探析氯堿化工機械設備中泵密封技術的應用

陳小虎 萬智紅

（1.天偉化工有限公司，石河子 832012；2.新疆石河子職業技術學院，石河子 832012）

氯堿機械是利用NaOH、Cl2和H2等原料進行化工生產的機械設備。為滿足化工生產需要，通常需借助泵類設備完成化學流體的運送。泵類設備在工作過程中極易因泵密封不良引發泵內壓力不足、有毒化學流體泄漏和氣體輸送不到位等問題，對化工生產質量及人員生命健康構成威脅，因此需科學利用泵密封技術。

1 氯堿化工機械運行常見故障

1.1 摩擦失效

氯堿化工機械運轉過程主要依靠動環端面與靜環端面的相互摩擦控制設備進行工業生產。當設備長期處于運轉狀態時，兩者摩擦將使兩端面間的溫度持續升高，在溫升超出限值后會引發摩擦失效問題，致使設備的密封件發生偏移，發生化學流體泄漏[1]。為避免因摩擦失效引發的設備故障問題，工作人員需做好氯堿機械設備兩端面的防護處理，控制兩端面的相對位置與距離保持不變，并通過增設防護層來攔截泄漏的化學流體，進而保障工作人員的生命安全。

1.2 過熱損傷

氯堿機械在運行過程中受原料反應和摩擦生熱等因素的影響，會使設備內部溫度持續升高。冷卻系統因熱力作用而受到干擾，導致其受熱開裂，破壞設備原有的密封性并引發化學流體泄漏等問題。設備內部溫升還有可能導致其內部組件變形，造成不可逆損傷，縮短設備使用壽命，影響工業生產。

1.3 密封失效

為解決因摩擦生熱引發的密封失效問題，通常選用清洗設備和向密封面或零部件之間添加潤滑劑的方式進行防護處理，從而減少部件間的摩擦阻力并降低升溫速率。然而，在清洗設備的過程中，若清洗劑或潤滑劑中摻雜有一定量的雜質，會使密封面或部件連接節點處形成雜質堆，嚴重影響設備的運行狀況與密封性能，最終導致設備密封失效。

1.4 零件腐蝕

泵設備在化工生產過程中承擔運輸流體介質的功能。此類化學流體介質帶有較強的腐蝕性，長期運行將導致設備內部零件受損而影響化工生產的效率。密封零件被腐蝕會導致化學流體泄漏，嚴重威脅相關人員的安全。為解決零件腐蝕問題，一方面需及時更換受損零件，另一方面需引入泵密封技術增強機械設備的密封性能，并利用具有良好抗腐蝕性能的材料為設備提供防護，從而有效延長設備使用壽命并提高設備運行性能。

2 泵密封技術類型與具體應用要點

2.1 泵密封技術應用類型與要點

2.1.1 干氣密封

干氣密封技術具有成本低、操作簡單和性能穩定等應用優勢。使用該技術時無需與密封面直接接觸，其能有效克服摩擦阻力、延緩升溫速率和延長設備使用壽命。兩密封面間隙較小，有助于提高氣膜的凝實度，優化密封效果，為泵類設備的密封處理提供技術支持。在實際應用干氣密封技術時，研發人員要合理設計螺旋槽的槽型。當化學氣體和流體在設備內部經過動環、靜環接觸面時，位于接觸面上的螺旋槽將直接影響密封效果，因此需保證槽內存在高壓氣體區，以提高氣膜的強度。氣膜施加的壓力會增加動環和靜環兩接觸面間連接的緊密度，由此保持設備良好的密封性能。另外，需完善干氣密封的布置工作，例如采用外壓式雙端面干氣密封方式進行泵設備的密封處理，選取兩同等規格的干氣密封設備以背靠背相對的形式布置，借此可在設備灌入氮氣時保持較大的氣阻，生成氣壓約為0.2MPa的氣膜，利用較高壓力起到阻止內外互通的效果，從而有效發揮隔離作用[2]。

2.1.2 物理密封

物理密封技術具有成本低和操作便捷等特點，適用于密封性要求較低且體積較小的情況。物理材料的質量直接影響該技術的應用效果。目前，物理密封方式主要應用的材料包括O型橡膠圈、填料和毛氈等。另外，密封材料大小的選擇需結合氯堿機械的規格和體積，并按順序將材料覆蓋在設備外側。該方法僅適用于保障生產現場其他設備的安全，無法發揮對設備自身密封性能的改善作用，因此不具備消除缺陷的功能。

2.1.3 離心力密封

離心力密封是在設備滑動軸承連接部位噴灑潤滑油，并在泵管中增設擋油環，同時沿流體流向路徑安裝離心葉片，從而整體協作控制流體在泵內的流向，促使泵內流體始終向正確的方向流動。部分流體流向離心葉片方向時，會在接觸到離心葉片后受葉片旋轉產生的離心力影響而回流，由此循環即可保證泵內流體始終沿正確的路徑流動，避免出現化學流體泄漏的問題。此外，添加潤滑油來減小軸承連接部位的摩擦損耗或升溫問題，以保持較小的間隙，優化密封效果。在使用離心力密封方式時，旋轉軸密封的選型需結合設備規格和型號。常見的密封形式包含以下3種。第一，接觸式密封形式。該形式利用物理密封方式中選用的O型橡膠圈、填料和毛氈等原材料，與離心力密封方式中應用的離心葉片進行組合，既保障了正常運行環境下較好的密封效果，又進行了設備整體的密封處理，延長了設備的使用壽命，提高了密封的可靠性。第二，非接觸式密封形式。這種形式是離心力密封技術中的常用形式。在密封艙內采用徑向、軸向迷宮與油溝3種設計方式來降低流速，并在流體流動路徑的終點位置增設離心葉片來進一步降低流動速度。但是，增設離心葉片的技術在應用中涉及能耗問題，并且無法實現精確控制與調節泵內流體流速。另外，離心葉片轉速過低將無法有效規避密封泄漏問題，因此需保障電能的充足供應，使離心葉片維持較高的轉速。第三，聯合密封形式。這種形式是接觸式和非接觸式兩種形式的結合，利用O型密封圈、軸向迷宮與離心葉片配合進行密封處理。該密封形式可適當降低對能耗的要求，且密封效果明顯優于其他兩種形式，具備較好的適用 價值。

2.2 泵密封技術在設備運維中的應用

2.2.1 機械密封設計改良

氯堿化工設備自身的機械性能是影響密封效果的先決條件，因此需結合化工產品生產需求改良機械密封設備。在原料選擇環節，研發人員應選取密封效果好和使用壽命長的O型橡膠圈、摩擦副等作為密封件材料，并結合機械設備運行過程中的溫度條件和腐蝕情況等，總結分析影響密封效果的因素與工況條件，以優化密封件的材料性能。在設備運行過程中，操作人員應及時檢查內部零件狀態，若密封圈等材料出現磨損和失效等問題時，需及時進行更換處理。

2.2.2 沖洗介質控制

在泵體設備運行過程中需使用清洗劑沖洗設備。沖洗介質與沖洗方式將影響泵體的密封效果。在沖洗過程中常采用兩種方式：一種是自沖洗方式，屬于工作介質；另一種是工藝液沖洗方式，屬于相對潔凈的方式[3]。在針對泵密封件進行沖洗時，操作人員需合理控制沖洗介質的流量、溫度與壓力等指標，并結合沖洗情況進行動態調整，同時增設沖洗液過濾裝置用于濾除沖洗介質中的雜質，并且在沖洗管道處增設止回閥，防止沖洗帶密封損壞引發流體泄漏問題，從而保證沖洗質量。

2.2.3 安裝與操作維護

為保證氯堿化工機械設備的使用壽命與性能，操作人員需重視設備的安裝。首先，操作人員需綜合考慮外部環境并做好防范措施，在穩定的作業環境下進行機械設備與密封件的安裝，從而保證密封件性能的發揮。其次，操作人員要調節好安裝誤差，在安裝前明確裝配公差、軸表面粗糙度、測量指標和尺寸精確度等參數，及時查看元器件的工況，重點檢查動環和靜環兩端面的表面質量，確保密封端面的平整度與清潔度。再次，操作人員在安裝環節要做好軸和殼體等不同零部件的定位，避免因零部件松動產生磨損和變形等問題，并通過適量添加潤滑油減小零部件的摩擦。最后，在維護作業環節，當操作人員在檢查中發現設備存在泄漏現象時，需及時停止泵體設備的運轉，查明引發密封失效的原因與具體部位，并采取有效措施檢修設備，保證裝置安全穩定運行。

3 結語

泵設備密封性能直接影響化工生產的質量，因此需深入分析各類常見故障的原因，在此基礎上運用干氣、物理和離心力等密封技術手段優化設備密封性能，并結合機械生產要求進行設備改良，提升沖洗介質質量和密封安裝工藝水平，保證氯堿化工機械的正常生產以提高效益。