高原地区化工离心泵密封形式改造的探讨

2020-06-22夏洪军

中国盐业 2020年2期

夏洪军

中盐青海昆仑碱业有限公司于2008年开始建设。2011年8月7日正式投产的100万吨/年纯碱生产装置，采用先进成熟的氨碱法生产工艺。在氨碱法工艺生产中，氨盐水的碳酸化过程是工艺条件最多、影响因素最广、物理和化学变化最繁多的一个工序，其中中和水、氨盐水、冷母液介质的消耗与调节对整个生产过程的影响也是非比寻常。该装置中输送中和水、淡氨盐水、冷母液介质采用机械密封装置的泵输送。

在实际运行中中和水泵、淡氨盐水泵、冷母液泵存在泄漏严重，维修费用高，劳动强度大等一系列问题。为了解决以上问题，我公司将其密封形式改造为副叶轮填料密封。现就中和水、淡氨盐水、冷母液泵密封装置改造进行讨论。

1.密封工作原理及结构

机械密封在旋转设备上的应用非常广泛，机械密封的密封性能直接影响到整机的运行效果。机械密封又叫端面密封，它是一种旋转机械的轴封装置，指至少有一对垂直于旋转轴线的端面在液体压力和补偿机构弹力的作用以及辅助密封的配合下保持贴合并相对滑动而构成的防止流体泄漏的装置。机械密封通常有静环、动环、压紧元件和密封元件组成。其中动环随泵轴一起旋转，动环和静环紧密贴合组成密封面，防止介质泄漏。机械密封结构如图1所示

图1 机械密封结构图

2.机械密封在中和水泵、淡氨盐水泵、冷母液泵中的故障表现及原因分析

2.1机械密封振动偏大，导致最终失去密封效果。中和水泵、淡氨盐水泵、冷母液泵机械密封的密封端面经常会出现端面磨损、裂缝、破损等情况，弹簧用久了也会松弛、断裂、腐蚀，辅助密封圈也会出现裂口、扭曲和变形、破裂等情况。

2.2机械密封在中和水泵、淡氨盐水泵、冷母液泵的运用中，由于结晶的析出，颗粒、杂质的沉积，使机械密封的弹簧失灵，颗粒进入密封面摩擦，会导致机械密封的迅速损坏，进而导致机械密封经常性泄漏。然而在机械密封中增加冲洗系统生成阻封它可以有效的保护密封面，起到冷却、润滑、冲走杂物等作用。但中盐青海昆仑碱业有限公司地处海拔3000多米的高原，由于地理环境的因素导致本地区水质不好，水中Caso4,Mgso4含量高，水的硬度大，杂质多，这些原因严重威胁着机械密封的辅助冲洗系统，致使机械密封达不到密封效果。

2.3中和水泵、淡氨盐水泵、冷母液泵泵轴、泵体、密封腔体的加工精度不够对机械密封的密封效果也是非常不利的。

2.4机械密封经常性泄漏，使得中和水、淡氨盐水、冷母液消耗高。经常更换机械密封明显增加了维修劳动强度和维修费用

结论：在高原地区中和水泵、淡氨盐水泵、冷母液泵的密封装置使用机械密封没有很好的效果。

3.中和水、淡氨盐水、冷母液泵由机械密封形式改造为副叶轮填料密封装

3.1 副叶轮填料密封的原理及特点

副叶轮密封系统是利用回转体带动流体使之产生离心力以克服泄露的装置。其密封能力来源于机器轴的旋转带动副叶轮所做的功。副叶轮所产生的扬程起到封堵输送介质的作用。副叶轮只在泵运行时起到密封作用，所以为防止泵停机后输送介质泄漏配备了停车密封，采用填料作为停车密封。副叶轮密封的特点在于它没有直接接触的摩擦副，可以采用较大的密封间隙，可以密封含有固相杂质的介质，中和水、淡氨盐水、冷母液介质状态适用副叶轮填料密封。如果设计合理可以做到接近零泄露率。

图2 改造后副叶轮填料密封结构图

表1 中和水泵、淡氨盐水泵、冷母液泵改造前后参数变化

3.2 副叶轮填料密封的结构特点

副叶轮填料密封的结构如图2所示，副叶轮密封系统是由副叶轮和填料两部分组成。当泵工作时来自叶轮出口处的高压液体经泵盖与护板之间的间隙进入副叶轮流道内，同时由于副叶轮的旋转作用使流到内的液体形成一个具有一定厚度的液体环。如果以P1表示液体环产生的离心压力，在泵运行时，它将与副叶轮周围的中和水、淡氨盐水、冷母液压力P2相平衡。在副叶轮的工作中，当P1＜P2时，由于副叶轮内的液体向外流动使液体环变薄，这时离心压力降低，直到P1=P2时流动停止，出现新的平衡。相反，当P1＞P2时，副叶轮内的液体向内流动使液体环变厚，这时离心压力升高，直到P1=P2时，又出现新的平衡。只要液体环的厚度变化是在副叶轮的流道内进行，这种平衡状态就不会破坏，介质就不会泄漏。开车前将填料加好，填料压盖压紧，也会减少泄漏的。