试述失效3ZJ型注聚泵密封失效理由和改善措施

摘要：3ZJ型三缸注聚泵是孤东油田三次采油工艺中应用的主要地面设备之一，注聚工艺要求该设备能稳定连续运转。而生产实际中却往往会出现十字头接杆密封失效，失效导致泄漏，轻则造成箱体内润滑油的消耗过快造成能源浪费，运行成本高，重则造成箱体内机油缺失而损坏曲轴、十字头等重要部件。该文从设计、密封件的选择等方面分析了密封失效的原因，并提出了整改措施。
关键词：三缸注聚泵 密封失效 整改措施

1 注聚泵密封失效问题多

3ZJ型三缸注聚泵是孤东油田三次采油工艺中应用的主要地面设备之一，注聚工艺要求注入连续，所以对其注入设备注聚泵的运转可靠性就提出了高的要求，要求该设备能稳定连续运转。而生产实际中却往往会出现十字头接杆密封失效、填料密封失效等问题，而导致泄漏，前者轻则造成箱体内润滑油的消耗过快造成能源浪费，运行成本高，重则造成箱体内机油缺失而损坏曲轴、十字头等重要部件，后者密封失效无疑增加注聚成本。据调查前者密封失效而导致的设备故障占所有运行故障的41%，后者为20%。
3ZJ型注聚泵的十字头与泵的曲轴、连杆等件连接，电机的旋转运动通过曲轴、连杆、十字头等件的共同作用转换为柱塞的往复直线运动（见图1），从而聚合物母液（介质）吸入和排出。我单位原来使用的注聚泵，由于结构设计和生产加工中的问题，在现场使用中经常出现上述的十字头接杆密封失效，影响了产品质量，增加了现场维修工作量。解决十字头接杆密封的泄漏问题，延长其正常运转时间，是提升现场设备管理水平的一项重要工作。

2 注聚泵密封失效的原因分析

生产厂家在注聚泵的设计、制造、使用和维护的实践中，通过对注聚泵的润滑机理、十字头密封的密封机理和密封件的结构的研究和分析，认为导致十字头接杆密封泄漏的主要原因有以下五个方面：

2.1 十字头滑道设计不合理

十字头滑道是一圆形通道，十字头在里边往复运动时，就象活塞的运动。机油通过上部油池注入滑道，达到润滑十字头的功效。而一部分多余的机油会集聚在十字头前端，十字头向前运动时，进入滑道前端的机油也被向前推挤，到达最前端时，被推挤的机油只能有两个去处：一是通过十字头和滑道的间隙向回流，二是通过接杆密封处向外漏。因十字头和滑道配合间隙较小，只能流回很少一部分，大部分从接杆密封处泄露出去，造成了接杆密封的失效（见图2）。

2.2 接杆密封件选择不合理，结构不适应往复运动

十字头接杆处的密封形式因结构和尺寸的原因，不能采用多级填料的形式，而采用油封密封的形式。十字头的运动是往复运动，且往复运动的频率较高，达到200min-1，其线速度为0.25m/s。原设计为了降低成本，选用了旋转用密封圈，且材料为橡胶，虽采用双密封因其本身结构不适应往复运动，在使用中仍出现泄漏。

2.3接杆在加工装配过程中划伤，在运转中将密封件拉伤造成泄漏

接杆本身精度要求较高，特别是表面粗糙度要在Ra0.8μm以上。如果在加工、装配和周转过程中不注意，造成表面磕碰和划伤，那么泵在运转中，接杆就会将密封件的密封唇口拉伤从而造成泄漏。

2.4 曲轴或箱体加工尺寸出现偏差，造成接杆偏磨

注聚泵对曲轴和箱体的加工精度要求非常高，稍有偏差就会造成接杆与箱体不对正，从而使接杆与油封偏磨，造成油封磨损加快，失去密封作用。

2.5.润滑油脏或者润滑油选择不合理

注聚泵经常长期运转，润滑油中会带有构件磨损的铁屑等杂质，此类硬质杂质会对油封造成较大损伤，出现漏油现象。同时润滑油粘度太低也会造成油封漏油。

3 整改措施及效果

针对以上造成接杆密封泄漏的三个因素，在注聚泵的设计和制造中进行了以下改进和控制：

3.1 在十字头滑道末端底部开设泄油通道，消除接杆密封处机油外泄的压力

在十字头滑道末端底部开设一个长槽孔，该长槽孔的轴向尺寸以不影响十字头的往复运动和接杆的密封要求，从减小泵体尺寸出发尽量要短；横向的长度则要依据油位的高度而定。按照曲轴在正常运转时能够将机油甩到十字头滑道上部的油池中为准，长槽孔横向须不低于运转中的油位高度（见图三）。
该通道的开设，使得十字头前冲到末端时，滑道内存留的机油绝大部分

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从下部通道中排走，接杆密封处仅有很少一部分作为润滑之用，而不会出现泄漏的可能。

3.2 控制油位的高度，使得既能满足各部件润滑的需要，又不会过多而影响接杆处的密封

如前所述，油位的高度在保证泵在运转中曲轴能将机油甩到十字头滑道上部的油池中去的前提下，尽量要低。这样可使滑道末端的长槽孔横向尺寸小，以免影响滑道的强度。

3.3 选取适合注聚泵往复运动要求的密封件保证接杆密封的可靠性

根据注聚泵在运转中接杆作较高频次的往复运动的特点，排除使用旋转密封圈的可能，选用适合注聚泵往复运动要求的高性能的“孔用YX形密封圈”（JB/ZQ/4264-1997），材料采用聚丙烯酰胺。
选用高性能的孔用YX形密封圈，即使注聚泵加油时一旦不注意，油位超过要求高度，因为密封圈的密封性能，也会保证机油不会从接杆处泄漏。

4 结束语

针对注聚泵密封失效的问题，要科学分析产生的原因，有针对性地采取改进措施。通常采取的有效措施有三方面：在十字头滑道末端底部开设泄油通道，消除接杆密封处机油外泄的压力；控制油位的高度，使得既能满足各部件润滑的需要，又不会过多而影响接杆处的密封；同时选取适合注聚泵往复运动要求的密封件保证接杆密封的可靠性。
参考文献
余庆东.三柱塞往复注聚泵连杆密封部位改造.国外油田工程 >> 2005年21卷6期.
作者简介：杨庆军（1969.08-），男，高级技师，长期从事注聚技术管理工作。