添加时间：2022-9-30 15:20:09    摘抄：网络

　　摘要：针对柱塞泵盘根密封寿命较短问题，从失效原因进行分析，在通过阅读学习相关文献资料，并结合自身基层工作经历，发现了“13141”盘根密封法，并从密封原理、现场使用、经济效益评价方面进行了综合阐述，从而达到降低油田操作成本，提高注水泵的技术性能。

　　关键词：柱塞泵;密封;寿命;使用价值

　　0 引言

　　长庆油田采油厂现有各类注水泵 220 余台，平均单机年耗填料密封费用高达数万元，柱塞填料密封是油田注水泵普遍采用的一种密封型式，属于压紧式密封，也称为接触型密封。是柱塞泵重要易损件之一，直接影响泵的性能。如何提高柱塞泵填料密封寿命，降低油田生产成本，提高注水泵的技术性能及现场管理水平，保证清洁生产是我们设备管理人员急需解决的问题。下面是一种典型的柱塞填料密封结构(图 1)。

　　它的原理是：旋紧零件 6 调节螺母，产生压紧力作用在零件5 后导向套上，压紧零件 4 填料密封。在压紧力作用下，填料密封与零件 1 柱塞表面和零件 2 密封函体内孔表面产生接触应力。该应力从填料密封安装入口( 与调节螺母接触处 ) 向里逐渐减小。在零件 5 后导向套处接触应力大，此处磨损较快，填料密封失效也常从这里开始。因此，应选择合适的压紧机构，并在安装、使用过程中控制压紧力。

　　1 柱塞泵常规密封方法存在的不足

　　柱塞泵常规密封是柱塞前后各加 1 个导向套，中间为碳铅密封，盘根因变形过大造成的面性接触所产生的高温发热、烧蚀、早期疲劳老化问题，致使盘根寿命大大缩短。

　　这是因为在机械工程的流体密封中，应用软填料对旋转轴和往复式活塞杆的密封，是靠以轴向压缩的方式，使软填料在受到其接触压力时产生径向膨胀，填充到轴和往复活塞杆及密封函之间的空隙，达到密封作用^[1]。

　　2 “13141”盘根组合法结构的革新

　　(1)常规加装法是前后各一个导向套中间 7-8 个盘根，通过查阅资料与反复实践，我们提出了“13141 ：盘根组合法“13141”盘根组合法是指一个导向套三个盘根一个导向套四个盘根一个导向套，通过现场试验密封效果大大提高，盘根寿命从常规加法的 10 天左右提高到 28 天左右，根据泵出口压力不同，寿命有所不同，大大延长了盘根的使用寿命，降低了员工劳动强度，节约了成本^[2]。

　　(2)盘根寿命提高原理分析：对于软填料密封，所施加于压盖的接触压力是当拧紧压盖螺栓时，通过压盖、导向套作用在密封填料上，然后沿着密封函壁和轴杆，从压盖或导向套边第一个密封填料环起向下逐一传导。密封填料所受的压缩程度则因来自于密封函壁和轴上的摩擦力，从近端到远端发生轴向变化。这样加在密封填料环上的接触压力在压盖处的大，远离压盖处的小。而密封填料所密封的流体作用则与接触压力的作用相反，它使密封填料从轴上提升的同时，经导向套将密封填料压向压盖，到压盖处所受的流体压力小。

　　实际上，在密封组件达到理想的密封效果时，是所施加于密封填料上接触压力和密封流体的压力达到平衡状态。这样从密封填料受力考虑，密封填料组件长时，会大大增加施加于压缩密封填料的接触压力，同时产生更大的摩擦阻力，致使很容易产生对密封填料的过度压缩，导致干运行，损坏密封填料和轴套。所以，减小压缩密封填料的接触压力，降低密封填料的应力松弛，能够减小所产生的摩擦力，从而可以提高密封填料的使用寿命^[3]。

　　3 现场使用效果及经济效益评价

　　3.1 现场使用情况

　　“13141”盘根组合法在我区得到了广泛使用，我们首先在 1 台泵上进行实验，选择胡一转站 1#3175PaB3，1 缸、2 缸采用常规密封， 3 缸选用“13141”组合法，保证在同一工况下进行试验对比。经过现场运行试验对比，我们发现 1 缸、2 缸运行 238 h 后密封失效泄露严重，而 3 缸密封正常。在进行更换 1、 2 缸密封后继续跟踪与 3 缸密封法的进行对比，3 缸在使用到 567 h 后发生泄漏，而此时 1、2缸已更换过 2次盘根。我们发现“13141”盘根密封法在胡一转站 1# 泵上的使用寿命与常规密封法寿命提高了 1.38 倍。于是我们在胡一转站全面进行使用，我们统计数据是该站平均盘根使用寿命提高了 1.5 倍。

　　3.2 经济效益评价

　　从表 1 可以看出，胡一转站 4 台注水泵采用“13141”组合法后，盘根平均寿命延长了 367.75 h，寿命提高了约 1.5 倍。单泵盘根数量平均减少 3 根。

　　(1)以目前物资采购站采购的￠ 48 mm 碳铅密封价格为 22 元计，采用常规密封 4 台泵年耗盘根费用为：365*24/245.75*4*22(元) *24( 根 )=75284 元 ;而采用“13141”盘根组合法后 4 台泵年耗盘根费用为：365*24/608.5*4*22(元) *21( 根 )=26604 元。

　　(2)胡一转站 4 台泵采用“13141”组合法较常规密封法年节约费用为：75284(元)-26604(元)=48680 元。

　　(3)通过计算我们看出胡一转站每年节约盘根费用高达 48680 元，经济效益非常可观。我厂现有 220 余台注水泵，若全部采用“13141”盘根组合密封法，将会取得巨大的经济效益，当然各站注水泵根据输送介质不同、出口压力不同，使用寿命会不同^[4]。

　　4 结语

　　“13141”盘根组合密封法，通过现场使用，不仅大大延长了盘根使用寿命，降低员工劳动强度，取得了巨大的经济效益，是降低油田生产成本的有效途径和方法，而且对于油田清洁生产，提高现场设备管理水平起到很大的帮促作用。

　　参考文献：

　　[1] 刘超，魏刚，张国栋，等. 五柱塞泵 [J]. 石油科技论坛，2011(03):64-66.

　　[2] 李越. 柱塞泵的合理使用与故障分析 [J]. 液压气动与密封，2006(04):23-24.

　　[3] 全国化工设备设计技术中心站机泵技术委员会，工业泵选用手册 [M]. 化学工业出版社，1998.

　　[4] 徐绳武. 轴向柱塞泵和马达的发展动向 [J]. 液压气动与密封，2003(04):10-15.

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