釜用双端面机械密封的安装及维护

杨宏运　武岳华

摘 要：目前双端面机械密封在化工企业生产釜类设备得到了广泛的应用，尤其是使用环氧乙烷等危化品的生产釜类设备对密封要求较高，采用双端面机械密封密封效果比较好。本文以生产使用环氧乙烷作为原料反应釜的典型应用，对双端面机械密封的安装及维护进行分析，希望能够为同行业人士提供一定的参考;

关键词：双端面机械密封;环氧乙烷;生产釜

双端面机械密封的密封效果较好，适用于易燃 、易爆、强腐蚀、带颗粒及真空下密封要求较高的场合。我车间生产釜使用环氧乙烷作为主要生产原料，环氧乙烷具有易燃，易爆、有毒，为致癌物，具刺激性，具致敏性等特性，一旦泄露将造成严重事故，因此在生产釜上采用双端面机械密封，有效防止环氧乙烷泄露。双端面机械密封的失效原因主要集中在安装过程中机械密封的选型不当和安装精度不够以及维护不到位等造成的。下面从釜用双端面机械密封的安装和维护两个方面进行分析，确保双端面机械密封的安全使用。

1 釜用双端面机械密封的安装

1.1 双端面机械密封的选型

我车间生产釜操作压力-0.085-0.4MPa，操作温度小于160℃，转速120r/min，轴径80mm，操作介质主要为环氧乙烷、环氧乙烷、聚醚等。选用的是小弹簧，双端面，非平衡型、带冷却功能的205型釜用双端面机械密封。在选型中尤其要注意的是环氧乙烷的特性如环氧乙烷和铁锈接触会发生自聚反应，环氧乙烷爆炸极限为3-100%， 环氧乙烷为有机溶剂化学性质非常活泼，能与许多化合物发生开环加成反应等因素，因此我们选用的双端面机械密封为全不锈钢材质，密封面禁止金属对金属摩擦，密封圈使用聚四氟材质严禁使用橡胶制品，在安装前要对这些进行再次检查和确认。

1.2 双端面机械密封的安装

双端面机械密封原理与单端面机械密封基本相同，都是靠垂直于旋转轴线的端面（摩擦副）在流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。双端面机械密封结构在工作时，由流体压力（介质压力）和弹性元件的弹力等引起的合力作用下，在密封环的端面上产生一个适当的比压（压紧力），使两个接触端面（动环、静环端面）相互紧密贴合，并在两端面间极小的间隙中维持一层极薄的液膜，从而达到密封的目的。双端面机械密封有两道端面密封，若一级密封失效，二级密封仍然可密封，防止泄露。我厂使用的205型双端面密封使用外供密封液（白油）系统，向密封腔内引入封液进行堵封、润滑和冷却，且为循环冷却使用，并有循环水系统对密封液进行降温。密封液不仅可以冲洗摩擦副改善机械密封工作环境，还可以作为一级密封面是否失效的重要检测手段。釜用双端面机械密封安装流程如图2-1所示。釜用双端面机械密封在安装过程中要注意的关键点如下：

①检查釜轴的窜动，摆动量和挠度是否符合机械密封的安装技术要求，密封腔是否符合机械密封的安装尺寸，密封端盖与轴是否垂直。要求：轴的轴向窜动量≤±0.5mm，

轴摆动量（装旋转环密封圈处）≤0.06mm，轴的最大挠度≤0.05mm，密封端盖与密封圈接触平面对中心线的垂直度允差0.03-0.05mm，安装机械密封部位的轴公差为h8，光洁度为1.6;②安装过程中应保持机械密封装置清洁，特别是密封面和辅助密封圈表面应无杂质，灰尘。不允许用不清洁的布及其他物品擦拭密封面;③安装过程中要先将搅拌轴定位且处于自由垂体状态下再紧固机械密封螺栓最后再紧固机械密封上部轴套螺母;④机械密封安装完成后，用手转动回转轴，检查静环与动环之间、压盖与轴套之间和旋转件与密封腔之间有无摩擦，轴转动一周应感觉用力均匀，如转不动或转一周局部用力不均，则应检查密封是否存在安装问题，必要时应拆卸后查找问题，解决后重装;⑤密封液补充后要将机械密封内部气体排净，避免气蚀，密封液储罐压力高于釜内压力0.05MPa，密封液储罐使用氮气（惰性气体）补压，严禁使用空气补压，避免空气进入釜内，与环氧乙烷形成爆炸混合气体;⑥密封液循环泵采用磁力泵，设定程序连锁，开启搅拌时，磁力泵先于搅拌2-3秒开启对机械密封进行润滑。

2 双端面机械密封的维护

当前，国内各企业的生产技术发生着日新月异的变化，这也促使生产设备不断改善，设备的维护与保养也发挥了更为重要的作用，并逐渐成为一个企业核心竞争力的重要部分。在化工企业反应釜是关键设备，是保证安全生产的重要组成部分，在运行中常会存在高温、高压、易燃、易爆、高毒等多种潜在危险，而双端面机械密封是反应釜设备的重要组成部分也是最易发生泄露引起事故的关键部位。因此做好机械密封的维护检查，提前发现隐患、延长机械密封使用寿命、是有效保证安全生产的重要手段。关于釜用双端面机械密封的维护注意事项如下：

①应注意釜用搅拌设备启动工作时，必须先检查确认密封液循环保护系统压力后才可缓慢升高釜内压力，密封液循环保护系统压力应始终保持高于釜内压力0.05-0.10MPa;②注意停车时应先停止搅拌传动系统，待釜内温度、压力降到常温、常压后再关闭冷却循环水。要经常检查冷却水管、冲洗水管线，防止管線堵塞造成冷却失效，导致机械密封故障;③双机械密封在使用工作中应注意保持密封液储罐规定的液面位置，凡低于规定位置应予以补充，以防引起干磨;④如密封液突然发生泄漏并持续不变，这通常表明是辅助密封圈损坏或异物进入密封面而导致密封面被破坏等原因。当泄漏量超过允许值时，应检查并分析泄漏原因，主要分析内容如下：a.搅拌轴的轴向窜动及径向摆动量是否超过规定值;b.转速、温度、压力及其他条件是否超过标准规定;c.密封液循环系统是否正常工作，密封液储罐压力是否达到要求;d.冷却水是否畅通并起到冷却作用;e.密封液是否有铁锈等固体杂质进入;f.如流出的泄漏液是混浊黑色的，则说明石墨环已经严重磨损;⑤新机封安装后需更换密封液，并使用密封液对机械密封进行冲洗。密封液每年最少更换一次，更换密封液后要从双端面机械密封回油管处排气，确保机封内空气排净。补充或更换密封液要待反应釜停止，双端面机械密封水路、油路停止使用，且釜内无压时操作，更换完成后要对密封液罐进行氮气置换2-3次;⑥空转时搅拌摆动比较大，会造成机械密封故障，生产釜搅拌启动前要检查釜内液位是否浸没搅拌，高转速生产釜禁止搅拌空转情况的情况发生，低转速生产釜也应注意避免搅拌空转;⑦及时清理双端面机械密封表面灰尘杂物，保持机械密封清洁，避免杂物混入机械密封内，加速机械密封磨损，每年清理密封液线路过滤器2次，防止过滤器堵塞，密封液供液不足;⑧搅拌长期不用时每月最少启动搅拌系统一次，每次最少运行5min，促进密封液循环，防止密封液结垢润滑、冷却失效导致机械密封泄露。

3 结论

双端面机械密封的泄露原因有很多，大多与安装检修、维护保养和工艺操作有直接的关系，因此在日常生产中应加强管理，提高安装精度、规范操作，注重维护保养。要充分的认识到机械密封泄露带来的危害，提高安全意识、注重细节，通过先进的技术手段和管理来避免双端面机械密封泄露，真正做到防患于未然，延长设备使用寿命，避免事故的发生，为企业带来更好的效益。

参考文献：

[1] JB/T4127.1-1999， 机械密封技术条件[S].北京：中国标准出版社，1999.

[2]王显伟，宋巍.机泵密封失效原因分析与预防[J].辽宁化工，2004，033（008）：490-491.

作者简介：

杨宏运（1982- ），男，汉族，河北省沧州市人，工程师，中海油（天津）油田化工有限公司设备工程师，主要从事化工设备维保管理工作。