鹽水精制工序助劑泵技術改造

楊小軍

（唐山三友氯堿有限責任公司，河北 唐山063305）

唐山三友氯堿有限責任公司隸屬于唐山三友集團，現有裝置燒堿生產能力50 萬t/a，PVC 生產能力40 萬t/a，糊樹脂10 萬t/a。鹽水工序采用“預處理+膜過濾”及陶瓷膜分離2 種精制技術，生產過程中需加入碳酸鈉、三氯化化鐵等助劑，助劑經人工間歇性配料，濃度合格后經提升泵輸送至各精制設備。生產過程中，碳酸鈉及三氯化鐵提升泵的機封經常出現漏液現象，檢修頻繁，不僅追加維修成本，且對生產環境造成污染。

1 密封結構

機械密封一般由4 部分組成：由靜止環（靜環）和旋轉環（動環）組成的端面密封，也稱摩擦副；以彈性元件為主的補償緩沖機構；由動、靜環輔助密封圈及波紋管構成的輔助密封機構；使動環與軸共同旋轉的傳動機構。

設備運轉過程中，動環在彈簧力和介質壓力的作用下，與靜環的端面緊密貼合，并發生相對滑動，機械密封依靠高精度端面間相互滑動摩擦，形成密封面，確保流體的正常輸送，改造前機械密封結構圖見圖1。

1-橡膠皮碗；2-彈簧；3-靜環；4-動環；5-靜環密封墊

2 使用現狀

（1）三氯化鐵提升泵機械密封型式為WB2 型波紋管式機械密封，動環為聚四氟乙烯材質，靜環為工程陶瓷即氧化鋁整體和氧化鉻覆層。隨著設備的長時間運行，機械密封頻繁出現泄漏現象，更換頻次約為1 周左右。新機封更換后，使用不到24 h，便開始甩液，且泄漏量逐漸增大。檢修人員拆檢設備過程中，發現動環無明顯損壞情況，靜環碎裂較嚴重。

（2）碳酸鈉提升泵機械密封為橡膠波紋管，內裝、內流型機封結構。靜環為“L 墊”型套式密封，與靜環座依靠壓緊力和摩擦力固定。設備運行期間，泄漏頻繁，檢查機械密封組件，發現動環橡膠密封處撕裂，且過熱燒焦。

3 原因分析

3.1 工藝控制漏洞

日常生產過程為間歇性配料，因人為因素影響，三氯化鐵提升泵經常因液位過低導致抽空或者氣蝕。密封腔內缺乏液體，動環與靜環在啟動及運轉過程中發生干摩擦，產生熱量，靜環受熱超過許用溫度時發生斷裂。腔內無液體狀態下持續運轉，葉輪、后蓋均將受熱損壞。

3.2 機封選型不當

碳酸鈉提升泵依靠葉輪的壓緊，使波紋管橡膠皮碗與軸緊密貼合，所產生的緊固力與摩擦力帶動動環與軸共同轉動。由于碳酸鈉溶液具有光滑性，傳動過程中的緊固力與摩擦力不足，軸與動環無法實現共同轉動，同樣靜環也無法完全固定在后蓋上。長時間運行，皮碗與軸之間磨損，輔助密封墊因靜環轉動而造成損壞。

3.3 檢修質量不達標

三氯化鐵提升泵因其機封本體結構的原因，內部過于壓緊。因檢修人員技術水平參差不齊，安裝時機封壓縮量一旦超出允許范圍，便會導致摩擦副端面嚴重磨損、擦傷，進而造成機封受熱損壞。

此外，安裝過程中動環與靜環不同心，易導致機封設備安裝精度出現偏差。當軸徑≤50 mm 時，軸徑向跳動量允許值為0.04 mm。經過對碳酸鈉提升泵軸跳動量進行監測，發現軸跳動量為0.2 mm，遠遠大于允許值。

4 改進措施

4.1 工藝控制改進

分別在三氯化鐵及碳酸鈉儲槽內安裝浮漂式液位開關，與電機相連。根據液位情況，控制泵的開停，實現物料輸送的自動控制，避免因液位過低，造成氣蝕。

其次，在各提升泵出口管線上安裝止回閥，與浮漂式液位計相配合使用，防止液位過低泵自動跳停，避免操作人員誤開出口閥灌泵，導致葉輪反轉、松動，進而造成內部密封結構磨損。

4.2 機封結構改型

針對實際工況，將碳酸鈉提升泵機械密封結構形式進行改進。首先，機封動環改為緊定螺釘鎖緊，將動環固定在軸上；其次，靜環改為防轉銷結構，并在端蓋相應位置上焊接防轉銷；此外，動、靜環輔助密封圈均改為O 型圈型式，O 型圈材質采用三元乙丙橡膠。改造后機封，可有效緩解皮碗與軸之間相互摩擦以及靜環轉動2 種狀況下造成的損壞。具體改造情況對比見圖2。

圖2 改造后機械密封結構圖

4.3 保證檢修質量

為提高設備密封穩定性，使其運轉效果達到理想狀態，需提高檢修水平，保障檢修質量。

首先，機械密封質量檢查，機械密封端面應無氣孔和裂紋；密封圈壓縮量適當，橡膠O 型圈的允許值為0.5～1.0 mm；彈簧的自由度一致，彈簧兩端面應保持平行，避免彈簧壓力不平衡產生端面單邊磨損；機封與設備之間密封點不應有劃痕、毛刺等缺陷。

其次，安裝過程的監督，安裝前在軸面涂上一層薄薄的潤滑油，減少摩擦阻力，也可以涂肥皂水；安裝過程中要保持機械密封的清潔，檢查摩擦副接觸端面上是否有異物粘附，應避免雜物落入；安裝靜、動環時，注意不要與軸相碰，避免密封環損傷。安裝完畢后，檢查機械密封彈簧座不要偏斜，保證靜環密封端面與軸同軸度。

最后， 軸的徑向及軸向跳動量的檢查，軸徑≤50 mm 時，軸的徑向跳動量≤0.04 mm，軸向竄動量≤0.1 mm；軸與密封腔端面的垂直度檢查，軸徑≤50 mm 時，垂直度偏差≤0.04 mm，軸與密封腔內徑的同軸度≤0.2 mm。

5 結語

通過對工藝與設備進行改進，提升了三氯化鐵及碳酸鈉提升泵機械密封的使用壽命。為提升泵的穩定運行提供有利保障，降低檢修頻次，節約了生產運行成本。