李鵬 劉鑒洋

（1.浙江信匯合成新材料有限公司 浙江嘉興 314201

（2.遼陽(yáng)市鍋爐壓力容器檢驗(yàn)研究所 遼寧遼陽(yáng) 111000）

一、前言

雙端面集裝式機(jī)械密封已經(jīng)廣泛應(yīng)用于化工生產(chǎn)的攪拌器裝備中。與單端面機(jī)械密封相比，雙端面機(jī)械密封密封性能好。在化工一些重點(diǎn)場(chǎng)合，可有效地防止危險(xiǎn)、有毒、易燃、易爆物質(zhì)的泄漏，具有高性能保險(xiǎn)作用。

在我廠合成丁基橡膠裝置中，帶攪拌的反應(yīng)器內(nèi)工藝介質(zhì)存在深冷（-100℃左右）、含懸浮顆粒性（膠粒）等特點(diǎn)，這對(duì)機(jī)械密封的性能提出很高要求。

二、現(xiàn)狀分析

1.我廠聚合釜、脫氣釜、氣提釜均為底攪拌，機(jī)械密封為EKAT O背靠背雙端面機(jī)械密封ESD 34GD系列，反應(yīng)器基本參數(shù)如表2.1。

表2.1 反應(yīng)器基本參數(shù)表

2.所有攪拌釜在開(kāi)車初期，機(jī)械密封并沒(méi)有頻繁泄漏。

3.攪拌釜所用機(jī)械密封絕大多數(shù)均為一級(jí)密封先于二級(jí)密封失效。并且拆解情況多為：聚合釜機(jī)械密封動(dòng)靜環(huán)碎裂，動(dòng)密封面常挾帶膠液；脫氣釜機(jī)封前端進(jìn)膠，并且動(dòng)靜環(huán)碎裂。

4.聚合釜機(jī)械密封O型圈曾多次更換耐低溫材質(zhì)，并沒(méi)有明顯降低泄漏率。

5.泄漏多發(fā)生在反應(yīng)釜間歇停釜再開(kāi)時(shí)，并且伴隨釜內(nèi)物料切換有溫度變化的情況。

三、原因分析

1.聚合釜因長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)行，機(jī)械密封前沿軸各點(diǎn)輔助密封發(fā)生磨損，物料在重力作用下的泄漏逐漸增大。當(dāng)PLAN32方案按照設(shè)計(jì)沖洗量已經(jīng)無(wú)法阻止深冷的聚合進(jìn)料沿軸泄漏時(shí)，隨著冷物料的積累，機(jī)械密封一級(jí)密封材料發(fā)生冷脆硬化，最終在啟停切換的機(jī)械載荷作用下發(fā)生動(dòng)靜環(huán)的脆裂。

2.脫氣釜和汽提釜因?yàn)殚L(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)行，軸帽密封隨軸轉(zhuǎn)動(dòng)發(fā)生磨損，最終內(nèi)徑增大，其泄漏通道增大。膠粒水最終由此沿軸泄漏至一級(jí)密封端面。膠粒積聚在一級(jí)端面，甚至堵塞PLAN32沖洗管線，最終潤(rùn)滑不良的一級(jí)密封動(dòng)靜環(huán)發(fā)生磨損或者斷裂，從而導(dǎo)致機(jī)械密封泄漏。

總之，損壞原因可以歸納為：由于工藝物料的特殊性，設(shè)計(jì)的沖洗方案并沒(méi)有達(dá)到理想的清潔和潤(rùn)滑效果，使一級(jí)密封的密封環(huán)境惡化，最終導(dǎo)致密封失效。

四、對(duì)應(yīng)措施

在不改變機(jī)械密封結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，在機(jī)械密封壓蓋板的外側(cè)端上測(cè)繪制作節(jié)流襯套，使該套（或軸）的周圍形成限制性密合間隙，并布置潔凈的沖洗物料。

沖洗物料布置要求有：1沖洗物料與釜內(nèi)物料親和并潔凈，多采用反應(yīng)溶劑或稀釋劑。2沖洗物料溫度與釜內(nèi)溫度相近，使得PLAN32沖洗進(jìn)釜后，不會(huì)發(fā)生強(qiáng)烈傳質(zhì)傳熱，進(jìn)而影響反應(yīng)進(jìn)行。3對(duì)節(jié)流襯套與軸的間隙與沖洗物料的沖洗量進(jìn)行校核。節(jié)流襯套與軸的配合間隙越大，則需要更大的沖洗量，增加物耗或者影響反應(yīng)；配合間隙過(guò)小，則可能易于造成軸與襯套的磨損或者使PLAN32沖洗壓力增大。另外，運(yùn)行溫度與節(jié)流襯套的選材也影響配合間隙選取。4節(jié)流襯套可做成迷宮密封或螺旋密封的形式。

表4.1顯示我廠對(duì)沖洗物料與節(jié)流襯套與軸配合間隙的選擇方案。

表4.1 沖洗物料基本參數(shù)表

五、效果對(duì)比

1 節(jié)流襯套的改造大大降低了攪拌器機(jī)械密封泄漏率，延長(zhǎng)了機(jī)械密封使用時(shí)間。聚合釜2012年改造前泄漏13臺(tái)次，2013年改造后為2兩次。脫氣釜、汽提釜2012年改造前泄漏7臺(tái)次，2013年改造后全年未發(fā)生泄漏。

2 檢修次數(shù)的減少降低了維修費(fèi)用。僅考慮聚合釜保冷拆裝費(fèi)用和各釜機(jī)械密封維修更換密封件的備件費(fèi)用，對(duì)比2012年和2013年聚合釜、脫氣釜、汽提釜檢修節(jié)省費(fèi)用約63萬(wàn)元。

3 對(duì)于聚合釜、脫氣釜、汽提釜來(lái)說(shuō)，增設(shè)節(jié)流襯套的檢修方法要大大易于大修抽軸更換軸帽密封，提高檢修效率。

結(jié)論

在反復(fù)實(shí)踐中，我們認(rèn)識(shí)到機(jī)封泄漏的根本原因在于一級(jí)密封潤(rùn)滑和清潔條件惡化。機(jī)封前增設(shè)節(jié)流襯套并加沖洗的方法簡(jiǎn)單解決了該問(wèn)題，并在鹵化丁基裝置高腐蝕性物料的攪拌釜中得以推廣。

[1]付平,常德功.密封設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2009.

[2]API682-3rd.用于離心泵和回轉(zhuǎn)泵的泵-軸封系統(tǒng)[S].美國(guó)石油學(xué)會(huì),2004.

[3]JB/T4127.1-1999.機(jī)械密封技術(shù)條件[S].國(guó)家機(jī)械工業(yè)局,1999.