高永亮　田岳　刘庆亮
（金川集团股份有限公司检修分公司）

　　摘　要：本文通过德国KKK公司生产的SFL16A型风机轴承箱密封处漏油故障，讨论了大型旋转类设备轴承箱径向直通齿形密封处漏油故障分析及技术改进。
　　关键词：轴承箱；直通式迷宫齿形密封；漏油；毛毡
　　1、前言
　　金川集团股份有限公司化工厂35万吨硫酸系统SO₂风机系2006年投入运行。该风机由德国KKK公司生产，型号为SFL16A，输出功率3650KW，Z大转速3200r/min。该风机的主要作用是将冶炼烟气引入制酸系统的各个工序，以完成工艺的需求。该风机自2010年9月开始出现轴承箱密封处润滑油渗漏现象，且随着风机运行，润滑油渗漏现象逐渐加剧。至2014年，轴承箱润滑油漏油现象已经影响到风机的稳定运行，需要生产操作人员定期添加风机润滑油，以维持润滑油路的正常油位及油压。
　　大型旋转轴设备轴封处漏油问题普遍存在，尤其是大直径风机在这方面的问题尤为突出。一些风机自投入使用以来，泄漏问题严重，一直得不到有效解决，既造成了经济浪费又污染环境、严重威胁安全正常生产。已成为急待解决的科研课题。
　　2、轴承箱漏油的原因分析
　　该风机轴承箱漏油部位位于轴承箱密封处，轴承箱内润滑油沿轴颈渗漏。35万吨风机轴承箱密封采用径向直通式迷宫齿形密封，密封材质为铝制合金。 　　直通式迷宫齿形密封的原理；直通式迷宫齿形密封被做成各种形状的曲折通道，通过增加润滑油流动的局部动能损失来减少润滑油的泄漏量。润滑油从高压侧以极高的流速流经节流窄缝，再进入迷宫腔膨胀，随后，流体在空腔内产生强烈漩涡，使能量耗散，从而降低压力，以消耗流体流经窄缝形成的动能，在进入下一个密封齿之前，动能部分转化为压力，使得压力略微升高。接着，流体进入下一个密封齿，流束再次收缩，如此循环，使压力阶梯式下降，如此经过多次节流和膨胀产生阻力，阻止流体向外泄漏，借以达到密封的目的。
　　经分析，引起漏油现象的原因为风机运行造成密封的正常磨损，且现用密封为国产化备件，与原有备件在外形上存在差异（原装备件为燕尾形式，国产化备件为直角边形式），经风机长期运行与拆装，产生密封变形、与转子之间间隙增大等现象，致使密封不良，引起漏油。 　　35万吨风机轴承箱密封结构如上图所示，由两组齿型环状密封和内、外密封挡板组成。密封牙顶与转子主轴面有极小的间隙，使密封组件内部形成节流窄缝和迷宫腔体。当轴承箱内润滑油以极高的流速流经节流窄缝，再进入迷宫腔，以消耗润滑油流经窄缝形成的动能，如此经过多次截流产生阻力，阻止润滑油向外泄漏。
　　在风机转子吊出前，使用塞尺测量两端密封牙顶与转子轴面间隙（轴承箱结合面处）分别为1.10mm/1.05mm，此数值远大于风机运行时转子跳动量0.15-0.20mm。实际上，由于风机长周期运行，长时间的高温环境与油脂侵蚀，再加上检修更换的转子之间轴径存在一定的制造误差，使得密封牙顶部出现腐蚀或摩擦损耗，导致密封牙顶与轴面间隙增大，密封的截流效果降低，Z终导致漏油。
　　3、造成直通式迷宫齿形密封失效的因素
　　3.1、密封设计不合理
　　该风机在以往的检修中更换过齿形密封的密封条，在密封条加工时，技术人员因考虑密封条强度，设计的密封条迷宫腔体较小，使得流体进入腔体后不能产生有效漩涡，进而造成流体动能不够能有效释放，Z终导致润滑油渗漏。
　　3.2、长周期运行的正常磨损
　　由于风机是整个制酸系统中提供烟气动能的关键设备，长周期的运行势必造成风机轴承箱密封部件的正常磨损；在风机运行初期，由于风机转子主轴表面与直通式迷宫密封牙顶间隙较小，一般保持在0.15~0.30mm以内。但随着风机运行及风机检修更换转子，转子主轴轴颈的加工偏差，导致转子主轴与密封牙顶磨损造成间隙增大，Z终导致漏油现象。
　　3.3、润滑油对密封牙顶的油蚀
　　风机润滑油长期使用发生变质，产生酸性物质，或风机长期处于酸性烟气环境，造成酸性物质混入润滑油，导致润滑油腐蚀密封表面，从而造成密封牙顶与转子主轴间隙增大，产生漏油。
　　4、改进方案
　　由于轴承箱迷宫式密封无备件，且铝制合金材质的密封易变型，不能进行调整。因此，通过讨论，决定在外密封挡板与轴承箱体之间加环形毛毡，利用毛毡的缩绒、抗震特性，起到进一步封油作用。
　　毡圈密封的设计结构非常简单且形式较多，能适应的轴转速的范围很广，并且在安装时与轴的表面形成紧密的接触而不会产生很大的接触压力。设计时密封腔底部挡环与轴之间的实际运转间隙必须严格控制。一般间隙在0.25~0.40mm以内，否则毡圈磨损严重。35万吨风机改造如下图所示： 　　轴承箱外密封挡板是通过螺丝与轴承箱固定的，拆卸外密封挡板，并清理油渍、杂质。将毛毡剪裁成半圆环型，分别加在轴承箱上、下挡板之间。毛毡顶部高出密封牙顶约1.5mm，使毛毡起到进一步封油作用。应用此方法，可能会使转子高速转动过程中与毛毡摩擦产生热量，使转子轴表面温度升高，因此，需要风机运行后不断进行监测，防止轴温过高。 　　5、运行状态分析及结论
　　SFL16A型风机未带烟气试车，风机转子转速1836r/min，风机各项数据正常，运行平稳，轴承箱风机端密封处无漏油现象。SFL16A型风机带烟气运行，风机转子转速2781r/min，风机各项数据正常，运行平稳，轴承箱风机端密封处无漏油现象。综上所述，风机运行时，润滑油经过直通式齿形密封的减压后，在毛毡进一步作用下，达不到渗漏所需的压力条件。由此可见，具有弹性、耐磨特性的毛毡可以适用于高速旋转设备的密封，取得了一定效果。
　　由于大轴径的引风机功率较大，叶轮较大，任何改进方案都必须审慎从事，三思而后行。要反复考虑改造后可能带来的意外不良后果。如轴温是否会增高，摩擦阻力是否会增大，功耗是否增大等。起动前，必须先盘车，严格按操作规程进行操作。
　　参考文献
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　　[2]罗敏.锯齿型径向迷宫密封的数值模拟[J].大庆石油学院学报，2001，25（4）：76-78
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