孔繁強(qiáng)，王建軍

（蘭州石化公司設(shè)備維修公司，甘肅蘭州 730060）

1 問題

裝車泵是潤(rùn)滑油廠合成油裝置潤(rùn)滑油裝車環(huán)節(jié)關(guān)鍵機(jī)泵（圖1），主要為潤(rùn)滑油裝車提供恒定流量，開停車頻繁。該泵系外嚙合齒輪泵，型號(hào)US-80,入口壓力0.1 MPa,介質(zhì)溫度60℃,揚(yáng)程15 m，流量80 m3/h。

裝車泵全年共發(fā)生6次故障，平均運(yùn)行時(shí)長(zhǎng)2個(gè)月，最短運(yùn)行時(shí)長(zhǎng)1個(gè)月，檢修記錄見表1。

表1 某年裝車泵檢修記錄

圖1 裝車泵現(xiàn)場(chǎng)

2 故障分析

該泵歷次故障均因機(jī)封泄漏導(dǎo)致，泵采用的機(jī)封為丹東克隆生產(chǎn)的DTM-45機(jī)封，屬平衡式多彈簧機(jī)封（圖2），拆檢過程中發(fā)現(xiàn)機(jī)械密封靜環(huán)脫出，是機(jī)封失效的主要原因。因故障頻發(fā)，施工人員在最后一次檢修過程中對(duì)該機(jī)封所有安裝尺寸進(jìn)行重新測(cè)量，并對(duì)機(jī)封動(dòng)靜環(huán)摩擦副進(jìn)行接觸檢查，未發(fā)現(xiàn)有超出標(biāo)準(zhǔn)的安裝尺寸，摩擦副接觸良好，彈簧壓縮量適中。根據(jù)拆檢結(jié)果與結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及平常運(yùn)行狀態(tài)，檢修人員推斷：泵因開停頻繁，在操作不當(dāng)?shù)那闆r下（如啟動(dòng)泵時(shí)忘記打開出口閥等情況），使該泵密封腔介質(zhì)側(cè)形成負(fù)壓，泵發(fā)生抽空現(xiàn)象。因泵的機(jī)封靜環(huán)無防抽空設(shè)計(jì)，在開泵期間抽出，致使機(jī)封失效。

圖2 裝車泵機(jī)封結(jié)構(gòu)

3 機(jī)封改造

3.1 改造方案

將內(nèi)裝式機(jī)封改為外裝式機(jī)封（圖3），改變機(jī)封動(dòng)靜環(huán)的定位方式及彈簧力方向，介質(zhì)側(cè)一旦產(chǎn)生負(fù)壓，機(jī)封靜環(huán)將固定在泵殼臺(tái)階上，避免脫出。從結(jié)構(gòu)上消除因操作失誤產(chǎn)生的抽空現(xiàn)象。

圖3 裝車泵外裝式機(jī)封結(jié)構(gòu)

3.2 機(jī)封選型與改造

泵出口壓力為0.3 MPa，轉(zhuǎn)速1500 r/min，主軸直徑46 mm，介質(zhì)為加氫二段油（物理化學(xué)性質(zhì)近似LLH-32潤(rùn)滑油），介質(zhì)溫度30℃。根據(jù)泵密封腔體直徑為50 mm估算密封周速V≈3.93 m/s。因?yàn)闄C(jī)封旋轉(zhuǎn)周速3.93 m/s＜20 m/s，優(yōu)先選擇彈簧旋轉(zhuǎn)式機(jī)封。又因泵介質(zhì)及溫度并無特殊之處，根據(jù)現(xiàn)有機(jī)封情況，選擇四川密封一通公司生產(chǎn)的108-40機(jī)封作為新機(jī)封使用，該機(jī)封具體參數(shù)如下：

（1）密封圈材料為橡膠，硬環(huán)面材料為硬質(zhì)合金，軟環(huán)面材料為石墨，硬環(huán)尺寸Φ49.70 mm×Φ41.70 mm， 軟環(huán)尺寸Φ46.80 mm×Φ43.20 mm。

（2）機(jī)封端面液膜壓力計(jì)算。

根據(jù)三角相似關(guān)系得式（2）。

式中，R為密封面開啟力，pr為液膜靜壓力，p為密封流體壓力，r2，r1為動(dòng)靜環(huán)接觸圓內(nèi)外徑 。

（3）端面比壓計(jì)算。彈簧力Fs=pS×A，作用于端面的介質(zhì)總壓端面所受靜閉合力F`c=Fs+Fp-Fm，載荷系數(shù)端面比壓計(jì)算見式（3）。

將 λ=1.52 ，K=0.77，pS=0.3，p=0.3，代入式（3）得端面比壓pC=0.075 MPa，pC＞0即機(jī)封可以滿足泵的正常運(yùn)行。重新加工對(duì)應(yīng)尺寸的格蘭端蓋（圖4）等配件進(jìn)行安裝。

圖4 裝車泵新端面格蘭

圖5 改造后的裝車泵機(jī)封

4 改造效果

改造后（圖5），裝車泵連續(xù)7個(gè)月無故障發(fā)生，機(jī)封泄漏量為零。改造后優(yōu)點(diǎn)：①泵運(yùn)行時(shí)機(jī)封位于泵殼外部，便于觀察、巡檢和維護(hù)。②檢修方便，一旦發(fā)生機(jī)封泄漏，無需將泵整體抽出即可更換機(jī)封。③操作失誤產(chǎn)生抽空時(shí)，機(jī)封靜環(huán)不會(huì)脫出。