反應系統高壓離心泵密封的改進

晉文濤

（河南神馬尼龍化工有限責任公司 河南平頂山）

一、問題

用于反應系統物料回流輸送的ZE050-2200型高壓單級離心泵，進口壓力2.2 MPa，出口壓力2.7 MPa，工作溫度＜100℃，主要介質為乙醇溶液，NaOH溶液和含有一定顆粒的催化劑溶液（其中催化劑顆粒為20～30 μm級顆粒）。該泵為雙端面機械密封形式，并帶有內沖洗和外置冷卻沖洗系統，結構如圖1所示。

圖1 離心泵原密封結構圖

該離心泵的機械密封初始安裝試車時，為滿足內沖洗壓力高于泵壓力10%的使用要求，根據現場工況，采用了泵出口和機械密封沖洗短接的臨時措施。運行過程中機械密封多次泄漏，振動和噪聲逐漸增大，無法正常使用。

二、原因分析

（1）機械密封結構。現場工況不能滿足雙端面機封的沖洗條件下，采取了臨時短接措施，在泵啟動瞬間，雙端面機械密封的前套機封（圖1中的A對機械密封）會瞬間出現裂紋或斷裂，運轉一段時間后密封逐漸失效。

（2）動靜環摩擦副材料。在采取臨時沖洗措施后，泵正常運轉一段時間，動靜環密封面出現磨損的溝痕，且動靜環表面顏色發生改變，機械密封泄漏。

（3）輔助密封件材料。動靜環密封為雙層對扣的包覆O形環，在安裝和運轉過程中容易損壞、磨損或變形，使密封失效。軸套端面密封墊及軸套內密封O形環，運轉中有尺寸變化的地方也會增加新的泄漏點。

（4）外置彈簧。機械密封采用外置小彈簧，由于泵的輸送介質中含有顆粒，當顆粒不斷聚集在彈簧內直至彈簧卡死時，不能補償摩擦副的磨損量并給予動靜環預壓力，使密封失效。

三、改進措施

1.結構改進

根據生產現場工況，對離心泵的機械密封進行改進，改進后的機械密封結構如圖2所示。

圖2 改進后的密封結構圖

改進后的機械密封采取單端面形式，機械密封彈簧設計在保護殼內，消除了因介質中顆粒的堆積對彈簧自動補償的影響。在前端設計使用了原機械密封結構沒有的軸頭活套，可自動補償軸頭定位尺寸，減少了因軸頭定位不準而造成的泄漏。

2.動靜環材料的改變

原機械密封動靜環材料為石墨和碳化硅，使用過程中會出現磨損的溝痕，同時存在靜環顏色改變的現象。將動靜環材料改為硬質合金，密封面的的精度和硬度得到提高，減少了顆粒介質對動靜環密封面的影響。

3.輔助密封件材料的改變

根據各部位密封件的密封原理、介質溫度、動靜密封特點等因素，對機械密封動靜環分別采用四氟和EPDM的全包覆圈、四氟O形環來滿足動靜環的密封。在軸套端部和動環底部使用四氟材料密封墊，同時根據密封的平面和臺階，增加密封墊的厚度。軸套內采用三元乙丙材料的O形環密封，既滿足了防介質腐蝕的要求，又帶有一定彈性，方便安裝和更換。

四、使用要求

（1）泵入口選取合適目數的濾網，并采用拆裝清洗方便的結構，定時清洗。生產現場采取適合的沖洗方式，并保持沖洗的定量，以防顆粒介質的堆積和泵的其他異常出現。

（2）泵在切換和啟停時，閥門須緩慢打開或關閉，并保證指示儀表指示值的準確穩定，減少系統高壓對泵的沖擊和影響。

（3）對泵的沖洗等裝置，要采取必要措施，根據需要進行保溫并保持熱備狀態，以應付有可能出現的緊急情況。

五、改進效果

ZE050-2200型高壓單級離心泵機械密封結構改進后，生產中運行穩定，振動和噪聲消失，機械密封連續運行1年來未出現泄漏，且泵的流量、壓力等參數正常，滿足現場工況的使用要求。將這種機械密封改進的方法引入到其他6臺離心泵的改進，通過1年多的運行，改進后機械密封的使用壽命都遠遠超過了原密封的使用壽命，維修和生產成本得以降低。