節(jié)流襯套在攪拌器機械密封上的應(yīng)用

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.遼陽市鍋爐壓力容器檢驗研究所 遼寧遼陽 111000）

一、前言

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

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，這對機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，機械密封為EKAT O背靠背雙端面機械密封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.所有攪拌釜在開車初期，機械密封并沒有頻繁泄漏。

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

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

5.泄漏多發(fā)生在反應(yīng)釜間歇停釜再開時，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.聚合釜因長時間的運行，機械密封前沿軸各點輔助密封發(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)計沖洗量已經(jīng)無法阻止深冷的聚合進料沿軸泄漏時，隨著冷物料的積累，機械密封一級密封材料發(fā)生冷脆硬化，最終在啟停切換的機械載荷作用下發(fā)生動靜環(huán)的脆裂。

2.脫氣釜和汽提釜因為長時間的運行，軸帽密封隨軸轉(zhuǎn)動發(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密封端面。膠粒積聚在一級端面，甚至堵塞PLAN32沖洗管線，最終潤滑不良的一級密封動靜環(huán)發(fā)生磨損或者斷裂，從而導(dǎo)致機械密封泄漏。

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

四、對應(yīng)措施

在不改變機械密封結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，在機械密封壓蓋板的外側(cè)端上測繪制作節(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沖洗進釜后，不會發(fā)生強烈傳質(zhì)傳熱，進而影響反應(yīng)進行。3對節(jié)流襯套與軸的間隙與沖洗物料的沖洗量進行校核。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、效果對比

1 節(jié)流襯套的改造大大降低了攪拌器機械密封泄漏率，延長了機械密封使用時間。聚合釜2012年改造前泄漏13臺次，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用。僅考慮聚合釜保冷拆裝費用和各釜機械密封維修更換密封件的備件費用，對比2012年和2013年聚合釜、脫氣釜、汽提釜檢修節(jié)省費用約63萬元。

3 對于聚合釜、脫氣釜、汽提釜來說，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)實踐中，我們認(rèn)識到機封泄漏的根本原因在于一級密封潤滑和清潔條件惡化。機封前增設(shè)節(jié)流襯套并加沖洗的方法簡單解決了該問題，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)計手冊[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].美國石油學(xué)會,2004.

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