顆粒介質柱塞泵柱塞密封系統改進

趙時超 石福恩

作者通聯：中國平煤神馬集團河南神馬尼龍化工有限責任公司化工三廠 河南平頂山市建設路東段平頂山高新區467000

E-mail：zhaoshichao2000@163.com

1.問題

柱塞泵具有計量穩定，出口壓力高和自吸能力強的特點，但柱塞處密封容易泄漏，特別是輸送含有顆粒介質的物料是使用中的一大難題。國外某品牌臥式四缸高壓柱塞泵，還帶有輔助隔膜液壓泵。輸送介質為己二腈溶液、NaOH 溶液和含有一定顆粒的催化劑溶液（其中催化劑顆粒為20～30μm）。該泵輔助隔膜液壓泵為乙醇沖洗泵，乙醇經隔膜液壓泵升壓后沖洗催化劑硬質顆粒溶液，從而使催化劑不能進入柱塞填料壓蓋部位。原泵柱塞密封是盤根密封，運行中含有硬質顆粒漿料的混合液極易沿柱塞泄漏，泄漏的催化劑顆粒又加劇了填料的磨損（柱塞每分鐘往復運動190 余次），密封填料的頻繁泄漏需頻繁切換設備更換柱塞填料（平均每12 天1次）。設備經常維修，同時泄漏的己二腈為進口原料，價格昂貴且有毒有害，污染環境。

2.原因

（1）柱塞密封填料。柱塞密封為盤根填料，成卷包裝的盤根需先根據軸頸尺寸制成密封圈，由于盤根材料較軟、彈性大、人工裁切誤差大，物料易在盤根切口處泄漏，泄漏的催化劑顆粒又加劇了填料的磨損。

（2）進出口單向閥。原進出口單向閥閥芯設計為板式結構，與閥座形成面密封。運行中含有一定硬質顆粒漿料的混合液極易聚集在閥座與閥芯密封面處形成內漏，彈簧回座延遲。

（3）催化劑沖洗系統。經隔膜液壓泵升壓后的乙醇直接進入柱塞和填料所形成的密封腔中，由于隔膜液壓泵4個柱塞行程大小有所差異，單位時間內輸送介質總量和壓力也有所差別，所輸送的物料動能不同，一方面使設備產生較大振動，另一方面對泵柱塞的沖洗和冷卻效果不好，易使填料和柱塞加劇磨損，產生泄漏。

3.改進措施

（1）對柱塞密封材料和結構進行改進。將原盤根密封改為整體自緊式唇形浸膠簾子線骨架填料，同時對填料壓蓋的結構和尺寸進行相應改進。骨架填料材料主要由PTFE 材料和工業簾子線組成，PTFE 材料具有記憶收縮功能，工作中產生的摩擦熱使唇口不斷收縮，骨架填料緊緊抱在柱塞上，這種收縮同時又起到補償磨損的作用。骨架填料為整體式，消除了人工安裝誤差，柱塞導向性能增強，保證了柱塞與填料的同心度。4件組合使用，有效解決了輸送液體沿柱塞泄漏問題。

（2）進出口單向閥改進。把原來的板式閥芯改為球式閥芯，進出口閥附件也做相應改進。隨著閥芯型式的改變，密封面由原來的面密封改為線密封，消除了催化劑積聚形成內漏而加劇柱塞填料的磨損，閥球的動作更靈敏，泵的效率提高。

（3）催化劑沖洗系統的改進。在隔膜液壓泵出口管線頂部增加一緩沖蓄能系統，將其所輸入的乙醇壓力和能量進行平衡調節，使其持續穩定地進入主泵柱塞和填料所形成的密封腔內，對柱塞和骨架填料間集聚的硬質顆粒溶液進行有效沖洗，減少磨損。

4.效果

通過改進硬質顆粒漿料泵柱塞填料的材料和結構，改進進出口單向閥和催化劑沖洗系統，消除了柱塞填料的泄漏隱患。檢修周期由原來平均12 天延長至68 天，節省大量檢修和備件費用，同時建立了泄漏物料的回收分離再利用系統，保證裝置安全穩定、高效與清潔生產。