加工生產(chǎn)保險(xiǎn)粉的化工企業(yè)，其產(chǎn)品和原料都具有腐蝕性和有毒有害性。保險(xiǎn)粉廠主要是使用焦亞納、二氧化硫、環(huán)氧乙烷等為原料，通過配置溶液在密閉的反應(yīng)釜內(nèi)進(jìn)行滴加、合成、干燥等程序。生產(chǎn)裝置的主要設(shè)備為合成反應(yīng)釜，是企業(yè)的關(guān)鍵設(shè)備之一，占設(shè)備比重較大。

合成反應(yīng)釜包括電機(jī)、攪拌槳、攪拌軸、減縮機(jī)及支架、聯(lián)軸器、機(jī)封座、機(jī)封等這些設(shè)備組合在一起，進(jìn)行旋轉(zhuǎn)攪拌，在高溫高壓生產(chǎn)連續(xù)運(yùn)行的環(huán)境下，稍不注意，裝置設(shè)備在生產(chǎn)環(huán)節(jié)中就會發(fā)生泄漏。泄漏既損失了物料，又污染了環(huán)境，嚴(yán)重的則會引起火災(zāi)、爆炸和中毒等安全事故發(fā)生。密封的失效是造成泄漏的原因之一，如：密封設(shè)計(jì)不合理、制造質(zhì)量差、以及維修人員不熟悉材料和工作原理、安裝調(diào)試不正確等都能造成密封失效。

對于反應(yīng)釜中采用的機(jī)械密封進(jìn)行技術(shù)改造可以取得良好的軸封效果，提高運(yùn)行效率，減少安全事故的發(fā)生。因此，反應(yīng)釜的機(jī)械密封成為保證反應(yīng)釜正常生產(chǎn)的關(guān)鍵技術(shù)，其密封要求有別于旋轉(zhuǎn)類機(jī)械，可以說釜用機(jī)械密封自成體系。

一、密封的基本知識

1.密封的分類

密封可分為相對靜止接合面間的靜密封和相對運(yùn)動接合面間的動密封兩大類。靜密封主要有點(diǎn)密封、膠密封和接觸密封三大類。根據(jù)工作壓力，靜密封由可分為中低壓靜密封和高壓靜密封。中低壓靜密封常用材質(zhì)較軟，墊片較寬的墊密封，高壓靜密封則用材料較硬，接觸寬度很窄的金屬墊片。動密封可以分為旋轉(zhuǎn)密封和往復(fù)密封兩種基本類型。按密封件與其作用相對運(yùn)動的零部件是否接觸，可以分為接觸式密封和非接觸式密封。一般說來，接觸式密封的密封性好，但受摩擦磨損限制，適用于密封面線速度較低的場合。非接觸式密封的密封性較差，適用于較高速度的場合。

2.密封的選型

對密封的基本要求是密封性好，安全可靠，壽命長，并應(yīng)力求結(jié)構(gòu)緊湊，系統(tǒng)簡單，制造維修方便，成本低廉。大多數(shù)密封件是易損件，應(yīng)保證互換性，實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化，系列化。

3.密封材料

密封材料應(yīng)滿足密封功能的要求。由于被密封的介質(zhì)不同，以及設(shè)備的工作條件不同，要求密封材料的具有不同的適應(yīng)性。對密封材料的要求一般是：

1)材料致密性好，不易泄露介質(zhì)；

2)有適當(dāng)?shù)臋C(jī)械強(qiáng)度和硬度；

3)壓縮性和回彈性好，永久變形??；

4)高溫下不軟化，不分解，低溫下不硬化，不脆裂；

5)抗腐蝕性能好，在酸、堿、油等介質(zhì)中能長期工作，其體積和硬度變化小，且不粘附在金屬表面上；

6)摩擦系數(shù)小，耐磨性好；

7)具有與密封面結(jié)合的柔軟性；

8)耐老化性好，經(jīng)久耐用；

9)加工制造方便，價(jià)格便宜，取材容易。

橡膠是最常用的密封材料。除橡膠外，適合于做密封材料的還有石墨等，聚四氟乙烯以及各種密封膠等。

4.常見密封方式及機(jī)械密封的特點(diǎn)

常見的密封方式有橡膠密封、墊密封、油封、高壓密封、填料密封、成型填料密封、機(jī)械密封等。

機(jī)械密封與軟填料密封比較，有如下優(yōu)點(diǎn)：

1）密封可靠在長周期的運(yùn)行中，密封狀態(tài)很穩(wěn)定，泄漏量很小，按粗略統(tǒng)計(jì)，其泄漏量一般僅為軟填料密封的1/100；

2）使用壽命長在油、水類介質(zhì)中一般可達(dá)1-2年或更長時(shí)間，在化工介質(zhì)中通常也能達(dá)半年以上；

3）摩擦功率消耗小機(jī)械密封的摩擦功率僅為軟填料密封的10%-50%；

4）軸或軸套基本上不受摩損；

5）維修周期長端面磨損后可自動補(bǔ)償，一般情況下，毋需經(jīng)常性的維修；

6）抗振性好、對旋轉(zhuǎn)軸的振動、偏擺以及軸對密封腔的偏斜不敏感；

7）適用范圍廣機(jī)械密封能用于低溫、高溫、真空、高壓、不同轉(zhuǎn)速，以及各種腐蝕性介質(zhì)和含磨粒介質(zhì)等的密封。

但其缺點(diǎn)有：

1）結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，對制造加工要求高；

2）安裝與更換比較麻煩，并要求工人有一定的安裝技術(shù)水平；

3）發(fā)生偶然性事故時(shí)，處理較困難；

4）一次性投資高。

雖然機(jī)械密封有以上不足，但其密封效果已逐步得到用戶的肯定，如今，機(jī)械密封在泵上的應(yīng)用越來越普遍。

本文根據(jù)作者所在單位的生產(chǎn)實(shí)際及維修經(jīng)驗(yàn)，簡單分析機(jī)械密封在反應(yīng)釜上的使用情況。

二、機(jī)械密封在生產(chǎn)中的實(shí)際應(yīng)用

1.機(jī)械密封的選用

保險(xiǎn)粉廠現(xiàn)有在用合成釜、配置釜、沉降釜等共18 臺，軸徑大小從φ65-φ110 不等，均選用204 系列（即單端面、小彈簧、平衡型）機(jī)械密封，動環(huán)為不銹鋼堆焊硬質(zhì)合金，靜環(huán)為浸漬石墨環(huán)，合成釜是保險(xiǎn)粉生產(chǎn)的主要設(shè)備，反應(yīng)物料中含有二氧化硫、甲醇等對人體、環(huán)境有害成分，因此對反應(yīng)釜的密封性能要求較高。經(jīng)過多年的使用，總體感覺密封性能較好、壽命較長。

204系列機(jī)械密封詳細(xì)參數(shù)表

204 系列機(jī)械密封主要參數(shù)：

結(jié)構(gòu)：小彈簧、單端面、平衡型

壓力：0-0.6Mpa

溫度：-40--200℃

轉(zhuǎn)速：≤500 轉(zhuǎn)/分

軸徑：30-110mm

適用介質(zhì)：酸、堿、油高分子懸浮液

2.安裝調(diào)試要點(diǎn)及注意事項(xiàng)

機(jī)械密封形式多樣，但總的構(gòu)造和基本原理是相通的。常用機(jī)械密封結(jié)構(gòu)由靜止環(huán)（靜環(huán)）1、旋轉(zhuǎn)環(huán)（動環(huán)）2、彈性元件3、彈簧座4、緊定螺釘5、旋轉(zhuǎn)環(huán)輔助密封圈6 和靜止環(huán)輔助密封圈8 等元件組成，防轉(zhuǎn)銷7 固定在壓蓋9 上以防止靜止環(huán)轉(zhuǎn)動。旋轉(zhuǎn)環(huán)和靜止環(huán)往往還可根據(jù)它們是否具有軸向補(bǔ)償能力而稱為補(bǔ)償環(huán)或非補(bǔ)償還。具體如圖1所示：

圖1 機(jī)械密封結(jié)構(gòu)示意圖

A 處是靜環(huán)座與設(shè)備之間的密封，這種靜密封比較容易處理，采用石棉板墊即可；

D 處為動環(huán)與軸之間的密封，這是個(gè)相對靜止的密封，正常用O 型圈即可達(dá)到密封要求；

B 處是靜環(huán)與靜環(huán)座之間的密封，雖然它是一個(gè)靜密封點(diǎn)，但也是一個(gè)相對易漏之處。因?yàn)槲覀兯檬h(huán)相對較晚時(shí)，稍松則易漏，稍緊則環(huán)易碎，再加上有的軸本身徑向跳動較大，運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)容易碰碎靜環(huán)。所以在安裝調(diào)試時(shí)特別注意，不能一次緊到位，必須均勻上緊，不能傾斜。一般機(jī)封配套的四氟墊為1mm厚度，但我們在使用過程中發(fā)現(xiàn)彈性較小，改用3mm厚度的四氟墊后效果更佳；

C處是動環(huán)與靜環(huán)相對運(yùn)動面之間的密封，這是動密封，它依靠彈簧加荷裝置在相對運(yùn)動的動環(huán)和靜環(huán)的接觸面上產(chǎn)生一適合的壓緊力，使這兩個(gè)光潔、平直的端面緊密貼合，端面間維持一層極薄的流體膜（這層膜起著平衡壓力和潤滑端面的作用）而達(dá)到密封的目的。所謂合適的壓緊力，就是既要保證兩端面緊密貼合，又不能過緊，過緊則易造成石墨環(huán)開裂，過輕則磨損量大，影響使用壽命，因此在安裝時(shí)應(yīng)格外耐心細(xì)致。

機(jī)械密封屬于精密的元件，因此在安裝時(shí)除按一般規(guī)定進(jìn)行拆裝外特別要注意以下幾點(diǎn)：

1)安裝時(shí)切勿敲擊，仔細(xì)檢查各部分尺寸，準(zhǔn)確無誤才能安裝；

2）裝配要干凈、光潔，各種零部件、工器具都要保持清潔，動靜環(huán)的密封面要用軟布擦拭干凈，不允許有劃痕，潤滑油潔凈（三級過濾）；

3）安裝前最好用百分表檢查軸的軸向竄動量≤±0.5mm，軸靜環(huán)下的徑向擺動量＜0.5mm（雙）、＜1mm（單），做到心中有數(shù)；

4）安裝靜環(huán)時(shí)，端面需要用千分表找正，并保證與軸線垂直度允許0.05mm；

5）要仔細(xì)檢查彈簧的彈力，舊彈簧變形過大要更換，用卡尺測量彈簧的自由高度差應(yīng)不大于0.5mm，彈簧壓縮量與要求誤差在±0.2mm 以內(nèi)；

6）安裝完畢后將螺母松開才可開車，最好應(yīng)有4 小時(shí)以上的空車嚙合運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間。

三、改進(jìn)措施及結(jié)果

經(jīng)過多年的實(shí)踐摸索，我們根據(jù)目前的機(jī)械密封使用和維修狀況提出了如下改進(jìn)措施：

現(xiàn)用的機(jī)械性能比較穩(wěn)定，但安裝過程較為復(fù)雜，特別是準(zhǔn)備和善后工作量大，安裝一臺機(jī)封大約需1-2 小時(shí)，善后則需4-5 小時(shí)，清洗、置換、進(jìn)釜拆裝等等。另外，對于化工企業(yè)而言，反應(yīng)釜內(nèi)的介質(zhì)多為有毒有害物質(zhì)，如果進(jìn)釜維修則對維修人員來說危險(xiǎn)性較大。

改進(jìn)方法：

圖2 更改軸接頭位置示意圖

在設(shè)計(jì)時(shí)將軸接頭（俗稱卡釜）放在釜上方的軸上，如圖2所示。

結(jié)果：

減少了工作強(qiáng)度，又節(jié)省了維修時(shí)間。此舉更是減少了人與有毒有害物質(zhì)接觸，意義重大。

有些釜軸擺動較大，特別是干品釜，由于原料質(zhì)量不穩(wěn)定，有時(shí)有大塊結(jié)團(tuán)現(xiàn)象，造成倒料、攪拌時(shí)軸受力大幅擺動，嚴(yán)重時(shí)有可能碰碎靜環(huán)。

改進(jìn)方法：

1）在部分軸下端加裝四氟套及支架，從而降低軸的擺動，減少靜環(huán)破碎率；

2）將石墨靜環(huán)改為硬質(zhì)合金靜環(huán)，石墨靜環(huán)容易破碎，因釜內(nèi)壓力高達(dá)0.5MPa，機(jī)封調(diào)節(jié)壓力過大摩擦系數(shù)增加，降低了抗強(qiáng)系數(shù)，調(diào)節(jié)壓力過小達(dá)不到密封效果。由于硬質(zhì)合金具有高硬度、高溫下不斷裂、受熱膨脹系數(shù)低、機(jī)械強(qiáng)度高、彎曲力強(qiáng)、耐磨性能好等優(yōu)點(diǎn)，因此更適合應(yīng)用于反應(yīng)釜機(jī)械密封。其適用范圍為：

壓力：0～0.8 MPa

溫度：0～180℃

轉(zhuǎn)速：≤500r/min

結(jié)果：石墨靜環(huán)通常半個(gè)月至一個(gè)月更換一次，價(jià)格約為850 元/套，改進(jìn)后正常在10～12 個(gè)月更換一次，價(jià)格為1200 元/套。每年單臺釜節(jié)省約12×850—1200=9000 元，整個(gè)保險(xiǎn)粉廠約60 釜，則每年節(jié)省費(fèi)用為9000×6=54 萬元。

不足之處：

釜擺動減小，但四氟套容易磨損，保持時(shí)間不夠長。因此這個(gè)方面仍需進(jìn)一步改進(jìn)。

靜環(huán)下面使用四氟墊導(dǎo)致機(jī)封難以調(diào)節(jié)。

改進(jìn)方法：將四氟墊改為耐油高溫橡膠墊。

結(jié)果：機(jī)封調(diào)節(jié)容易，密封性也得到加強(qiáng)。

舊機(jī)封的回收使用：許多舊機(jī)械密封經(jīng)研磨處理后仍可二次使用，因此對于換下的機(jī)封應(yīng)根據(jù)磨損狀況進(jìn)行判斷是否可以回收，此舉對于節(jié)約成本具有重大意義。