【摘要】腈綸回收裝置結(jié)晶系統(tǒng)供料槽側(cè)攪拌器軸封隨主機(jī)一同進(jìn)口，在使用過(guò)程中出現(xiàn)非預(yù)期失效。通過(guò)分析對(duì)進(jìn)口密封進(jìn)行國(guó)產(chǎn)化改造，滿足了現(xiàn)場(chǎng)使用要求，使用效果良好，有效地保證了生產(chǎn)設(shè)備的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

【關(guān)鍵詞】供料槽；機(jī)械密封；國(guó)產(chǎn)化

1、進(jìn)口機(jī)械密封失效分析

1.1密封運(yùn)行工況

腈綸回收裝置的結(jié)晶系統(tǒng)供料槽的工藝技術(shù)參數(shù)見(jiàn)表1。

該攪拌軸處于側(cè)入式懸臂狀態(tài)，臂長(zhǎng)為600mm，故容易產(chǎn)生振動(dòng)，而機(jī)械密封對(duì)振動(dòng)很敏感，容易造成密封失效。

供料槽內(nèi)的介質(zhì)為硫氰酸鈉溶液和硫酸鈉溶液。硫氰酸鈉是一種有毒化工原料；硫酸鈉是含氧酸的強(qiáng)酸強(qiáng)堿鹽，對(duì)眼睛和皮膚有刺激作用，低毒。兩者都具有腐蝕性。在生產(chǎn)過(guò)程中，還會(huì)有硫酸鈉晶體不斷析出，達(dá)到去除硫氰酸鈉溶液中的硫酸鈉的目的。

1.2密封失效分析

原進(jìn)口供料槽攪拌器機(jī)械密封為沿軸向面對(duì)面布置的雙端面集裝式機(jī)械密封。隔離液為清水，壓力為0.4MPa。密封使用時(shí)間不長(zhǎng)即出現(xiàn)密封泄漏，并有白色粉末析出。解體該密封件檢查后發(fā)現(xiàn)：

（1）介質(zhì)側(cè)密封的彈簧出現(xiàn)碎斷和扭曲

原因分析：介質(zhì)側(cè)密封的軸套與動(dòng)環(huán)之間采用了撥叉方式來(lái)傳遞轉(zhuǎn)矩，但彈簧座與軸套之間未設(shè)置傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，僅依靠彈簧的彈力、密封隔離液壓力、介質(zhì)壓力共同作用于彈簧座上所形成的合力迫使彈簧座壓緊在軸套上，隨軸套同步轉(zhuǎn)動(dòng)。顯然這種傳動(dòng)方式很不可靠，在實(shí)際應(yīng)用中，當(dāng)軸套帶動(dòng)動(dòng)環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，彈簧座與軸套之間卻產(chǎn)生了相對(duì)運(yùn)動(dòng)，從而造成彈簧扭曲和斷裂，失去補(bǔ)償、加載和緩沖作用，導(dǎo)致密封失效。

（2）介質(zhì)側(cè)動(dòng)環(huán)磨損嚴(yán)重

原因分析：動(dòng)環(huán)密封端面材料選擇不合理。原動(dòng)環(huán)端面材料為碳石墨，屬于軟質(zhì)材料，而介質(zhì)含有的硫酸鈉易形成晶體析出，在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，結(jié)晶顆粒一旦進(jìn)入密封摩擦副，就會(huì)加劇磨損，尤其會(huì)造成材質(zhì)較軟的碳石墨環(huán)密封面發(fā)生嚴(yán)重磨損，導(dǎo)致密封在較短時(shí)間內(nèi)失效。

2、國(guó)產(chǎn)化改造和應(yīng)用

通過(guò)對(duì)原進(jìn)口機(jī)械密封的失效原因分析，決定對(duì)該密封進(jìn)行國(guó)產(chǎn)化改造。

2.1設(shè)計(jì)與計(jì)算

2.1.1密封結(jié)構(gòu)型式確定

在安裝形式不改變的情況下，為提高密封的可靠性、安全性及使用壽命，確定仍采用面對(duì)面布置的雙端面集裝式結(jié)構(gòu)型式，兩端密封均為平衡型，安裝尺寸不變并在原結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上采取了以下改進(jìn)：

（1）在介質(zhì)側(cè)密封的彈簧座和軸套之間設(shè)置了傳動(dòng)銷，防止彈簧座與軸套之間產(chǎn)生相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。優(yōu)化彈簧與彈簧座的尺寸，防止彈簧失穩(wěn)等。

（2）將介質(zhì)側(cè)密封的動(dòng)環(huán)端面材料由石墨改為硬質(zhì)合金，使摩擦副材料為硬對(duì)硬配合，以提高其密封面抗磨粒磨損性能。

2.1.2材料的選用

（1）摩擦副材料

摩擦副是機(jī)械密封中最關(guān)鍵的部件，為保證密封摩擦副具有長(zhǎng)久的使用壽命和良好的密封性能，在選擇摩擦副材料組對(duì)時(shí)，應(yīng)綜合考慮摩擦副的力學(xué)性能、化學(xué)性能、摩擦特性等。

硬質(zhì)合金材料具有硬度高、強(qiáng)度大、導(dǎo)熱系數(shù)高而線膨脹系數(shù)小，且具有一定的耐腐蝕性。

碳石墨材料具有優(yōu)良的自潤(rùn)滑性、低摩擦系數(shù)、優(yōu)良的耐腐蝕性能，導(dǎo)熱性好、線膨脹系數(shù)小組對(duì)性能好，已加工、成本低。在機(jī)械密封領(lǐng)域廣泛使用上述兩種材料作為密封摩擦副材料。材料性能參數(shù)見(jiàn)表2。

針對(duì)被密封介質(zhì)具有腐蝕性、有毒性、易結(jié)晶等特點(diǎn)，確定介質(zhì)側(cè)密封摩擦副采用硬質(zhì)合金對(duì)硬質(zhì)合金，大氣側(cè)密封摩擦副仍采用硬質(zhì)合金對(duì)碳石墨。

（2）彈簧及金屬件材料

選用耐腐蝕的00Cr17Ni12Mo2Ti不銹鋼材料。

（3）輔助密封材料

選用氟橡膠O形圈，考慮到介質(zhì)側(cè)密封的動(dòng)環(huán)輔助密封與被密封介質(zhì)直接接觸，被密封介質(zhì)易結(jié)晶，故采用聚四氟乙烯矩形墊與O形圈組合密封方式。

2.1.3密封參數(shù)計(jì)算

式中：DO為密封環(huán)帶外徑，Di為密封環(huán)帶內(nèi)徑，Db為平衡直徑，n為轉(zhuǎn)速，f為單個(gè)彈簧力，N為彈簧個(gè)數(shù)，p2為隔離液壓力，p1介質(zhì)壓力，λ為反壓系數(shù)。

2.2應(yīng)用

該國(guó)產(chǎn)化機(jī)械密封已成功投入供料槽側(cè)攪拌器上使用，密封運(yùn)行正常，各項(xiàng)性能指標(biāo)滿足使用要求，達(dá)到預(yù)期使用壽命。

3、結(jié)語(yǔ)

改造后的國(guó)產(chǎn)化機(jī)械密封，完全適應(yīng)和滿足了生產(chǎn)要求，解決了原進(jìn)口密封非預(yù)期失效的問(wèn)題，延長(zhǎng)了使用壽命。同時(shí)，縮短了供貨周期，大幅度地降低了生產(chǎn)成本，為企業(yè)帶來(lái)了經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

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