技师考评论文高压注水泵密封国产化改造.docx

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技师考评论文高压注水泵密封国产化改造

技师考评专题技术总结（论文）

题目：

高压注水泵密封国产改造

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高压注水泵密封国产化改造

摘要：

本文对高压注水泵密封进行国产化改造，密封改造投用后泵振动联锁跳停。

拆检发现振动大的主要原因在于中间顶套与润滑油密封动环、介质密封动环之间的两“O”型密封圈线径尺寸选取不合理，叶轮等组件锁紧后不能建立刚性的接触，泵高速运转时在刚性薄弱处（诱导轮末端）产生过大的挠性变形与泵壳磨擦而引起振动大。

重新选取两“O”型密封圈线径尺寸后，使振动问题得到解决。

关键词：

高压注水泵振动倒角密封圈线径

前言

高压注水泵于2007年12月进行机械密封国产化改造，该立式高速离心泵为美国Sundyne（胜达因）公司生产，现场安装三台，两开一备。

其作用是将净化水加压后送到RDS反应炉中冲刷其炉壁，避免炉壁因结晶的形成而损坏。

进行改造的C泵为备泵，该泵原主要特性参数见表1。

表1高压注水泵的特性参数

项目

参数

型号

LMV-346

介质

净化水

介质温度/℃

40

转速/rpm

24837

流量/m3·h-1

20

出口压力/MPa

16.5

扬程/米

1696

轴功率/kw

276.6

密封

单端面机械密封

1、原密封需改造的原因

该泵采用单端面机械密封两套分别对齿轮箱润滑油与介质进行密封，虽然原配进口机械密封能满足目前生产的需要（更换机械密封的频率约为一年/台次）。

但由于进口机械密封的价格贵，配件供应较难，且三台泵二年备品备件及开车备件原本就不多，厂内仓库密封库存已紧决。

鉴于该泵在生产中的重要性，对其机械密封的国产化改造已是有必要。

2、高压注水泵的结构原理及特点

2.1高压注水泵结构原理

该泵为立式结构，为开式径向叶片式的部分流离心泵。

驱动功率为315KW，泵的叶轮垂直装在泵轴上，泵轴与增速箱高速轴直接连接，其结构图如图一：

图一LMV---346结构图

部分流泵的压液室为一圆形空间，锥形扩压管通过喷嘴与环形压液室连通，接近切线布置，如图二

图二部分流泵工作原理图

1-泵体2-环形压液室3-叶轮4-扩压管5-喷嘴6-吸入管

当泵工作时，液体经过吸入管沿轴向进入叶轮，在离心力作用下，液体甩向圆环形压液室，一部分经喷嘴和扩压管流出泵外，其余部分液体继续随叶轮旋转。

这种泵的泵体和一般离心泵的泵体不相同，它的压液室为一圆形空间，不是蜗壳形。

叶轮是开式叶轮，没有前后盖板，叶片呈直线放射状，在叶轮前面，带有诱导轮。

叶轮和泵体之间没有密封环，泵内部的间隙比较大。

2.2高压注水泵的特点

2．2．1、优点：

1）结构紧凑、体积小、质量小、维修方便。

2）采用开式叶轮，在运转中不产生轴向力，因此泵内没有轴向力平衡装置。

3）泵内设有旋风分离器，使泵抽送的液体得以净化，引向机械密封以延长密封的寿命。

4）叶轮与壳体的间隙较大，可用来输送含固体微粒及高黏度的液体。

5）采用诱导轮提高泵的进液压力，泵不易产生汽蚀。

6）泵与增速箱一般为封闭结构，可以露天安装使用。

2．2．2、缺点

加工精度要求高，制造比较困难

3、改造的具体方案

3.1密封结构

泵的密封结构如图三所示

图三密封结构图

密封具体结构图（图四）：

图四密封具体结构图

3.2密封原理

机械密封是一种旋转机械的油封装置。

比如离心泵、离心机、反应釜和压缩机等设备。

由于传动轴贯穿在设备内外，这样，轴与设备之间存在一个圆周间隙，设备中的介质通过该间隙向外泄露，如果设备内压力低于大气压，则空气向设备内泄露，因此必须有一个阻止泄露的轴封装置。

轴封的种类很多，由于机械密封具有泄漏量少和寿命长等优点，所以当今世界上机械密封是在这些设备最主要的轴密封方式。

机械密封又叫端面密封，在国家有关标准中是这样定义的：

“由至少一对垂直于旋转轴线的端面在流体压力和补偿机构弹力（或磁力）的作用以及辅助密封的配合下保持贴合并相对滑动而构成的防止流体泄漏的装置”。

3.3改造方案

该泵原润滑油密封与介质密封皆为美国FLOWSERVE生产，现改造的润滑油密封与介质密封为四川日机公司生产。

该厂家主要是根据泵的工艺流程、压力、介质、转速等条件对密封摩擦副及辅助密封圈的材料进行重新的选择及更改，其密封原理及结构形式不作改变，即密封动、静环的线速度、端面比压等重要密封参数不作改变；其它非易损部件如轴套、叶轮、密封减压环等也不在改造范围。

改造前与改造后密封重要部件及参数的对比：

（1）进口与国产密封材料相同，动环材料为碳化钨硬质合金，静环材料为石墨；

（2）动、静环外形尺寸及结构形式一样，但从视觉上加工精度比进口略差；（3）密封压缩量：

进口密封润滑油密封压缩量为2.2-2.5mm,介质密封压缩量为1.2-1.5mm；国产化密封润滑油密封压缩量为2.5-2.8mm,介质密封压缩量为1.5-2.0mm；（4）辅助“O”圈：

进口的为氟橡胶，颜色为淡棕色；国产化的为丁腈橡胶，颜色为黑色。

根据海炼机动部及四川日机确认后，按照高速泵的检修规程，对改造后的密封进行组装。

4、高压注水泵机械密封拆装、运行中应注意的问题

4.1高压注水泵机械密封拆装

该泵转速高，所以对各部件的拆装要求严格，具体拆卸步骤如下：

1）松开诱导轮锁紧垫圈，松开左旋的诱导论，在拆卸诱导轮之前，首先检查诱导轮和叶轮是否有偏磨的痕迹，接着检查叶轮与扩压器盖板的间隙是否均匀，说明书要求间隙为0.8-1.0mm，注意，在检查间隙之前要用专用工具把扩压器盖板上紧，检查诱导轮和螺杆是否弯曲。

2）拆卸叶轮和扩压器盖板，使用一字螺丝刀插入扩压器盖板的槽口将其翘起，这样有助与将其从密封腔上提起。

仔细检查叶轮是否损坏或有突出的地方，特别是与介质密封动环接触的地方。

3）拆下密封动环，拆下六角螺丝和垫圈，从密封腔上拆下介质机械密封，检查测量密封压缩量，仔细的检查密封有无磨损颗粒和过度的密封面磨损。

4）拆卸密封腔与齿轮箱的连接螺栓，将密封腔吊离齿轮箱。

5）将密封腔翻转过来，检查密封减压环是否需要被拆卸，如果需要被拆卸，拆下六角螺丝和锁紧垫圈，拆下密封减压环，仔细的检查密封面磨损情况。

6）从高速轴上拆走轴套。

注：

“O”型圈要与轴套一起沿着高速轴拆走。

检查并清理所有的零件有无磨损或损坏，在重新组装时更换磨损的零件和“O”型圈。

7）拆卸齿轮箱油机械密封，小心不要碰坏密封面，拆下动环“O”型圈和动环，检查测量密封压缩量，仔细的检查密封面磨损情况。

8）检查高速轴止推间隙，止推间隙为0.33-0.43mm。

如果不在这一范围内，就要算出调整轴向间隙所需的垫片厚度,检查高速轴偏摆情况。

9）各方面检查正常后,按以上拆卸反顺序把改造后的密封回装，各密封相关“O”密封圈应生产部及厂家建议决定更换。

4.2高压注水泵的运行

改造前该泵的运行状况：

现场测振仪表值为2.5mm/s，油温69℃、油压0.25MPa皆在正常范围，远程控制室显示各参数均正常，密封寿命大概是一年。

密封国产化改造后泵首次试运情况：

泵启动后油压为0.25MPa（设计值为0.22-0.28Mpa），泵上仪表振动数值显示不稳定，在4.6-5.2mm/s之间跳动（振动联锁跳停值为9.6mm/s）。

泵观察运行5分钟，油压与振动维持在启动前状态，增速箱温度升至68℃后稳定。

把泵并入装置管网，诱导轮位置有异常声音，振动值也随之同步增至8.1mm/s，介质密封与润滑油密封开始小漏，由于振动值接近联锁跳停值9.6mm/s，停泵拆检。

为了使该泵尽快恢复正常生产，我们查阅图纸资料、了解各项技术要求，并通过逐步解体、逐步检查的原则，深入细致的调查了解，检查如下情况：

1、泵拆检前联轴器同心度检查：

图五：

找正数据图

同心度见图五所示，所得的数值符合要求，检查联轴器各部件无异常，排除因对中问题引起振动。

2、拆检诱导轮与叶轮：

诱导轮圆周上有明显的磨擦痕迹，这与泵试运时该处产生异常声音应该有关，用力矩扳手拆卸下诱导轮，拆卸的力矩为13kg/m（标准值为：

11.8kg/m-13.1kg/m），证明预紧力矩符合安装要求，排除预紧力矩不当引起振动。

但非正常的磨擦痕迹待追查原因。

3、拆卸介质机械密封，观察密封动静环无异常，动环与轴套相配之“O”密封圈（图三编号为936J）有挤出现象，待追查原因。

4、拆卸密封壳及润滑油机械密封，观察密封动静环无异常，动环与轴套相配之“O”密封圈（图三编号为936K）有挤出现象，待追查原因。

5、重新复查高速轴止推间隙为0.39mm（设计值为0.33-0.43mm）,高速轴左右偏摆为0.15mm（设计值为0.14-0.17mm），高速轴圆跳动在0.01mm范围内，再盘车检查齿轮箱无异常，所以基本排除齿轮箱引起振动。

6、鉴于编号936J与936K（位置见图三）“O”密封圈均有挤出现象，且两“O”型密封圈尺寸相同，重复核计算与之配合的轴套倒角尺寸则可。

经测量新的936J、936K“O”密封圈线径为Ф1.9mm，原“O”密封圈线径Ф1.5mm（该“O”密封圈线径比原装的大0.4mm），内径为ΦX=19.2，轴套倒角为a=2×45°，其倒角内圆为ΦY=19.3；“O”密封圈线径为d。

倒角体积:

V倒=a²/2×π（ΦY+a）=2²/2×3.14（19.3+2）=133.764mm³

原“O”密封圈体积:

V原=（ΦX+d）π×π（d/2）²=（19.2+1.5）π×π（1.5/2）²=114.803mm³

新“O”密封圈体积:

V新=（ΦX+d）π×π（d/2）²=（19.2+1.9）π×π（1.9/2）²=187.754mm³

V新＞V倒＞V原

从上计算得出新的“O”密封圈线径偏大，与之相配合轴套处倒角体积不能完全容下，因此使“O”圈被挤压了出来以至轴套与两密封动环不能形成刚性接触，严重影响了叶轮、诱导轮的同心度。

当泵高速运转起来后，在刚性薄弱处（诱导轮末端）产生过大的挠性变形，两者累加使诱导轮与之配合的泵壳处发生磨擦从而引起较大振动，这从试运行泵拆检后看到诱导轮有明显摩擦的痕迹得到证明。

其它相关部份检查无异常，要求厂家更换与原“O”密封圈线径相同的新密封线径后回装。

再次试运情况：

泵启动后油压为0.25MPa，泵上仪表振动数值显示为2.5mm/s。

泵观察运行5分钟，油压与振动稳定在启动前状态，增速箱温度升至65℃后亦稳定，密封无泄漏，泵运行各参数均正常。

5、结论

进口机泵易损件，特别机械密封的国产化改造，在所有炼油或化工企业中是大势所趋，也是我们以后的工作中可能经常会遇到，每次改造都要细心对待，以上一个小小“O”密封圈线径问题，虽然说厂家改造的配件尺寸有疏忽之处，亦在此对设备改造方面的厂家提出更高的要求，无论改造量如何都要以严谨的态度提供合适的每一配件！

而我们作为维修安装者，是在把配件适合与否最后一关，亦有一定的责任。

该泵在随后两年的使用中，改造后的密封与原装密封寿命相近，在满足目前生产需要的同时，取得了良好的经济效益。

参考文献

【1】林昌基.机泵维修钳工.北京：

中国石化出版社，2008

【2】Sundyne（胜达因）高速泵随泵使用说明书