浅析福斯机械密封在大型输油泵上的应用

【摘 要】 为了掌握福斯机械密封在大型输油泵上的应用情况，从福斯机械密封的工作原理、结构特点等方面进行分析，得出福斯机械密封在大型输油泵上应用的相对优势，能够提高输油泵的运行效率和稳定性。

【关键词】 机械密封 密封点

机械密封是输油泵密封的关键部件，机械密封性能的优劣不仅决定着泵运行过程中对输送介质的密封性能，其安装的作业水平也直接影响着泵体的运行工况及机械密封使用寿命。

1 机械密的特性及工作原理

机械密封，是一种常见的泵体轴封装置，其主要工作原理是通过一对或数对垂直于泵轴作相对滑动的端面在流体压力和补偿机构的弹力作用下保持贴合并配以辅助密封而达到阻漏。机械密封与软填料密封比较，有如下优点：（1）密封更为可靠，在长周期的运行中，机械密封状态相对稳定，泄漏量很小，按粗略统计，其泄漏量一般仅为软填料密封的1/100；（2）使用寿命长，在油、水类介质中一般可达1～2年或更长时间；（3）摩擦功率消耗小，泵轴转动时机械密封对泵轴的摩擦功率仅为软填料密封的10%～50%；（4）轴或轴套基本上不会因为密封受摩损；（5）维修周期长，端面磨损后可自动补偿，一般情况下，毋需经常性的维修；（6）抗振性好 对旋转轴的振动、偏摆以及轴对密封腔的偏斜不敏感；（7）适用范围广，机械密封能用于低温、高温、真空、高压、不同转速，以及各种腐蚀性介质和含磨粒介质等的密封。

但其缺点有：（1）结构较复杂，对制造加工要求高，一次性投资高；（2）安装与更换比较麻烦，并要求作业人员有一定的安装技术水平；（3）发生偶然性事故时，处理较困难。

常用机械密封结构如图所示。由静止环（静环）1、旋转环（动环）2、弹性元件3、弹簧座4、紧定螺钉5、旋转环辅助密封圈6静止环辅助密封圈8等元件组成，防转销7固定在压盖9上以防止静止环转动。旋转环和静止环往往还可根据它们是否具有轴向补偿能力而称为补偿环或非补偿环。

机械密封中流体可能泄漏的途径有四种，如图中A、B、C、D四点所示（如图1）。

C、D泄漏通道分别是静止环与压盖、压盖与壳体之间的密封，二者均属静密封（没有相对运动）。B通道是旋转环（动环）与轴之间的密封，在机封实际安装过程中，旋转环（动环）与轴紧密结合，其相对运动可忽略不计，因此，B通道仍然是一个相对静密封。由于密封面没有相对运动，静密封通道相对来说比较容易封堵，一般使用橡胶O形圈或聚四氟乙烯V形圈等静密封元件即可实现有效密封。

A通道则是旋转环与静止环的端面彼此贴合作相对滑动的动密封，它是机械密封装置中的主密封，也是决定机械密封性能和寿命的关键。因此，密封端面的加工精度要求很高，同时为了使密封端面间保持必要的润滑液膜（润滑液膜常为输送介质），必须严格腔制端面上的单位面积压力。如果压力过大，不易形成稳定的润滑液膜，会加速端面的磨损，压力过小，则密封端面间隙过大，泄漏量增加。所以，要获得良好的密封性能又有足够寿命，在安装机械密封时，一定要保证端面单位面积压力值在最适当的范围，对安装的技术水平要求较高。

2 库鄯输油管道库尔勒原油站主泵机械密封技术分析

库尔勒原油站主泵为德国梯森系列输油泵，其机械密封为福斯厂生产产品，型号为UC 4000 HP，规格为5×4U，其设计精巧、加工精度高、密封性能优良（如图2、表1）。

福斯机械密封结构特点为：

（1）密封各部件配合精度高；在机械密封的维修更换过程中，我们发现，福斯厂生产的机械密封静环凸缘（S11）与泵体口环处的配合、动环轴套（S1）与泵轴的配合均十分精密，其精度均在毫米级，其中，动环轴套（S1）与泵轴的配合间隙仅为0.25毫米。虽然高精度的机械配合大大提升了机封性能及使用寿命，但也为安装作业提出了较高的要求。

（2）机械密封动静环加工精细，材料先进，质量过硬，密封本身性能优良；通过对福斯机械密封的实物分析，我们发现相对其他品牌机械密封，福斯厂密封柔性件使用了材质较为先进的氟橡胶材料，大大提升了设备使用寿命，在动静环（S14/S15）与轴套（S1）及凸缘（S11）的结合上也采用了较为先进的设计理念，其独特的动环轴向补偿弹簧（S16）为一体式，有效规避了多弹簧推力不均导致密封面受力不均的问题，大幅提高了动密封的密封性能及寿命，另外，弹簧座（S17）与动环（S15）间的接触采用了唇形密封圈（S4）进行缓冲，既提高了静密封效率，也有效缓解了动环做轴向补偿时弹簧弹力的冲击。

（3）辅助密封设计精巧，静密封面密封位置设置科学；通过对比传统机械密封，我们发现，福斯机械密封在静密封面的密封处理更为科学，静密封点由传统的3处细化为5处，分别为机封动环轴套与泵轴静密封（S19）、动环与弹簧座间的唇形圈静密封（S4）、静环与静环座间的静密封（S71）、静环座与凸缘间的静密封（S13）、凸缘与泵壳间静密封（S18）。这些静密封的合理设置，不但更为有效的控制了静密封点的泄流量，也使得机械密封的各机械连接点结合更为精巧。

以上是我们对机械密封工作原理的浅要理解及对本次作业实物的浅显技术分析，水平有限，难免在分析上存在疏漏和错误，希望大家多多交流，指出我们的不足之处，为我们今后的工作提出宝贵建议。