張之新,板 俊
(中國石油蘭州石化公司,甘肅蘭州 730060)
在轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備管理工作中,相關(guān)技術(shù)人員通常認(rèn)為所有設(shè)備都是具有它的生命,就如同人一樣。對于轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備而言,在其操作與維護(hù)的工作中,最主要的就是潤滑問題了。轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備潤滑相當(dāng)于人們每天所要攝取的食物和水,否則就無法生存。設(shè)備缺少潤滑,它的生命一樣會(huì)結(jié)束。所以對于轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備而言,設(shè)備潤滑管理是維護(hù)工作的首要問題。
要搞好轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備潤滑管理,先要仔細(xì)了解和認(rèn)真分析設(shè)備潤滑部位的結(jié)構(gòu),從而根據(jù)潤滑部位得出潤滑方法,最后制定實(shí)施方法和維護(hù)方案。
自潤滑機(jī)泵或潤滑脂泵,其運(yùn)行平穩(wěn)性和壽命一般較好,但凡是用潤滑油進(jìn)行潤滑的機(jī)泵其返修率等都較差。所以,需要加強(qiáng)對轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備潤滑管理的針對性,并且有很多地方可以改善。
流體動(dòng)密封按類別可以分為接觸式、非接觸式、組合式和封閉式4 種,其中在蘭州石化公司運(yùn)用比較多的有接觸式(如填料密封和機(jī)械端面密封)和組合式密封(如一般機(jī)泵使用的機(jī)械密封),接觸式的密封是密封中較容易,密封效果也比較好的一種。而非接觸式密封主要用在組合式密封中和大型機(jī)組中,其密封(如汽輪機(jī)的疏齒密封)機(jī)理在相關(guān)論文中有過詳細(xì)介紹,本文主要以機(jī)泵潤滑中常見的密封方式,討論密封對設(shè)備潤滑部分的影響。
以上為FS 型玻璃鋼離心泵的結(jié)構(gòu),其潤滑油箱的結(jié)構(gòu)與蘭州石化公司使用的大多數(shù)機(jī)泵基本相似。零件編號(hào)見表1,自10 號(hào)零件開始到18 號(hào)零件為潤滑油封零件,其主要以接觸式密封為主。而接觸式密封的最大缺點(diǎn)就是壽命較短。
表1 離心泵零件編號(hào)
在FS 型玻璃鋼離心泵結(jié)構(gòu)中,油封主要安裝在SG 油封蓋和軸承封圈上,為了延長使用壽命和適應(yīng)介質(zhì)(一般是潤滑油),油封的制作材料相當(dāng)重要,一般選用強(qiáng)度較大的復(fù)合材料中耐油橡膠材料的骨架密封(如丁腈橡膠、硅膠、氟膠、聚氨酯TPU 等)。
下面就不同種類的油封及其結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析。
圖1 離心泵
首先從最簡單的O 形圈開始,其主要特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單,便于加工,成本低廉,更換簡單;缺點(diǎn)是密封以機(jī)械壓緊為主,接觸面容易老化,不能自動(dòng)調(diào)節(jié)密封間隙(圖2)。一般用在比較容易更換的部位或靜密封部位。其在靜密封部位最為常見,而且密封效果好,但對于動(dòng)密封是一種較廉價(jià)但密封效果較差的密封元件。
圖2 O 形圈結(jié)構(gòu)
Z 形油封在一定程度上克服了O 形圈在轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備軸段密封的缺點(diǎn),可以不用機(jī)械壓緊力而由介質(zhì)壓力自動(dòng)調(diào)節(jié)與軸的接觸力,有效延長密封件的壽命,提高有效密封壽命(圖3)。其在機(jī)械設(shè)備中主要起防塵和密油作用,但對轉(zhuǎn)速和溫度要求苛刻,因?yàn)槠洳牧希ㄒ话銥橄鹉z類材料),溫度一般在-40~+80 ℃。軸與該材料摩擦面較大,生熱也較多,致使材料老化過快,失去原有彈性,使密封失效。
圖3 Z 形油封
將Z 形油封的接觸面積縮小,形成新型的密封,雖然有效地避免了老化問題,但由于接觸面積減小,對介質(zhì)的壓力有一定要求。如蘭州石化公司常用的J 形無骨架油封與U 形無骨架油封以及骨架式橡膠油封(圖4)。
圖4 J 形與U 形油封
J 形與U 形無骨架密封一般要求工作溫度在-40~120 ℃,根據(jù)不同的連接結(jié)構(gòu)選用不同密封。J 形密封比U 形密封更好拆卸和更換。
骨架式橡膠油封(圖5)綜合了以上各密封的優(yōu)點(diǎn),因?yàn)槠洳牧系倪x擇范圍寬、對工作溫度要求更寬松(一般為-40~220 ℃),在保障密封效果的前提下降低了設(shè)備對其自由度的要求,改進(jìn)了對機(jī)械結(jié)構(gòu)的要求。其最大特點(diǎn)是,有效利用介質(zhì)的壓力來做自我密封的調(diào)節(jié),并且采用2 個(gè)線密封,使密封作用更佳?;蛘甙哑渲锌客鈧?cè)的密封面視作隔塵設(shè)計(jì),減小因空氣中粉塵侵入密封面、由摩擦引起的密封失效。
圖5 骨架式橡膠油封
根據(jù)以上對機(jī)泵潤滑油箱兩端的密封分析,可以得出如下結(jié)論。
首先,動(dòng)密封的密封效果和密封方法必定不如靜密封,這是密封里最基本的知識(shí)。也就是說,遇到密封問題首先看是否可以將動(dòng)密封轉(zhuǎn)化為靜密封。例如在雙支撐機(jī)泵上,在機(jī)泵上存在2個(gè)油箱,即最少要3 個(gè)動(dòng)密封和1 個(gè)靜密封;而在一級機(jī)泵上卻只有1 個(gè)油箱,即只用2 個(gè)動(dòng)密封。這樣就減少了一個(gè)動(dòng)密封,而在裝置設(shè)計(jì)時(shí),如果審圖多注意將多級機(jī)泵(需要揚(yáng)程高的機(jī)泵)通過工藝管道的從新選型和設(shè)計(jì),改用單級機(jī)泵,這樣可以為后期的潤滑密封的維護(hù)工作節(jié)省出很多空間。
其次,在機(jī)泵油封選擇方面,要同時(shí)考慮油封成本和性能,避免盲目選型,應(yīng)根據(jù)裝置的條件選擇性價(jià)比合適的油封。
最后,根據(jù)所選的油封對環(huán)境的要求(即對溫度和雜質(zhì)的要求),考慮機(jī)泵安置位置:如果機(jī)泵油封為無防塵設(shè)計(jì),宜安放在較為干凈的地方;如果所選油封對溫度要求苛刻,則應(yīng)放置在環(huán)境溫度較低的位置。
根據(jù)油封的機(jī)構(gòu)特點(diǎn),可以人為地創(chuàng)造更為適宜的環(huán)境,使機(jī)泵油封較好地發(fā)揮作用。
首先,油封為接觸式密封,對雜質(zhì)的要求較為苛刻,只要有很小的雜質(zhì)就可以使密封失效。人為的控制周圍環(huán)境,可以改善油封的工作環(huán)境,如按時(shí)打掃機(jī)泵周圍衛(wèi)生,降低周圍空氣中粉塵雜質(zhì)的侵入,仔細(xì)打掃停用泵的密封處,確保密封處的清潔。定期對潤滑油進(jìn)行更換和對油箱進(jìn)行清洗,這不僅對油封有好處,還對軸承起著至關(guān)重要的作用。
其次,按時(shí)檢查機(jī)泵潤滑油溫,防止超溫使油封老化。檢查時(shí)應(yīng)注意油封處是否有泄漏,如有則要及時(shí)聯(lián)系進(jìn)行處理。
最后,鉗工在安裝密封件時(shí),應(yīng)避免強(qiáng)行安裝,以減少因用力過大造成密封件的損壞。
轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備潤滑管理中,油封雖然看起來不起眼,或者較廉價(jià),容易被忽視,但其作用非常重要,不可小視。如果因這個(gè)小小的、不起眼的油封發(fā)生問題,致使機(jī)泵抱軸,甚至整個(gè)機(jī)泵失去能夠繼續(xù)工作的能力。因此,必須做好油封的潤滑管理工作。