壓力過濾機機械密封國產化設計

趙麗娟等

摘要：采用雙端面機械密封面對面布置，設計適合壓力過濾機特點的機械密封。對原進口機械密封進行了研究分析，在此基礎上進行了國產化改造。實際應用表明，采用平衡型雙端面密封成功替代了原進口密封，保證了設備長周期安全運轉。

Abstract： The article uses the face to face arrangement of balanced double mechanical end face seal to design the mechanical seals for adapting to the features of pressure filtration machine， studies and analyzes the original imported mechanical seals， and conducts localization transformation. The actual application shows that the balanced double mechanical end face seal successfully replaces the original imported seal and ensures the long-term safe operation of equipment.

關鍵詞：PTA；壓力過濾機；軸竄動；大軸徑；平衡型雙端面密封

Key words： PTA；pressure filtration machine；axis traverse；large shaft diameter；balanced double mechanical end face seal

中圖分類號：TH136 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2015）28-0166-03

1 背景介紹

在化工、石油化工、輕工冶金等各個領域廣泛應用著分離機械。凡是以分離固-液、液-液、氣-液、氣-固等非均相混合物的機械統稱為分離機械。分離機械按結構分為離心機和過濾機，離心沉降或離心過濾操作的分離機械統稱為離心機，真空或加壓過濾的分離機械統稱為過濾機。

精對苯二甲酸（PTA）生產工藝包括氧化和精制兩個部分，其中，加氫精制過程主要經歷了加氫催化反應、結晶和脫水（固液分離和干燥）等單元，其脫水單元所采用的分離設備主要有三種選擇：

①離心機與回轉真空過濾機；

②壓力過濾機；

③壓力過濾機和回轉真空過濾機。

近幾年，在PTA生產中壓力過濾機也正有逐漸取代離心機的趨勢，其原因分析如下：離心機靠離心力的作用達到分離的目的，其轉速較高，為保證其安全性，所以聯鎖較多，機械結構及其復雜，附屬設備較多，其采購成本和運行成本都很高，維修成本高。壓力過濾機采用提高過濾推動力的方法，從而提高過濾機的生產能力，與離心機相比：

①節能降耗；

②操作簡單平穩，工藝性能良好；

③節省人力勞動。

目前PTA裝置中所用到的壓力過濾機基本有兩種型式：旋轉轉鼓式壓力過濾機，旋轉框格式壓力過濾機。其工作原理大致相同，以旋轉轉鼓式壓力過濾機為例，工作原理如下：

過濾時，轉鼓下部浸入漿料中，轉鼓的整個外腔充滿高壓蒸汽，濾液在壓力作用下，透過過濾介質進入轉鼓內腔，匯集在轉鼓下部，然后由吸液管和空心軸排出。而固體顆粒則被截留在濾布表面形成濾餅，濾餅轉出液面后，先后經過一次脫水區，洗滌區，二次脫水區，最后轉入卸料區，經過刮刀從濾布表面卸除，濾布經再生后一個過濾循環即告完成，下一個循環開始，見圖1。

壓力過濾機特點包括：

①軸徑尺寸大；

②轉速低；

③軸竄量大；

④工況單一；

⑤現場安裝；

⑥分為殼體密封和中心管密封（圖2）。

機械密封是壓力過濾機的核心部分，超大軸徑壓力過濾機機械密封也一直被國外密封廠家壟斷，此次國產化不但實現關鍵技術的突破與創新，也打破了國外密封廠家的壟斷，具有重要意義。

2 機械密封的工況參數

3 原進口機械密封分析（以殼體密封為例）

3.1 原密封是雙端面，靜止式，平衡型，多彈簧的集裝式密封。該密封具有以下特點：

①雙端面布置機械密封可以有效隔離各種腐蝕性或有毒害類的介質；

②平衡型密封可以適應較高的使用壓力；

③多彈簧結構可以為端面提供均勻載荷和良好的補償性；

④補償環設計為鑲裝結構，強度高，承載能力強；

⑤密封共用旋轉環，軸向尺寸小；

⑥軸套與軸的密封采用雙O環設計，保證介質不會從軸與軸套間泄漏，更加安全可靠。

3.2 經分析原密封具有以下缺點：

①補償環組合的石墨環分瓣鑲裝：分瓣處容易產生應力集中，易磕邊，易造成密封面不平，O型圈處易泄漏；

②腔體和端蓋上防止補償環旋轉的防轉銷過短：裝配過程中，彈簧孔與銷孔不方便一一對應。

4 國產化的殼體密封方案

4.3.4 鑲裝工藝

鑲裝胎具制作：盡可能減少人為因素所產生的鑲裝誤差，造成鑲裝后內應力不均勻。

鑲裝流程：（采用熱鑲法）

補償環座加熱→安放好胎具→安放好石墨環→安放好補償環座→自然冷卻鑲裝

5 結束語

此套壓力過濾機密封的國產化改造滿足客戶要求，保證了密封能夠長周期穩定地運轉，完全可以替代國外進口產品。改造后的密封已用在某石化企業的壓力過濾機上，目前已連續無故障運轉12個月。

參考文獻：

[1]顧永泉.機械密封實用技術[M].北京：機械工業出版社，2001.

[2]顧永泉.機械端面密封主要參數的計算（三）：性能參數（續）與計算示例[J].流體機械，1996（6）：27-32.

[3]汪義高，楊昌明.集裝式機械密封參數化設計技術開發[J]. 潤滑與密封，2009，34（11）：90-92.