釜用雙端面機械密封的安裝及維護

楊宏運　武岳華

摘 要：目前雙端面機械密封在化工企業生產釜類設備得到了廣泛的應用，尤其是使用環氧乙烷等危化品的生產釜類設備對密封要求較高，采用雙端面機械密封密封效果比較好。本文以生產使用環氧乙烷作為原料反應釜的典型應用，對雙端面機械密封的安裝及維護進行分析，希望能夠為同行業人士提供一定的參考;

關鍵詞：雙端面機械密封;環氧乙烷;生產釜

雙端面機械密封的密封效果較好，適用于易燃 、易爆、強腐蝕、帶顆粒及真空下密封要求較高的場合。我車間生產釜使用環氧乙烷作為主要生產原料，環氧乙烷具有易燃，易爆、有毒，為致癌物，具刺激性，具致敏性等特性，一旦泄露將造成嚴重事故，因此在生產釜上采用雙端面機械密封，有效防止環氧乙烷泄露。雙端面機械密封的失效原因主要集中在安裝過程中機械密封的選型不當和安裝精度不夠以及維護不到位等造成的。下面從釜用雙端面機械密封的安裝和維護兩個方面進行分析，確保雙端面機械密封的安全使用。

1 釜用雙端面機械密封的安裝

1.1 雙端面機械密封的選型

我車間生產釜操作壓力-0.085-0.4MPa，操作溫度小于160℃，轉速120r/min，軸徑80mm，操作介質主要為環氧乙烷、環氧乙烷、聚醚等。選用的是小彈簧，雙端面，非平衡型、帶冷卻功能的205型釜用雙端面機械密封。在選型中尤其要注意的是環氧乙烷的特性如環氧乙烷和鐵銹接觸會發生自聚反應，環氧乙烷爆炸極限為3-100%， 環氧乙烷為有機溶劑化學性質非常活潑，能與許多化合物發生開環加成反應等因素，因此我們選用的雙端面機械密封為全不銹鋼材質，密封面禁止金屬對金屬摩擦，密封圈使用聚四氟材質嚴禁使用橡膠制品，在安裝前要對這些進行再次檢查和確認。

1.2 雙端面機械密封的安裝

雙端面機械密封原理與單端面機械密封基本相同，都是靠垂直于旋轉軸線的端面（摩擦副）在流體壓力和補償機構彈力的作用以及輔助密封的配合下保持貼合并相對滑動而構成的防止流體泄漏的裝置。雙端面機械密封結構在工作時，由流體壓力（介質壓力）和彈性元件的彈力等引起的合力作用下，在密封環的端面上產生一個適當的比壓（壓緊力），使兩個接觸端面（動環、靜環端面）相互緊密貼合，并在兩端面間極小的間隙中維持一層極薄的液膜，從而達到密封的目的。雙端面機械密封有兩道端面密封，若一級密封失效，二級密封仍然可密封，防止泄露。我廠使用的205型雙端面密封使用外供密封液（白油）系統，向密封腔內引入封液進行堵封、潤滑和冷卻，且為循環冷卻使用，并有循環水系統對密封液進行降溫。密封液不僅可以沖洗摩擦副改善機械密封工作環境，還可以作為一級密封面是否失效的重要檢測手段。釜用雙端面機械密封安裝流程如圖2-1所示。釜用雙端面機械密封在安裝過程中要注意的關鍵點如下：

①檢查釜軸的竄動，擺動量和撓度是否符合機械密封的安裝技術要求，密封腔是否符合機械密封的安裝尺寸，密封端蓋與軸是否垂直。要求：軸的軸向竄動量≤±0.5mm，

軸擺動量（裝旋轉環密封圈處）≤0.06mm，軸的最大撓度≤0.05mm，密封端蓋與密封圈接觸平面對中心線的垂直度允差0.03-0.05mm，安裝機械密封部位的軸公差為h8，光潔度為1.6;②安裝過程中應保持機械密封裝置清潔，特別是密封面和輔助密封圈表面應無雜質，灰塵。不允許用不清潔的布及其他物品擦拭密封面;③安裝過程中要先將攪拌軸定位且處于自由垂體狀態下再緊固機械密封螺栓最后再緊固機械密封上部軸套螺母;④機械密封安裝完成后，用手轉動回轉軸，檢查靜環與動環之間、壓蓋與軸套之間和旋轉件與密封腔之間有無摩擦，軸轉動一周應感覺用力均勻，如轉不動或轉一周局部用力不均，則應檢查密封是否存在安裝問題，必要時應拆卸后查找問題，解決后重裝;⑤密封液補充后要將機械密封內部氣體排凈，避免氣蝕，密封液儲罐壓力高于釜內壓力0.05MPa，密封液儲罐使用氮氣（惰性氣體）補壓，嚴禁使用空氣補壓，避免空氣進入釜內，與環氧乙烷形成爆炸混合氣體;⑥密封液循環泵采用磁力泵，設定程序連鎖，開啟攪拌時，磁力泵先于攪拌2-3秒開啟對機械密封進行潤滑。

2 雙端面機械密封的維護

當前，國內各企業的生產技術發生著日新月異的變化，這也促使生產設備不斷改善，設備的維護與保養也發揮了更為重要的作用，并逐漸成為一個企業核心競爭力的重要部分。在化工企業反應釜是關鍵設備，是保證安全生產的重要組成部分，在運行中常會存在高溫、高壓、易燃、易爆、高毒等多種潛在危險，而雙端面機械密封是反應釜設備的重要組成部分也是最易發生泄露引起事故的關鍵部位。因此做好機械密封的維護檢查，提前發現隱患、延長機械密封使用壽命、是有效保證安全生產的重要手段。關于釜用雙端面機械密封的維護注意事項如下：

①應注意釜用攪拌設備啟動工作時，必須先檢查確認密封液循環保護系統壓力后才可緩慢升高釜內壓力，密封液循環保護系統壓力應始終保持高于釜內壓力0.05-0.10MPa;②注意停車時應先停止攪拌傳動系統，待釜內溫度、壓力降到常溫、常壓后再關閉冷卻循環水。要經常檢查冷卻水管、沖洗水管線，防止管線堵塞造成冷卻失效，導致機械密封故障;③雙機械密封在使用工作中應注意保持密封液儲罐規定的液面位置，凡低于規定位置應予以補充，以防引起干磨;④如密封液突然發生泄漏并持續不變，這通常表明是輔助密封圈損壞或異物進入密封面而導致密封面被破壞等原因。當泄漏量超過允許值時，應檢查并分析泄漏原因，主要分析內容如下：a.攪拌軸的軸向竄動及徑向擺動量是否超過規定值;b.轉速、溫度、壓力及其他條件是否超過標準規定;c.密封液循環系統是否正常工作，密封液儲罐壓力是否達到要求;d.冷卻水是否暢通并起到冷卻作用;e.密封液是否有鐵銹等固體雜質進入;f.如流出的泄漏液是混濁黑色的，則說明石墨環已經嚴重磨損;⑤新機封安裝后需更換密封液，并使用密封液對機械密封進行沖洗。密封液每年最少更換一次，更換密封液后要從雙端面機械密封回油管處排氣，確保機封內空氣排凈。補充或更換密封液要待反應釜停止，雙端面機械密封水路、油路停止使用，且釜內無壓時操作，更換完成后要對密封液罐進行氮氣置換2-3次;⑥空轉時攪拌擺動比較大，會造成機械密封故障，生產釜攪拌啟動前要檢查釜內液位是否浸沒攪拌，高轉速生產釜禁止攪拌空轉情況的情況發生，低轉速生產釜也應注意避免攪拌空轉;⑦及時清理雙端面機械密封表面灰塵雜物，保持機械密封清潔，避免雜物混入機械密封內，加速機械密封磨損，每年清理密封液線路過濾器2次，防止過濾器堵塞，密封液供液不足;⑧攪拌長期不用時每月最少啟動攪拌系統一次，每次最少運行5min，促進密封液循環，防止密封液結垢潤滑、冷卻失效導致機械密封泄露。

3 結論

雙端面機械密封的泄露原因有很多，大多與安裝檢修、維護保養和工藝操作有直接的關系，因此在日常生產中應加強管理，提高安裝精度、規范操作，注重維護保養。要充分的認識到機械密封泄露帶來的危害，提高安全意識、注重細節，通過先進的技術手段和管理來避免雙端面機械密封泄露，真正做到防患于未然，延長設備使用壽命，避免事故的發生，為企業帶來更好的效益。

參考文獻：

[1] JB/T4127.1-1999， 機械密封技術條件[S].北京：中國標準出版社，1999.

[2]王顯偉，宋巍.機泵密封失效原因分析與預防[J].遼寧化工，2004，033（008）：490-491.

作者簡介：

楊宏運（1982- ），男，漢族，河北省滄州市人，工程師，中海油（天津）油田化工有限公司設備工程師，主要從事化工設備維保管理工作。