土霉素發酵罐機械密封損壞的原因和解決措施

劉偉強

摘 要：本文主要針對土霉素發酵罐機械密封系統損壞的原因進行分析，并根據損壞原因找到解決措施，改善機械密封結構，提高精度，調整焊接方法，改變找正方法，確保安裝質量。

關鍵詞：發酵罐；機械密封；損壞；解決措施

1 前言

隨著土霉素發酵工藝的不斷改進，對密封要求也越來越高，對機械密封的有效性提出了更高的要求，在發酵罐消毒過程中，為保證滅菌溫度，發酵罐罐體壓力保持在0.2MPa，若機械密封發生損壞，無法保持罐體壓力，滅菌溫度無法保證，對滅菌效果影響較大，若造成染菌，則會造成巨大損失。保證機械密封的可靠性，對土霉素發酵具有較大意義。

2 機械密封損壞原因分析

2.1 發酵罐用機械密封的基本結構

發酵罐現應用兩種釜用機械密封，一種為傳統的204型機械密封，結構簡單，檢修方便，動環采用不銹鋼材質，靜環為石墨填充四氟材質，為分體式。

另一種為204B型，動環采用石墨，靜環為合金，相對于上一種密封來講，這種密封的平衡性和同心度都要高，密封效果好，逐步替代上述密封。

2.2 從維修過程中分析，機械密封損壞的原因主要如下

（1）密封件的選材不當，密封面加工精度低，質量差

從檢修記錄上可以看出，靜動環密封面腐蝕，異常磨損，壓緊彈簧腐蝕，這些都和選材不當有關。

（2）用于動環與攪拌軸密封的O型圈老化變形

據統計，機械密封的泄漏有30%是由于動環與攪拌軸密封的O型圈老化變形而引起的。

（3）機械密封安裝質量的影響

安裝質量問題主要有以下幾個方面：動靜環摩擦副的偏斜；輔助密封圈的壓緊力不當；彈簧壓縮量過大。

（4）密封座水平度達不到要求

機械密封座固定在凸緣上，凸緣密封座的水平度達不到要求，對靜環與動環配合造成影響，影響密封效果，增大安裝難度。

（5）軸的彎曲和徑向擺動量過大

在發酵罐運行過程，由于料液對攪拌葉的較大反向沖擊力，使攪拌軸承受較大的剪切力和扭力，加上轉動慣性，使軸產生徑向跳動，而影響機械密封端面的接觸受力情況，土霉素發酵罐由于采用平衡器而拆除了底軸承，造成軸在運轉過程中擺動量超過要求，造成密封損壞隱患。

（6）軸向力和軸向竄動量的影響

在軸上攪拌系統運轉使軸產生軸向力，使軸發生軸向竄動，會直接影響機械密封的效果。

（7）大罐皮帶輪運行過程中不平衡

發酵罐采用皮帶傳動，大皮帶輪直徑為1600mm，質量大，在運行過程，轉動慣量很大，如果動平衡達不到要求，在運行過程中，攪拌軸劇烈搖晃、振動，使機械密封損壞。

3 發酵罐機械密封損壞的解決措施

3.1 嚴格控制機械密封件制造、加工質量

（1）動靜環上下端面表面精度符合要求；（2）合理選用密封材料，密封材料應滿足密封功能的要求，在選擇密封材質時應考慮被密封的介質、工作壓力；（3）發酵罐應選用石墨和硬質合金作為機械密封的動靜環材料。

3.2 凸緣的制作與安裝

凸緣加工過程中要保證凸緣與機架的配合面與機械密封座的平行度，以保證攪拌軸與機封座垂直，在焊接過程中，要采取三人等分點焊法，凸緣發生變形錯位要隨時糾正，要杜絕順序焊接，焊接完成后要用錘擊法消除焊接應力。

3.3 正確安裝機械密封

（1）設備轉軸的徑向跳動應≤0.02mm，軸向竄動量不允許大于0.1mm；（2）機封座和軸上密封位在安裝時應保持清潔，密封端面完好無損，并做好防護；（3）在安裝過程中嚴禁碰擊、敲打，以免使機械密封面破損而損壞；（4）安裝靜環壓蓋時，擰緊螺絲必須受力均勻，保證靜環端面與軸心線的垂直要求；（5）選擇合適的端面比壓：外裝式機械密封端面比壓一般選取0.2～0.4MPa。

3.4 攪拌軸的安裝與調試，保證軸的直線度和徑向擺動量

攪拌軸在加工制作過程中，保證加工精度，直線度≤0.1mm/m。

攪拌軸安裝的是否合格是密封效果好壞的關鍵，在軸的安裝過程中一定要保證其徑向跳動不超出范圍，如表1，確保軸的安裝質量。

3.5 安裝中間軸承

土霉素發酵罐在前期改造過程中，去掉了中間軸承和底軸承，增加了平衡裝置，但由于攪拌軸較長，無剛性限制，軸在運轉過程中徑向擺動量偏大，對機封影響較大，根據以上情況，在保留平衡器的前提下，在一、二層攪拌葉之間安裝井式中間軸承，為保護軸不被磨損，設計了鋼套，鋼套采用304材質，中間軸瓦應采用聚四氟乙烯，通過安裝中間軸承，提高了軸的徑向限制，減小了軸的擺動量，對機械密封起到了保護作用。

3.6 大皮帶輪需要做好動平衡

大皮帶輪鑄造完成后，需要進行精加工，并做動平衡，動平衡檢驗合格方可使用。

4 結論

機械密封是發酵罐的重要組成部分，通過對土霉素發酵罐機械密封損壞原因的分析，從而制訂合理的解決措施，保證機械密封可靠運行，降低維修成本，保證發酵的順利進行，提高經濟效益。

參考文獻

[1]陳德才.機械密封設計制造與使用[M].機械工業出版社，1990.

[2]張麥秋.化工機器安裝修理[M].化學工業出版社，2004.

（作者單位：河北圣雪大成制藥有限責任公司）