(xiàn)場(chǎng)問(wèn)題反饋給北京航天石化技術(shù)裝備工程公司，并與其技術(shù)人員進(jìn)行溝通，將油封由動(dòng)密封改成靜密封想法進(jìn)行交流。在不影響增速齒輪箱密封性的前提下，北京航天石化技術(shù)裝備工程公司研制出將潤(rùn)滑油機(jī)械密封中的動(dòng)環(huán)由甩油環(huán)組件所替代，機(jī)封靜環(huán)由迷宮密封所替代，在設(shè)計(jì)過(guò)程中保證替換件的安裝尺寸與原件完全一致，使得高速軸其他零部件的安裝定位不變，提高了零部件的通用性和互換性。圖2是高速泵油封改造后剖面圖：

北京航天石化技術(shù)裝備工程公司將GSB-W1高速泵進(jìn)行油封改造，并在實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)數(shù)據(jù)見(jiàn)下表：

四、改造后的試驗(yàn)性能對(duì)比

2016年8月25日，與北京航天石化技術(shù)裝備工程公司一同更換油封。下午13：30，型號(hào)：GSB-W1A-3/76，位號(hào)：1161P203A/B，名稱：甲醇/水塔回流泵，兩臺(tái)泵做對(duì)比試驗(yàn)，其中A泵齒輪箱油封換成迷宮密封，B泵選用機(jī)械密封。

試驗(yàn)情況如下：（1）B泵啟動(dòng)后轉(zhuǎn)速為6096rpm，運(yùn)行 1.5個(gè)小時(shí)，高速軸軸承殼體處最高溫度86.1℃，低速軸軸承殼體處最高溫度50.4℃，噪聲值：84.6db。（2）A泵啟動(dòng)后轉(zhuǎn)速為6096 rpm，運(yùn)行 1.5個(gè)小時(shí)，高速軸軸承殼體處最高溫度68.4℃，低速軸軸承殼體處最高溫度47.5℃，噪聲值：84.6db。

試驗(yàn)后解體發(fā)現(xiàn)：迷宮密封外部無(wú)油跡，內(nèi)部迷宮槽處有油，已回流到齒輪箱內(nèi)。

五、GSB-W1高速泵改造后的效果

通過(guò)試驗(yàn)，驗(yàn)證了高速旋轉(zhuǎn)的油封動(dòng)、靜環(huán)摩擦是造成高速泵齒輪箱高速軸部分溫度高的原因，迷宮密封對(duì)高速軸軸承處降溫明顯。因整體油溫的下降，對(duì)低速軸軸承處溫度有所改善。潤(rùn)滑油機(jī)械密封中的動(dòng)環(huán)由甩油環(huán)組件所替代，機(jī)封靜環(huán)由迷宮密封所替代，替換件的安裝尺寸與原件完全一致，有良好的通用性和互換性。

六、結(jié)論

經(jīng)過(guò)后期運(yùn)行的結(jié)果，GSB-W1高速泵改造后效果明顯。高速泵改造前平均每三個(gè)月更換一套油封、介質(zhì)側(cè)一套機(jī)械密封和高速軸兩套軸承，改造后基本一年不用更換高速軸承及機(jī)械密封，實(shí)現(xiàn)了節(jié)約人工和備件成本，使得裝置生產(chǎn)更加平穩(wěn)運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)：

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