油封对转动设备润滑的作用

张之新，板 俊

（中国石油兰州石化公司，甘肃兰州 730060）

在转动设备管理工作中，相关技术人员通常认为所有设备都是具有它的生命，就如同人一样。对于转动设备而言，在其操作与维护的工作中，最主要的就是润滑问题了。转动设备润滑相当于人们每天所要摄取的食物和水，否则就无法生存。设备缺少润滑，它的生命一样会结束。所以对于转动设备而言，设备润滑管理是维护工作的首要问题。

要搞好转动设备润滑管理，先要仔细了解和认真分析设备润滑部位的结构，从而根据润滑部位得出润滑方法，最后制定实施方法和维护方案。

自润滑机泵或润滑脂泵，其运行平稳性和寿命一般较好，但凡是用润滑油进行润滑的机泵其返修率等都较差。所以，需要加强对转动设备润滑管理的针对性，并且有很多地方可以改善。

1.1 转动设备润滑部位结构

流体动密封按类别可以分为接触式、非接触式、组合式和封闭式4 种，其中在兰州石化公司运用比较多的有接触式（如填料密封和机械端面密封）和组合式密封（如一般机泵使用的机械密封），接触式的密封是密封中较容易，密封效果也比较好的一种。而非接触式密封主要用在组合式密封中和大型机组中，其密封（如汽轮机的疏齿密封）机理在相关论文中有过详细介绍，本文主要以机泵润滑中常见的密封方式，讨论密封对设备润滑部分的影响。

以上为FS 型玻璃钢离心泵的结构，其润滑油箱的结构与兰州石化公司使用的大多数机泵基本相似。零件编号见表1，自10 号零件开始到18 号零件为润滑油封零件，其主要以接触式密封为主。而接触式密封的最大缺点就是寿命较短。

表1 离心泵零件编号

1.2 转动设备油封结构及特点

在FS 型玻璃钢离心泵结构中，油封主要安装在SG 油封盖和轴承封圈上，为了延长使用寿命和适应介质（一般是润滑油），油封的制作材料相当重要，一般选用强度较大的复合材料中耐油橡胶材料的骨架密封（如丁腈橡胶、硅胶、氟胶、聚氨酯TPU 等）。

下面就不同种类的油封及其结构进行分析。

图1 离心泵

首先从最简单的O 形圈开始，其主要特点是结构简单，便于加工，成本低廉，更换简单；
缺点是密封以机械压紧为主，接触面容易老化，不能自动调节密封间隙（图2）。一般用在比较容易更换的部位或静密封部位。其在静密封部位最为常见，而且密封效果好，但对于动密封是一种较廉价但密封效果较差的密封元件。

图2 O 形圈结构

Z 形油封在一定程度上克服了O 形圈在转动设备轴段密封的缺点，可以不用机械压紧力而由介质压力自动调节与轴的接触力，有效延长密封件的寿命，提高有效密封寿命（图3）。其在机械设备中主要起防尘和密油作用，但对转速和温度要求苛刻，因为其材料（一般为橡胶类材料），温度一般在-40～+80 ℃。轴与该材料摩擦面较大，生热也较多，致使材料老化过快，失去原有弹性，使密封失效。

图3 Z 形油封

将Z 形油封的接触面积缩小，形成新型的密封，虽然有效地避免了老化问题，但由于接触面积减小，对介质的压力有一定要求。如兰州石化公司常用的J 形无骨架油封与U 形无骨架油封以及骨架式橡胶油封（图4）。

图4 J 形与U 形油封

J 形与U 形无骨架密封一般要求工作温度在-40～120 ℃，根据不同的连接结构选用不同密封。J 形密封比U 形密封更好拆卸和更换。

骨架式橡胶油封（图5）综合了以上各密封的优点，因为其材料的选择范围宽、对工作温度要求更宽松（一般为-40～220 ℃），在保障密封效果的前提下降低了设备对其自由度的要求，改进了对机械结构的要求。其最大特点是，有效利用介质的压力来做自我密封的调节，并且采用2 个线密封，使密封作用更佳。或者把其中靠外侧的密封面视作隔尘设计，减小因空气中粉尘侵入密封面、由摩擦引起的密封失效。

图5 骨架式橡胶油封

2.1 密封结构选取

根据以上对机泵润滑油箱两端的密封分析，可以得出如下结论。

首先，动密封的密封效果和密封方法必定不如静密封，这是密封里最基本的知识。也就是说，遇到密封问题首先看是否可以将动密封转化为静密封。例如在双支撑机泵上，在机泵上存在2个油箱，即最少要3 个动密封和1 个静密封；
而在一级机泵上却只有1 个油箱，即只用2 个动密封。这样就减少了一个动密封，而在装置设计时，如果审图多注意将多级机泵（需要扬程高的机泵）通过工艺管道的从新选型和设计，改用单级机泵，这样可以为后期的润滑密封的维护工作节省出很多空间。

其次，在机泵油封选择方面，要同时考虑油封成本和性能，避免盲目选型，应根据装置的条件选择性价比合适的油封。

最后，根据所选的油封对环境的要求（即对温度和杂质的要求），考虑机泵安置位置：如果机泵油封为无防尘设计，宜安放在较为干净的地方；
如果所选油封对温度要求苛刻，则应放置在环境温度较低的位置。

2.2 密封部位维护

根据油封的机构特点，可以人为地创造更为适宜的环境，使机泵油封较好地发挥作用。

首先，油封为接触式密封，对杂质的要求较为苛刻，只要有很小的杂质就可以使密封失效。人为的控制周围环境，可以改善油封的工作环境，如按时打扫机泵周围卫生，降低周围空气中粉尘杂质的侵入，仔细打扫停用泵的密封处，确保密封处的清洁。定期对润滑油进行更换和对油箱进行清洗，这不仅对油封有好处，还对轴承起着至关重要的作用。

其次，按时检查机泵润滑油温，防止超温使油封老化。检查时应注意油封处是否有泄漏，如有则要及时联系进行处理。

最后，钳工在安装密封件时，应避免强行安装，以减少因用力过大造成密封件的损坏。

转动设备润滑管理中，油封虽然看起来不起眼，或者较廉价，容易被忽视，但其作用非常重要，不可小视。如果因这个小小的、不起眼的油封发生问题，致使机泵抱轴，甚至整个机泵失去能够继续工作的能力。因此，必须做好油封的润滑管理工作。