顆粒介質(zhì)柱塞泵柱塞密封系統(tǒng)改進

趙時超 石福恩

作者通聯(lián)：中國平煤神馬集團河南神馬尼龍化工有限責(zé)任公司化工三廠 河南平頂山市建設(shè)路東段平頂山高新區(qū)467000

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1.問題

柱塞泵具有計量穩(wěn)定，出口壓力高和自吸能力強的特點，但柱塞處密封容易泄漏，特別是輸送含有顆粒介質(zhì)的物料是使用中的一大難題。國外某品牌臥式四缸高壓柱塞泵，還帶有輔助隔膜液壓泵。輸送介質(zhì)為己二腈溶液、NaOH 溶液和含有一定顆粒的催化劑溶液（其中催化劑顆粒為20～30μm）。該泵輔助隔膜液壓泵為乙醇沖洗泵，乙醇經(jīng)隔膜液壓泵升壓后沖洗催化劑硬質(zhì)顆粒溶液，從而使催化劑不能進入柱塞填料壓蓋部位。原泵柱塞密封是盤根密封，運行中含有硬質(zhì)顆粒漿料的混合液極易沿柱塞泄漏，泄漏的催化劑顆粒又加劇了填料的磨損（柱塞每分鐘往復(fù)運動190 余次），密封填料的頻繁泄漏需頻繁切換設(shè)備更換柱塞填料（平均每12 天1次）。設(shè)備經(jīng)常維修，同時泄漏的己二腈為進口原料，價格昂貴且有毒有害，污染環(huán)境。

2.原因

（1）柱塞密封填料。柱塞密封為盤根填料，成卷包裝的盤根需先根據(jù)軸頸尺寸制成密封圈，由于盤根材料較軟、彈性大、人工裁切誤差大，物料易在盤根切口處泄漏，泄漏的催化劑顆粒又加劇了填料的磨損。

（2）進出口單向閥。原進出口單向閥閥芯設(shè)計為板式結(jié)構(gòu)，與閥座形成面密封。運行中含有一定硬質(zhì)顆粒漿料的混合液極易聚集在閥座與閥芯密封面處形成內(nèi)漏，彈簧回座延遲。

（3）催化劑沖洗系統(tǒng)。經(jīng)隔膜液壓泵升壓后的乙醇直接進入柱塞和填料所形成的密封腔中，由于隔膜液壓泵4個柱塞行程大小有所差異，單位時間內(nèi)輸送介質(zhì)總量和壓力也有所差別，所輸送的物料動能不同，一方面使設(shè)備產(chǎn)生較大振動，另一方面對泵柱塞的沖洗和冷卻效果不好，易使填料和柱塞加劇磨損，產(chǎn)生泄漏。

3.改進措施

（1）對柱塞密封材料和結(jié)構(gòu)進行改進。將原盤根密封改為整體自緊式唇形浸膠簾子線骨架填料，同時對填料壓蓋的結(jié)構(gòu)和尺寸進行相應(yīng)改進。骨架填料材料主要由PTFE 材料和工業(yè)簾子線組成，PTFE 材料具有記憶收縮功能，工作中產(chǎn)生的摩擦熱使唇口不斷收縮，骨架填料緊緊抱在柱塞上，這種收縮同時又起到補償磨損的作用。骨架填料為整體式，消除了人工安裝誤差，柱塞導(dǎo)向性能增強，保證了柱塞與填料的同心度。4件組合使用，有效解決了輸送液體沿柱塞泄漏問題。

（2）進出口單向閥改進。把原來的板式閥芯改為球式閥芯，進出口閥附件也做相應(yīng)改進。隨著閥芯型式的改變，密封面由原來的面密封改為線密封，消除了催化劑積聚形成內(nèi)漏而加劇柱塞填料的磨損，閥球的動作更靈敏，泵的效率提高。

（3）催化劑沖洗系統(tǒng)的改進。在隔膜液壓泵出口管線頂部增加一緩沖蓄能系統(tǒng)，將其所輸入的乙醇壓力和能量進行平衡調(diào)節(jié)，使其持續(xù)穩(wěn)定地進入主泵柱塞和填料所形成的密封腔內(nèi)，對柱塞和骨架填料間集聚的硬質(zhì)顆粒溶液進行有效沖洗，減少磨損。

4.效果

通過改進硬質(zhì)顆粒漿料泵柱塞填料的材料和結(jié)構(gòu)，改進進出口單向閥和催化劑沖洗系統(tǒng)，消除了柱塞填料的泄漏隱患。檢修周期由原來平均12 天延長至68 天，節(jié)省大量檢修和備件費用，同時建立了泄漏物料的回收分離再利用系統(tǒng)，保證裝置安全穩(wěn)定、高效與清潔生產(chǎn)。