土霉素发酵罐机械密封损坏的原因和解决措施

刘伟强

摘 要：本文主要针对土霉素发酵罐机械密封系统损坏的原因进行分析，并根据损坏原因找到解决措施，改善机械密封结构，提高精度，调整焊接方法，改变找正方法，确保安装质量。

关键词：发酵罐；机械密封；损坏；解决措施

1 前言

随着土霉素发酵工艺的不断改进，对密封要求也越来越高，对机械密封的有效性提出了更高的要求，在发酵罐消毒过程中，为保证灭菌温度，发酵罐罐体压力保持在0.2MPa，若机械密封发生损坏，无法保持罐体压力，灭菌温度无法保证，对灭菌效果影响较大，若造成染菌，则会造成巨大损失。保证机械密封的可靠性，对土霉素发酵具有较大意义。

2 机械密封损坏原因分析

2.1 发酵罐用机械密封的基本结构

发酵罐现应用两种釜用机械密封，一种为传统的204型机械密封，结构简单，检修方便，动环采用不锈钢材质，静环为石墨填充四氟材质，为分体式。

另一种为204B型，动环采用石墨，静环为合金，相对于上一种密封来讲，这种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 从维修过程中分析，机械密封损坏的原因主要如下

（1）密封件的选材不當，密封面加工精度低，质量差

从检修记录上可以看出，静动环密封面腐蚀，异常磨损，压紧弹簧腐蚀，这些都和选材不当有关。

（2）用于动环与搅拌轴密封的O型圈老化变形

据统计，机械密封的泄漏有30%是由于动环与搅拌轴密封的O型圈老化变形而引起的。

（3）机械密封安装质量的影响

安装质量问题主要有以下几个方面：动静环摩擦副的偏斜；辅助密封圈的压紧力不当；弹簧压缩量过大。

（4）密封座水平度达不到要求

机械密封座固定在凸缘上，凸缘密封座的水平度达不到要求，对静环与动环配合造成影响，影响密封效果，增大安装难度。

（5）轴的弯曲和径向摆动量过大

在发酵罐运行过程，由于料液对搅拌叶的较大反向冲击力，使搅拌轴承受较大的剪切力和扭力，加上转动惯性，使轴产生径向跳动，而影响机械密封端面的接触受力情况，土霉素发酵罐由于采用平衡器而拆除了底轴承，造成轴在运转过程中摆动量超过要求，造成密封损坏隐患。

（6）轴向力和轴向窜动量的影响

在轴上搅拌系统运转使轴产生轴向力，使轴发生轴向窜动，会直接影响机械密封的效果。

（7）大罐皮带轮运行过程中不平衡

发酵罐采用皮带传动，大皮带轮直径为1600mm，质量大，在运行过程，转动惯量很大，如果动平衡达不到要求，在运行过程中，搅拌轴剧烈摇晃、振动，使机械密封损坏。

3 发酵罐机械密封损坏的解决措施

3.1 严格控制机械密封件制造、加工质量

（1）动静环上下端面表面精度符合要求；（2）合理选用密封材料，密封材料应满足密封功能的要求，在选择密封材质时应考虑被密封的介质、工作压力；（3）发酵罐应选用石墨和硬质合金作为机械密封的动静环材料。

3.2 凸缘的制作与安装

凸缘加工过程中要保证凸缘与机架的配合面与机械密封座的平行度，以保证搅拌轴与机封座垂直，在焊接过程中，要采取三人等分点焊法，凸缘发生变形错位要随时纠正，要杜绝顺序焊接，焊接完成后要用锤击法消除焊接应力。

3.3 正确安装机械密封

（1）设备转轴的径向跳动应≤0.02mm，轴向窜动量不允许大于0.1mm；（2）机封座和轴上密封位在安装时应保持清洁，密封端面完好无损，并做好防护；（3）在安装过程中严禁碰击、敲打，以免使机械密封面破损而损坏；（4）安装静环压盖时，拧紧螺丝必须受力均匀，保证静环端面与轴心线的垂直要求；（5）选择合适的端面比压：外装式机械密封端面比压一般选取0.2～0.4MPa。

3.4 搅拌轴的安装与调试，保证轴的直线度和径向摆动量

搅拌轴在加工制作过程中，保证加工精度，直线度≤0.1mm/m。

搅拌轴安装的是否合格是密封效果好坏的关键，在轴的安装过程中一定要保证其径向跳动不超出范围，如表1，确保轴的安装质量。

3.5 安装中间轴承

土霉素发酵罐在前期改造过程中，去掉了中间轴承和底轴承，增加了平衡装置，但由于搅拌轴较长，无刚性限制，轴在运转过程中径向摆动量偏大，对机封影响较大，根据以上情况，在保留平衡器的前提下，在一、二层搅拌叶之间安装井式中间轴承，为保护轴不被磨损，设计了钢套，钢套采用304材质，中间轴瓦应采用聚四氟乙烯，通过安装中间轴承，提高了轴的径向限制，减小了轴的摆动量，对机械密封起到了保护作用。

3.6 大皮带轮需要做好动平衡

大皮带轮铸造完成后，需要进行精加工，并做动平衡，动平衡检验合格方可使用。

4 结论

机械密封是发酵罐的重要组成部分，通过对土霉素发酵罐机械密封损坏原因的分析，从而制订合理的解决措施，保证机械密封可靠运行，降低维修成本，保证发酵的顺利进行，提高经济效益。

参考文献

[1]陈德才.机械密封设计制造与使用[M].机械工业出版社，1990.

[2]张麦秋.化工机器安装修理[M].化学工业出版社，2004.

（作者单位：河北圣雪大成制药有限责任公司）