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酸碱系统机械密封的改进

2013-06-17

陈欣　杨建敏　寿竼
（浙江巨化股份有限公司电化厂）

　　摘　要：分析了强酸、强碱输送泵机械密封失效的原因，阐述了相应改进措施。实施后杜绝了污染、降低了消耗、提高了装置的安全性和稳定性。
　　关键词：氯碱企业；机械密封；改进
　　氯碱企业生产中，强酸是重要的生产辅料，强碱是Z终产品。这两种物料输送泵的密封问题多年来始终困扰着设备管理人员。为此我们分别对原输送泵的机械密封结构和材质做了改进，较好地解决了问题。
　　一、高温强碱输送泵机械密封的改进
　　某车间蒸发工号Ⅰ强碱液循环泵机械密封国产化。该循环泵用于输送高温浓碱，泵壳材质为镍，机械密封为双端面内装式密封。
　　1、工艺指标：物料50%NaOH、温度140℃、压力595kPa、冷却水25℃。
　　2、单价。进口机械密封的单价为1.6544万元人民币。
　　3、缺陷情况。
　　（1）检修周期1~1.5个月；
　　（2）机械密封传动销弯曲变形；
　　（3）补偿弹簧断裂；
　　（4）动环面腐蚀严重；
　　（5）动环“O”，型圈断裂。
　　4、原因分析
　　（1）该机械密封原始设计未充分考虑到此处应用的工艺指标。
　　（2）机械密封结构不合理。采用传动销传动，传动销易弯曲，会导致弹簧扭曲变形，失去补偿能力，造成物料泄漏。
　　（3）机械密封动、静环采用碳化硅材质，而介质为50％烧碱，使得动环游离硅析出氧化。
　　（4）动静环“O”型圈不耐高温、强碱，容易断裂。
　　5、改进措施
　　（1）动静环材质改为硬质合金。
　　（2）动静环“O”型圈改为F46包覆橡胶“O”型圈，耐温超过150℃，且密封性能好。
　　（3）动环传动采用专用动环座传动，安装方便，传动效果好。
　　（4）弹簧安装在专用动环座下，先作用于动环座，再作用于动环，补偿均匀。
　　6、改进结果及效益
　　（1）检修周期≥6个月，完全可以满足实际使用需要。
　　（2）进口机械密封的单价为1.654 4万元人民币，国产机械密封单价为800元人民币。
　　二、浓硫酸循环泵机械密封的优化设计
　　1、缺陷情况
　　（1）原配114-55型机械密封使用寿命短，动环易磨损、动环补偿机构不能补偿磨损位移，轴套易产生内漏，机封冷却水经常呈酸性。
　　（2）安装要求高，导致检修过程中机封返修率较高。
　　（3）由于机械密封经常泄漏，泵轴、托架、底座经常出现严重的腐蚀。每年需更换大量备件。
　　（4）机械密封经常泄漏，产生较严重污染。
　　2、原因分析
　　输送介质含有游离氯、少量酸渣、80%~98%浓硫酸。该硫酸泵采用的机械密封是114-55型，属于外装单端面单弹簧旋转外型结构，通过拨叉传动。其动环、静环、密封圈、轴套材质分别是聚四氟乙烯、氧化铝陶瓷、氟橡胶、高硅铸铁。单纯从结构上看，该形式机封可适用于浓硫酸介质。但该结构机封对补偿缓冲机构要求较高，动环“O”型圈与轴套之间的摩擦力以及轴套处结垢都会影响补偿缓冲机构的性能。在实际使用和检修过程中发现该结构机封故障原因如下。
　　（1）氟橡胶“O”
　　（2）轴套上动环“O”型圈处发现少量酸渣积存，以及轴套表面出现的轻微腐蚀现象，使得动环“O”型圈与轴套的摩擦力增大，降低了补偿缓冲机构的补偿能力以及动、静环的端面比压，导致密封失效。
　　（3）动环、静环材料间的摩擦系数相对较大，使得动环寿命较短。
　　（4）轴套密封采用三角垫，而轴与轴套之间的传动是借助该三角垫的摩擦力，故三角垫处容易松动，造成轴套内漏。
　　3、改进措施
　　（1）根据现有密封箱尺寸，将114-55型机械密封改为151-55型机械密封。新密封采用波纹管传动，取消了“O”型圈，大大增强了浮动性，使密封端面受力比较合理。同时轴套的腐蚀及结垢对机封的正常使用无影响，也大大方便了安装。
　　（2）静环材质改用润滑性能良好、摩擦系数小、耐磨性能好、耐腐蚀性强的碳化硅陶瓷，可大大提高动环使用寿命。
　　（3）改进轴套结构和材质。轴套上增开一键槽，将传动和密封结构分开，防止轴套内漏，轴套材质改为316L。
　　（4）在泵托架内侧安装PVC接液斗，避免机封冷却水直接接触托架和底座造成腐蚀。
　　4、改进效果及效益
　　（1）改进后机封的检修频率明显下降，大幅度减少了硫酸泵的故障，年检修费用可降低6.8457万元人民币。
　　（2）降低了对环境的污染。

来源：《中国设备工程》2006年10期

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