R400捏合機旋轉接頭泄漏原因分析及對策

作者簡介：王昆，女，1973-01，籍貫：內蒙古，畢業于內蒙古教育學院機電一體化專業，專科，研究方向：化工機械設備

摘 要：R400捏合機是聚甲醛裝置的關鍵設備，文章通過對旋轉接頭的原理和結構的研究，對旋轉接頭安裝使用后就開始產生泄漏的原因和處置對策進行了分析，并按照分析出泄漏的原因，采用了角接觸球軸承替代原使用的深溝球軸承，以及對靜環的密封結構進行改造，采用新材料改變原密封圈的材質，最終改造試驗成功，保證了設備的正常運行，減少了旋轉接頭因泄漏而造成的設備非計劃停車，提高了使用可靠性，確保了聚甲醛廠的安、穩、長、滿、優的運行。

關鍵詞：旋轉接頭動環 泄漏 原因分析 對策

中圖分類號：TH136 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）01（c）-0000-00

神華寧煤集團煤化工分公司聚甲醛廠聚合裝置的兩臺聚甲醛捏合機是由日本進口的專有設備。此設備的旋轉接頭是連接零件，是靠其中的機械密封達到阻漏效果，是由水通過它進行循環的冷卻正在轉動的軸。機械密封動環是固定動環組件上，動環組件上有兩盤深溝球軸承，軸承通過卡環定位，靜環為單一組件是靠密封腔內的彈簧上的墊片與一O型環靠靜環尾部的錐形面脹開O型環與動環組件達到阻漏效果的（結構見圖1）。它的工作壓力為0.3-0.5MPa，工作溫度為10-150℃，此零部件的運行狀況直接影響R400捏合機的正常運行，對整個聚甲醛廠的生產有著重大的影響。

Inlet：入口；Outlet：出口；Casing：外殼；Seal ring：密封環；Bearing：軸承；Snap rings：卡環

圖1

1 設備運行中存在的問題

2012年6月20日此設備在運行過程中旋轉接頭發生泄漏，聚甲醛廠停車隨即進行了處理，可當時將旋轉街頭解體后發現靜環已損壞（材質為石墨），動環端面（材質為陶瓷）已有不均勻的損壞，隨即由聚甲醛廠外委進行了加工（將動環材質陶瓷改為硬質合金）。回裝后還是有泄漏，考慮到生產方面的因素，再未對其進行處理。至今為止以對此部件進行了四次檢修，但漏點還是沒有消除。此旋轉接頭的泄漏嚴重影響R400捏合機的正常運行。

2 現場觀察

2012年11月4日旋轉接頭泄漏增大不得不對其停車進行處理，新安裝的動靜環組件，動環為硬質合金，靜環為不銹鋼。經過現場觀察發現此旋轉接頭與其它幾個旋轉接頭有一點不大一樣，其它選裝接頭旋轉過程中不同心度很小，可此旋轉接頭不同心度很大，且旋轉接頭每轉一圈泄漏一滴，由此可以判斷是由動靜環端面加工精度不高、軸承損壞、旋轉接頭腔體變形或旋轉接頭撓性金屬管尺寸不符合要求發生以上現象。

3 泄漏原因分析

3.1軸承磨損嚴重，由于此旋轉接頭型號為RXH，是靠定期的加注潤滑脂來對軸承進行潤滑，軸承為兩盤深溝球軸承，型號：6012ZC3。拆卸過程中確實發現軸承已損壞，軸承有干磨的痕跡，應為軸承一旦損壞就可能會引起動靜密封環的不平行和密封嚙合面的打開，進而導致泄漏或密封端面損壞，所以加強設備潤滑管理工作勢在必行。但對新軸承更換后還是泄漏，軸承損壞引起泄漏這一條可以排除。

3.2材料的影響，由于原始旋轉接頭動環的材料為陶瓷，當時為了生產不得不將其改為硬質合金，靜環材質未變。對比兩種材料發現，陶瓷與硬質合金的優點均為是耐腐蝕性好，硬度很高，耐磨性好，而硬質合金的最大的缺點是易產生氣孔、夾渣和表面硬度不均勻。固在零部件的原始部件與現有部件對比來看，也是影響靜環組件損壞的原因之一，經過咨詢發現將陶瓷改為硬質合金在此設備的工作條件下可以使用，故也可將此原因排除。

3.3原始安裝管線應力的影響，在旋轉接頭的進口和出口均使用撓性金屬管作為連接管線，在觀察其他三個旋轉接頭時時，接頭的不同心度明顯小于此旋轉接頭或肉眼基本看不出有不同心，但通過細致觀察發現，此旋轉接頭出口所連接的金屬軟管給了旋轉接頭一個外力，一直在拉著旋轉接頭不同心旋轉，但通過查閱資料發現，應該注意不能安裝扭曲的撓性管，撓性管的不正確安裝會使旋轉接頭和撓性管的使用壽命大大縮短，同時亦有可能造成泄漏，但隨后將固定管道與金屬軟管相連接的管托改造成導向管托，此問題依然沒有解決，故此原因亦可排除。

3.4加工精度的誤差，從最后回裝與泄漏特點來看，動環端面的加工精度跟此次泄漏有著很大的關系，經過現場觀察發現此旋轉接頭與其它幾個旋轉接頭有一點不大一樣，其它旋裝接頭旋轉過程中不同心度很小，可此旋轉接頭不同心度很大，且旋轉接頭旋轉一圈發生一滴泄漏。由于軸承是新更換的軸承，密封腔體是否變形現階段無法測量，而根據部件使用說明書的要求如果出現不同心現象設備是不可以運轉，應立即停止維修。最終斷定為動環端面加工誤差（加工的動環組件現場無法進行測量其平面度與粗糙度）和密封腔體變形引起的密封端面不同心運轉（見圖2）從而引起的泄漏和軸承損壞（密封泄漏軸承進水）。

圖2 密封端面與軸向不同心

4 改進措施

4.1建立和完善崗位巡檢制度，加強對重點設備的掛牌巡檢力度；同時針對車間新進員工較多，操作水平參差不齊的實際情況加強崗位培訓，動員經驗豐富的老師傅做好傳、幫、帶工作把經驗和技術傳授給年輕員工，做到人人熟練掌握操作技能和專業知識，提高對所管設備的控制和駕馭能力。

4.2 因為此旋轉部件為日本原裝進口部件，加之現階段采購國外備品備件周期長且價格昂貴，故建議在現有備件的基礎上申請購買一套原裝的備件，采購回來之后將原裝備件解體，找加工質量高的國內生產單位，對像動環、靜環、O行環、彈簧等部件進行測繪，并根據廠家所帶說明書中的材料要求，找與國內材料標號相同或相近的材料進行代替，為了檢驗備件的質量，可以先加工幾套進行試用，在不影響生產的情況下，進一步降低生產成本。

4.3改變軸承形式，由于現階段缺乏原裝備件，動靜環加工精度無法測量（只能測量基本尺寸），考慮到現階段密封組件的不同心旋轉，可以將兩盤深溝球軸承更改為角接觸球軸承。原裝部件為兩盤6012ZC3深溝球軸承，由于深溝球軸承只可承受輕微的偏心現象（1/6度）且是兩盤緊靠著安裝，這種裝配由于兩盤軸承本身制造的差異，安裝使用性能不是很好，再加上它允許使用的偏心度很小在旋轉接頭密封組件上使用很容易造成靜環的損壞。但如果改為調心軸承效果最好，但是查詢資料后調心軸承尺寸無法滿足安裝要求。由于7012AC的接觸角是25°，角度越小對偏心的敏感度越小。故使用兩盤SKF的7012C角接觸球軸承（接觸角為15°），面對面安裝，則性能比深溝球軸承大可提高。由于角接觸球軸承面對面安裝雖然不能有像調心軸承那樣的效果，但是要比深溝球軸承緊靠安裝性能要好，且角接觸軸承尺寸與深溝球軸承尺寸一致，從安裝上保證了其可行。

4.4改變靜環的材質，由于安裝過程中的不確定因素和運行過程中的偏心很容易造成靜環損壞，將靜環材質由原石墨改為磷青銅，以磷青銅優良延展性，耐磨性、抗疲勞性，不易發熱、確保安全同時具備很強的抗疲勞性，且機械加工性能優良，經查詢相關資料和借鑒國內的部分機械密封改造情況，綜合以上性能此方法可行。

4.5改變靜環的密封形式，由于原密封形式是靠靜環尾部的錐形面脹大O型環來達到密封效果（圖3），此密封形式一但靜環損壞，密封也就不能再密封。更改方案為將原始尺寸不變，在原靜環上開一道O型環槽形成二道密封（見圖4），O型環材質為聚四氟乙烯（耐磨），這樣即使O型環下方的錐形面密封圈損壞，密封軸向的二道密封環還可以將介質密封住，以使其不產生泄漏，減少零部件損壞和泄漏，從而引起不必要的停車。

圖3：改造前 圖4：改造后

5 改進后效果

以上改造方案，從2013年實施以來，運行一年多時間，該設備機械密封未發生泄漏，證明改造是成功的，措施是正確有效的。

參考文獻

[1]日本KURIMOTO株式會社栗本鐵工所KRC捏合機使用說明書.

[2]SKF軸承手冊

[3]溫秉權.金屬材料手冊 ：電子工業出版社，2009年06月.

[4]田伯勤.新編機械密封使用手冊：中國知識出版社.2005年11月.