陳 斌，侯玉杰，李金柱

（中國海洋石油渤海石油管理局渤南作業(yè)公司，天津 300450）

0 引言

石油化工行業(yè)生產需依靠各種機械設備，如壓縮機、發(fā)電機、空壓機、各種泵類等，各種泵類的應用占據著很重要的地位。泵按照其工作原理可分為容積式、葉輪式和射流式。容積式泵是通過泵在電機帶動下實現活塞往復運動，間歇性地改變泵體內部空間體積，達到介質輸送的目的，如柱塞泵、隔膜泵、齒輪泵等。葉輪式泵通過電機帶動葉輪高速回轉，把機械能傳遞給介質，達到介質輸送的目的，如離心泵、旋渦泵、混流泵等。

單級離心泵性價比高，已被廣泛應用，其工作原理是：電機或其他驅動裝置通過聯(lián)軸器帶動泵軸高速運轉，固定在泵軸上的葉輪在高速回轉作用下，葉輪的邊緣會產生很強的離心力，使內部液體在離心力的作用下沿水道被甩向四周，再經過流道實現液體的輸送。為了不使內部高壓液體因為泄漏而減少壓力損失和污染環(huán)境，機械密封作為單級離心泵的核心部件，在行業(yè)中也起到至關重要的作用。但是機械密封由于其材料、輸送介質內的清潔度、配件磨損等因素經常出現各種問題，影響單級離心泵的正常運轉。針對單級離心泵軸套與密封圈不匹配的問題，根據實際經驗提供一種有效解決方案。

1 離心泵類型

離心泵是一種典型的旋轉式流體機械，有多種分類，按葉輪的數目可以分為單級泵和多級泵。單級離心泵為泵殼包裹單個葉輪，多級離心泵為泵殼包裹多個葉輪，可以形象地理解為：多級離心泵是單級離心泵的串聯(lián)使用。按工作壓力分為低壓泵、中壓泵和高壓泵。離心泵有不同的類型，根據實際工況在選型時，可以根據構造的不同，選擇單級泵或多級泵，也可以根據所需壓力大小選擇高壓泵、中壓泵或低壓泵。離心泵是由泵殼、轉子、軸承、機械密封及其他基礎系統(tǒng)組成，其中泵軸與葉輪構成的轉子系統(tǒng)是其核心部件。

葉輪可以根據結構分為開式葉輪、半開式葉輪和閉式葉輪。開式葉輪的工作效率比較低，可以達到50%，通常用在含顆粒比較大的介質輸送中，如泥漿泵、水泥砂漿泵等。半開式葉輪的效率較高，可以達到70%左右，通常應用在輸送介質黏度較高或含有可粉碎顆粒介質的流程中，如粉碎泵等。閉式葉輪的效率很高能夠達到和泵殼很密切的配合，工作效率通常可以達到90%以上，是石油化工當中應用最多的一種，但是對于輸送介質的要求也是比較高的，首先要保證介質的黏度不能太高，其次對于介質的清潔度也有一定要求。

泵殼的作用是密封液體并改變液體的流動方向，將動能改變?yōu)殪o壓能。轉子系統(tǒng)為所輸送介質提供機械能。

機械密封是離心泵中常用的一種軸向密封裝置屬于端面密封，是一種高科技機工產品，在泵、液壓傳動和相關設備的旋轉裝置的軸向密封中較為常見。主要是依靠固定于軸套上的機械密封動環(huán)，通過補償裝置使動環(huán)與靜環(huán)在旋轉時緊密貼合實現密封。機械密封的摩擦副一般采用石墨、陶瓷或碳化硅等，本文所述機械密封的動環(huán)材料為碳化硅，靜環(huán)材料為石墨。離心泵在運轉過程中存在各種磨損，如運轉過程中零部件受力不均勻導致磨損，在磨損較為嚴重的情況下，摩擦副表面結構出現縫隙或孔洞，引發(fā)機械密封嚴重泄漏現象。

機械密封的泄漏原因主要有：①動環(huán)與靜環(huán)之間的密封面磨損；②靜環(huán)與靜環(huán)座之間密封不嚴；③靜環(huán)座與泵體之間密封不嚴；④動環(huán)與軸套之間密封不嚴；⑤軸套與泵軸之間密封不嚴。

離心泵工作過程中，導致機械密封泄漏的原因主要有：①輸送介質的量達不到冷卻潤滑機械密封的要求；②輸送的介質含有雜質的數量比較多，導致動靜環(huán)接觸面被磨損漏液；③輸送介質的溫度比較高，不能帶走摩擦過程中產生的熱量；④濾網長時間臟堵導致供液不足。

要保證離心泵的正常運行，需要做好以下5 點：①保持進口濾網清潔；②避免離心泵吸入管線過長，減少彎頭部分；③降低輸送介質的溫度；④降低離心泵入口的吸入高度；⑤適當增加離心泵吸入口的正壓頭。

在檢修過程中，發(fā)現離心泵軸套與機械密封動環(huán)密封圈間隙不能滿足現場使用需求而引發(fā)的泄漏問題，下面將以此次檢修作業(yè)進行簡單敘述，并提供解決方案。

2 案例分析

在原油工藝流程中，閉排泵是很重要的設備之一，如無法正常運轉就會造成閉排罐液位過高，導致生產流程關斷，嚴重時還會導致海洋環(huán)境的污染。閉排泵在原油工藝流程中地位顯而易見，在日常的工作中應該加強日常檢修，在檢修作業(yè)中技術人員需要增強相關知識，保證其能夠正常地運轉并發(fā)揮作用。

在對某海洋石油平臺的例行巡檢中，操作人員發(fā)現閉排泵機械密封突然失效，造成介質沿泵軸向外噴射，需快速搶修，隨即倒泵停機。首先暫時關閉閉排泵，再配合操作人員將閉排泵切換到另外一臺，對其做好隔離，防止泄漏。為確保平臺閉排泵隨時處于正常備用狀態(tài)，不影響工作，立即根據現場的實際情況進行了作業(yè)的風險分析，對可能存在的問題和操作過程中可能出現的風險，逐一做嚴密分析，并有針對性地制定了預防措施。在做好嚴密準備后，有序使用預備好的工具，立即對閉排泵進行拆檢尋找問題原因。經過拆檢發(fā)現，造成機械密封壓蓋與軸套之間的泄漏，是因為閉排泵在運轉過程中混入雜質，導致機械密封的動靜環(huán)已經磨損破碎，無法也無需進行修復，只能進行更換。排查出問題后，隨即對機械密封壓蓋、軸套、泵軸的油污進行清洗、打磨等程序，再涂抹潤滑油準備安裝新的機械密封。

在安裝機械密封的過程中，出現了尺寸誤差，動環(huán)與軸套之間的密封圈出現卡滯，不能有效回彈，動靜環(huán)密封面不能有效貼合實現密封作用。經過游標卡尺測得新舊動環(huán)的內徑存在誤差，動環(huán)安裝完畢后調整彈簧壓縮后無法正?；匚唬▓D1）。測量泵軸套外徑、舊機械密封內徑和新機械密封內徑尺寸，測量結果如下：舊的機械密封內徑尺寸為49.96 mm（圖2）；新的機械密封內徑尺寸49.77 mm（圖3）；新、舊機械密封的動環(huán)內徑相差0.18 mm。由于尺寸誤差，致使密封O 形圈被擠壓過度從而與軸套緊密抱合，且間隙過小，致使壓縮后的彈簧無法正?；謴?。軸套的測繪尺寸加工前為49.77 mm，首要任務是對其進行打磨，增大密封圈與軸套的配合間隙，使其在軸套上能夠自由滑動。

圖1 調整彈簧壓縮后無法正?；匚?/p>

圖2 舊機械密封動環(huán)內徑尺寸

圖3 新機械密封動環(huán)內徑尺寸

經過測量、對比和綜合考慮，為了減少資源浪費，選擇出了性價比相對較高的方案，即對軸套進行加工，使軸套與機械密封的配合間隙調整到合理范圍實現有效配合，保障設備的正常運行。經過嚴密測繪，準備用銼刀、砂紙等將軸套磨削去除0.18 mm，使其與新的機械密封能夠實現有效配合，滿足使用要求。但是由于可用加工設備受限，并沒有車床可供使用，手動銼削又無法保證軸套外徑的圓度及光滑度，無法對其質量進行保證，若軸套表面粗糙，即使能夠滿足尺寸的要求也無法進行有效密封。根據現場實際情況有效選擇可用設備，決定使用套絲機對其進行磨削加工。將軸套夾持在套絲機的卡盤上，套絲機帶動軸套勻速旋轉，將銼刀按壓在軸套上進行磨削，均勻施力保證軸套表面受力均勻（圖4）。在銼削的過程中，不斷使用游標卡尺進行測量，保證數據的準確性，直至磨削到Φ49.58 mm 后，再使用細砂紙將銼紋和毛刺清理光滑（圖5）。

圖4 利用套絲機和銼刀配合進行軸套余量的挫削

圖5 使用細砂紙對銼紋和毛刺進行清理打磨

為了保證被加工后的軸套處于良好的光滑度及圓度，使用百分表對加工后的外表面進行全范圍的多點測量，結果顯示，該軸套尺寸在合理范圍內，能夠滿足密封O 形圈的使用要求。用銼刀清理套絲機夾持軸套的壓痕，保證其表面完全光滑。軸套加工完畢后，將新的機械密封比照調整，再將其安裝到加工過的軸套上。經檢驗，按壓彈簧后可自由彈起，達到了使用標準的要求。最后，按照相反的順序依次將泵進行回裝，解除隔離后起泵運轉，發(fā)現泄漏現象消失，泵各項參數正常。

3 結語

本文通過實例，簡單討論了一種單級離心泵機封與軸套的修復方法，涉及多個機修鉗工的技能，要求現場操作者有扎實的理論知識、豐富的實操經驗和較好的心理素質，耐心、細心地查驗問題，力求精準地解決問題。最為重要的是，要有發(fā)散思維和極高的動手能力，因為上文實例的解決，幾乎是在無加工設備的情況下，利用套絲機對泵軸進行加工，再通過加工軸套外徑尺寸，使機械密封動環(huán)調整彈簧能夠正常回彈，恢復泵的正常運轉。不僅鍛煉了發(fā)散思維、周密部署，還節(jié)約了大量的配件費用和維修時間成本，實現降本增效。