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酸堿系統(tǒng)機械密封的改進

2013-06-17

陳欣　楊建敏　壽竼
（浙江巨化股份有限公司電化廠）
　　摘　要：分析了強酸、強堿輸送泵機械密封失效的原因，闡述了相應改進措施。實施后杜絕了污染、降低了消耗、提高了裝置的安全性和穩(wěn)定性。
　　關鍵詞：氯堿企業(yè)；機械密封；改進
　　氯堿企業(yè)生產(chǎn)中，強酸是重要的生產(chǎn)輔料，強堿是Z終產(chǎn)品。這兩種物料輸送泵的密封問題多年來始終困擾著設備管理人員。為此我們分別對原輸送泵的機械密封結構和材質(zhì)做了改進，較好地解決了問題。
　　一、高溫強堿輸送泵機械密封的改進
　　某車間蒸發(fā)工號Ⅰ強堿液循環(huán)泵機械密封國產(chǎn)化。該循環(huán)泵用于輸送高溫濃堿，泵殼材質(zhì)為鎳，機械密封為雙端面內(nèi)裝式密封。
　　1、工藝指標：物料50%NaOH、溫度140℃、壓力595kPa、冷卻水25℃。
　　2、單價。進口機械密封的單價為1.6544萬元人民幣。
　　3、缺陷情況。
　　（1）檢修周期1~1.5個月；
　　（2）機械密封傳動銷彎曲變形；
　　（3）補償彈簧斷裂；
　　（4）動環(huán)面腐蝕嚴重；
　　（5）動環(huán)“O”，型圈斷裂。
　　4、原因分析
　　（1）該機械密封原始設計未充分考慮到此處應用的工藝指標。
　　（2）機械密封結構不合理。采用傳動銷傳動，傳動銷易彎曲，會導致彈簧扭曲變形，失去補償能力，造成物料泄漏。
　　（3）機械密封動、靜環(huán)采用碳化硅材質(zhì)，而介質(zhì)為50％燒堿，使得動環(huán)游離硅析出氧化。
　　（4）動靜環(huán)“O”型圈不耐高溫、強堿，容易斷裂。
　　5、改進措施
　　（1）動靜環(huán)材質(zhì)改為硬質(zhì)合金。
　　（2）動靜環(huán)“O”型圈改為F46包覆橡膠“O”型圈，耐溫超過150℃，且密封性能好。
　　（3）動環(huán)傳動采用專用動環(huán)座傳動，安裝方便，傳動效果好。
　　（4）彈簧安裝在專用動環(huán)座下，先作用于動環(huán)座，再作用于動環(huán)，補償均勻。
　　6、改進結果及效益
　　（1）檢修周期≥6個月，完全可以滿足實際使用需要。
　　（2）進口機械密封的單價為1.654 4萬元人民幣，國產(chǎn)機械密封單價為800元人民幣。
　　二、濃硫酸循環(huán)泵機械密封的優(yōu)化設計
　　1、缺陷情況
　　（1）原配114-55型機械密封使用壽命短，動環(huán)易磨損、動環(huán)補償機構不能補償磨損位移，軸套易產(chǎn)生內(nèi)漏，機封冷卻水經(jīng)常呈酸性。
　　（2）安裝要求高，導致檢修過程中機封返修率較高。
　　（3）由于機械密封經(jīng)常泄漏，泵軸、托架、底座經(jīng)常出現(xiàn)嚴重的腐蝕。每年需更換大量備件。
　　（4）機械密封經(jīng)常泄漏，產(chǎn)生較嚴重污染。
　　2、原因分析
　　輸送介質(zhì)含有游離氯、少量酸渣、80%~98%濃硫酸。該硫酸泵采用的機械密封是114-55型，屬于外裝單端面單彈簧旋轉(zhuǎn)外型結構，通過撥叉?zhèn)鲃印Ｆ鋭迎h(huán)、靜環(huán)、密封圈、軸套材質(zhì)分別是聚四氟乙烯、氧化鋁陶瓷、氟橡膠、高硅鑄鐵。單純從結構上看，該形式機封可適用于濃硫酸介質(zhì)。但該結構機封對補償緩沖機構要求較高，動環(huán)“O”型圈與軸套之間的摩擦力以及軸套處結垢都會影響補償緩沖機構的性能。在實際使用和檢修過程中發(fā)現(xiàn)該結構機封故障原因如下。
　　（1）氟橡膠“O”
　　（2）軸套上動環(huán)“O”型圈處發(fā)現(xiàn)少量酸渣積存，以及軸套表面出現(xiàn)的輕微腐蝕現(xiàn)象，使得動環(huán)“O”型圈與軸套的摩擦力增大，降低了補償緩沖機構的補償能力以及動、靜環(huán)的端面比壓，導致密封失效。
　　（3）動環(huán)、靜環(huán)材料間的摩擦系數(shù)相對較大，使得動環(huán)壽命較短。
　　（4）軸套密封采用三角墊，而軸與軸套之間的傳動是借助該三角墊的摩擦力，故三角墊處容易松動，造成軸套內(nèi)漏。
　　3、改進措施
　　（1）根據(jù)現(xiàn)有密封箱尺寸，將114-55型機械密封改為151-55型機械密封。新密封采用波紋管傳動，取消了“O”型圈，大大增強了浮動性，使密封端面受力比較合理。同時軸套的腐蝕及結垢對機封的正常使用無影響，也大大方便了安裝。
　　（2）靜環(huán)材質(zhì)改用潤滑性能良好、摩擦系數(shù)小、耐磨性能好、耐腐蝕性強的碳化硅陶瓷，可大大提高動環(huán)使用壽命。
　　（3）改進軸套結構和材質(zhì)。軸套上增開一鍵槽，將傳動和密封結構分開，防止軸套內(nèi)漏，軸套材質(zhì)改為316L。
　　（4）在泵托架內(nèi)側安裝PVC接液斗，避免機封冷卻水直接接觸托架和底座造成腐蝕。
　　4、改進效果及效益
　　（1）改進后機封的檢修頻率明顯下降，大幅度減少了硫酸泵的故障，年檢修費用可降低6.8457萬元人民幣。
　　（2）降低了對環(huán)境的污染。
 來源：《中國設備工程》2006年10期