装备空间
热水循环泵机械密封失效的改进
口侯志全／中国石油塔西南勘探开发公司
ｒｆ１出作业区供热站以蒸汽为热源， ７出经换热器将处理合格的软化水加
热后，再利用热水循环泵加压，然后送 往各装置，满足生产需要，在这一循环
系统中，热水循环泵起着非常重要的作
用，是整个系统的“心脏”，但由于润
滑不充分、温度过高等原 ，经常出现 泄漏现象，经检查多为机械密封失效。
密封失效原因
供热站热水循环泵机械密封原设 计采用平衡型背靠背双封排列形式。介
质侧机械密封动环材质为ＳｉＣ，静环为
硬质合金。大气删机械密封动环材质为
浸树脂碳石墨，静环为硬质合金，动、 静环辅助密封圈材质均为氟橡胶。密封
液采用循环冲洗加换热加充压方式。
经巡检长时间观察发现，该泵机 械密封在泄漏失效前有很长一段时间泄
漏量维持在２．５ｉ￥左右／ｒａｉｎ。大部分由
大气端机械密封泄漏造成，而介质端机
械密封没有泄漏，无论何种季节，大气 侧机械密封腔体外表面温度部很高，一
般均在８ｓ．ｓ℃以上，大气侧机械密封摩
擦副表面温度应当更高。每次检修发现 机械密封损坏的部位均为大气删动静环
的辅助密封圈变形溶胀，以及浸树脂碳
石墨动环摩擦副表面树脂析出并发生碳 化。石墨动环超过许用温度（１（）５℃）
时会发生表面碳化现象，而氟橡胶制成
的辅助密封幽在超过许用温度后也会迅
速老化溶胀失弹。据此认为高温是造成 无法使摩擦副表面保持一定厚度的稳定
液膜，故导致泄漏。高温是大气侧机械 密封外泄漏的主要原【大ｌ。
密封改进
结构改进我们认为，采取在摩擦
副端面开槽的形式来强化润滑和冷却可 有效解决此问题。摩擦副内的液膜压力
由流体本身产生，在摩擦副端面形成热
流体动力效应。当密封环旋转时，槽能
够使液体很好地冷却距它较远的密封表
面，使摩擦副端面表面保持一定匣度的
稳定液膜。因此，随着密封面载荷和滑
动速度的增加，摩擦系数反而减小。
这种机械密封的热流体动力效应
油封常见失效原因分析及改善
一、唇部泄漏（内径）
失效项目 失效模式 失效起因 建议措施
唇部磨损 轴表面粗糙度过大 唇部磨损大，在磨损面上有圆周方向的条纹。 表面粗糙度超出标准值的Ra=0.2~0.8μm，导致异常磨损。 修正轴的表面粗糙度符合标准值Ra=0.2~0.8μm。
指定轴的表面粗糙度更换。
润滑不足 唇部磨损大，磨损面失去光泽。 润滑油不足，造成唇部干摩擦，产生异常磨损。 补充润滑油至指定量再旋转。
内压大 唇部磨损大，有凹槽。 压力超出油封设计值。 改用耐压型油封。
设通气孔使成为不带压力的结构。
异物卡咬 唇部磨损大，有条纹和凹槽。 泥沙与灰尘附着在轴与油封唇部，造成唇部卡咬。 装配时轴与油封上不要沾染上泥沙与灰尘。
装配环境恶劣时，在油封上加上防尘唇的设计。
唇部硬化 润滑不足 唇部光滑、有光泽，唇部硬化表面发生龟裂。 润滑油不足，造成唇部干摩擦，产生异常磨损。 补充润滑油至指定量再旋转。
异常高温 唇部光滑、有光泽，唇部硬化表面发生龟裂。 温度超出油封设计值。 改用耐热性良好的橡胶材料。
唇部温升超出橡胶的耐热极限。 避免唇部温升过高。
内压大 唇部接触面宽大、有光泽，唇部硬化表面发生龟裂。 压力超出油封设计值。 改用耐压油封。
设通气孔使成为不带压力的结构。
唇部偏磨损 倾斜安装 唇部与轴接触宽度不均匀对称。 装配尺寸太小，勉强安装，造成油封倾斜。 使用适合尺寸的装配孔。
装配孔未倒角，勉强安装，造成油封倾斜。 将装配孔倒角，尺寸适当
没有适当的装配工装。 选用合适的装配工装
安装偏心 唇部与轴接触宽度不均匀对称。 轴与装配孔的中心在移位的状况下安装及运转。 提高轴与装配孔的通信度。
唇部软化 唇部材料不适合 唇部膨胀、软化 润滑油与橡胶不适合，造成唇部膨胀、软化。 改用适当的润滑油
改用适当的橡胶材料
油封腰部破损 组装不良
油封腰部有龟裂 在组装时压坏唇部而使腰部产生龟裂。 使轴与装配孔同心，注意装配。
高温热水泵机械密封失效分析及对策
张
（中海油深圳分公司 超
广东深圳５１８０００）
［摘 要］分析了高压聚乙烯高温热水泵机械密封失效的原因，并抓住主要原因制定对策，解决了机械密封失效频繁的问题。
［关键词］机械密封失效渗碳
中图分类号：ＴＧ１５６．８＋１ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００９—９１４Ｘ（２０１０）１２～００１７一Ｏ１
ｐ－４２７８是高压聚乙烯装置的反应器热水泵，为单级悬臂式离心泵，白２００５
年以来，该泵运行极不正常，主要表现为机械密封泄漏．为此根据该泵运行及检
修记录，采用排除法，对该泵的机械密封故障进行分析，并采取了相应的改造措
施。 １原因分析过程 该泵的工艺作用是输送热水到反应器夹套，为反应提供热量．机封泄漏量
过大，将会导致输送压力波动，影响装置的正常运行，导致装置停车，造成经济 效益下降。通过对维修记录和现场实物分析，对该离心泵机封泄漏原因进行分
析。
１ １原因一机封弹簧损坏
弹簧是机械密封的主要构件之一，机械密封的动环在弹簧力和介质压力的
作用下，与静环的端面紧密贴合，并发生相对滑动，阻止了介质沿端面间的径向 泄漏。弹簧一旦失效，弹簧比压就下降，就会造成动环与静环贴合面分离，引起
泄漏。该泵机械密封为多弹簧式机械密封．弹簧标准长度为１３．ＯＯｍｍ±０．２ｍｍ，
多次检修对弹簧进行检查与测量，弹簧长度介于１２．９６ｍｍ与ｌ３．ＯＯｍｍ之间，且 均发现发现弹簧断裂，磨损．因此，弹簧损坏不是造成该机封泄漏的原因。
１ ２原因二中间冷却器换热效率低，机械密封冲洗不正常
冲洗水的作用是即时带走动静环摩擦产生的热量，并冲洗磨合部位产生的
碎屑，降低磨损速度。该泵密封端面采用内冲洗方式，如图１所示，从泵出口管 线引出的高温水，经中间冷却器冷却后注入密封腔，对密封进行冲洗冷却，检修
人员对冷却水管线进行检查，冷却器冷却水出入口阀均打开，换热器管均无堵
塞现象，冷却水量充足，测量冷却水水温符合设计要求，冷却器换热效率正常． １ ３原因三轴承损坏
伽石油／化Ｉ通用机械 Ｇ，￣Ｉｉｎ Ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ＆Ｃｈｅｍｉｃａｌｈｕｈｍｏ
【摘要】通过对热介质循环泵 由于轴承失效导致电动机扫膛的故 障，引起人们在设备安装维护方面的 警惕，进而避免类似故障的发生。 【关键词ｌ轴承 振动 失效 装配间隙 故障诊断热介质循环泵
热介质循环泵是海上某采油平
台锅炉发电系统的一台重要设备。该 设备为电动机驱动单级离心泵，电动 机采用免维护轴承。该设备从２００５年 实施状态监测（离线定期监测）技术
以来有计划地进行过更换轴承、对中 等维修措施，未出现过突发故障导致 停机，给平台生产带来了很大的经济 效益。２００９年ｌ０月在对该设备进行振 动监测的过程中，发现电动机振动值 较前一次测量有所增加，加速度包络 频谱中出现轴承故障频率，未引起足 够重视，两天之后由于轴承失效导致 电动机扫膛，设备停运。后对轴承做
失效分析，轴承失效的根本原因是轴 承内圈与轴之间发生了相对运动，瞬
籼 ｌ 间产生高温超过２６０℃，导致免维护轴承内润滑脂炭化，轴承处于“无 润滑”状态，滚动体与滚道之间产生剧烈摩擦，滚动体变形、保持架断 裂，进而电动机转子下沉，与定子发生碰撞，设备故障停机。
一 设备信息
（１）设备测点布置测点１～４如图１所示。
１ 一
１ ｌ ｌ。 ４ Ｉ２ ３ ／ ／ ＼ ／ ＼ Ｊ ｌ
图１设备测点布置 （２）电动机参数 型号为１ＬＡ５２０７ｚＡＡ９０—２，功率为３７ｋＷ，额定
电流为６８Ａ，转速为２ ９５０ｒ／ｍｉｎ，轴承型号为６２１２－－２Ｚ／Ｃ３，防爆等级：
Ｅｘｄ１ＩＢＴ４ＩＰ５６。
二、测试过程及故障分析
２００９年１０月对该设备电动机进行了测试，从当时监测的数据来看，
电动机驱动端加速度包络值上升明显，速度值也有所升高，且频谱中轴 承故障频率明显；电动机非驱动端值和上次测量没有明显变化。两个月
内测量数据对比见下表。
电动机振动数据表 石油／化Ｉ通用机械 Ｃ，Ｍ ｍ Ｐｍ Ｈｎｌ＆Ｃｈｅｍｉｃａｌ ｌｎｄｕｓ
