鹽水精制工序助劑泵技術(shù)改造

楊小軍

（唐山三友氯堿有限責(zé)任公司，河北 唐山063305）

唐山三友氯堿有限責(zé)任公司隸屬于唐山三友集團(tuán)，現(xiàn)有裝置燒堿生產(chǎn)能力50 萬t/a，PVC 生產(chǎn)能力40 萬t/a，糊樹脂10 萬t/a。鹽水工序采用“預(yù)處理+膜過濾”及陶瓷膜分離2 種精制技術(shù)，生產(chǎn)過程中需加入碳酸鈉、三氯化化鐵等助劑，助劑經(jīng)人工間歇性配料，濃度合格后經(jīng)提升泵輸送至各精制設(shè)備。生產(chǎn)過程中，碳酸鈉及三氯化鐵提升泵的機(jī)封經(jīng)常出現(xiàn)漏液現(xiàn)象，檢修頻繁，不僅追加維修成本，且對(duì)生產(chǎn)環(huán)境造成污染。

1 密封結(jié)構(gòu)

機(jī)械密封一般由4 部分組成：由靜止環(huán)（靜環(huán)）和旋轉(zhuǎn)環(huán)（動(dòng)環(huán)）組成的端面密封，也稱摩擦副；以彈性元件為主的補(bǔ)償緩沖機(jī)構(gòu)；由動(dòng)、靜環(huán)輔助密封圈及波紋管構(gòu)成的輔助密封機(jī)構(gòu)；使動(dòng)環(huán)與軸共同旋轉(zhuǎn)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。

設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，動(dòng)環(huán)在彈簧力和介質(zhì)壓力的作用下，與靜環(huán)的端面緊密貼合，并發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)，機(jī)械密封依靠高精度端面間相互滑動(dòng)摩擦，形成密封面，確保流體的正常輸送，改造前機(jī)械密封結(jié)構(gòu)圖見圖1。

1-橡膠皮碗；2-彈簧；3-靜環(huán)；4-動(dòng)環(huán)；5-靜環(huán)密封墊

2 使用現(xiàn)狀

（1）三氯化鐵提升泵機(jī)械密封型式為WB2 型波紋管式機(jī)械密封，動(dòng)環(huán)為聚四氟乙烯材質(zhì)，靜環(huán)為工程陶瓷即氧化鋁整體和氧化鉻覆層。隨著設(shè)備的長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行，機(jī)械密封頻繁出現(xiàn)泄漏現(xiàn)象，更換頻次約為1 周左右。新機(jī)封更換后，使用不到24 h，便開始甩液，且泄漏量逐漸增大。檢修人員拆檢設(shè)備過程中，發(fā)現(xiàn)動(dòng)環(huán)無明顯損壞情況，靜環(huán)碎裂較嚴(yán)重。

（2）碳酸鈉提升泵機(jī)械密封為橡膠波紋管，內(nèi)裝、內(nèi)流型機(jī)封結(jié)構(gòu)。靜環(huán)為“L 墊”型套式密封，與靜環(huán)座依靠壓緊力和摩擦力固定。設(shè)備運(yùn)行期間，泄漏頻繁，檢查機(jī)械密封組件，發(fā)現(xiàn)動(dòng)環(huán)橡膠密封處撕裂，且過熱燒焦。

3 原因分析

3.1 工藝控制漏洞

日常生產(chǎn)過程為間歇性配料，因人為因素影響，三氯化鐵提升泵經(jīng)常因液位過低導(dǎo)致抽空或者氣蝕。密封腔內(nèi)缺乏液體，動(dòng)環(huán)與靜環(huán)在啟動(dòng)及運(yùn)轉(zhuǎn)過程中發(fā)生干摩擦，產(chǎn)生熱量，靜環(huán)受熱超過許用溫度時(shí)發(fā)生斷裂。腔內(nèi)無液體狀態(tài)下持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，葉輪、后蓋均將受熱損壞。

3.2 機(jī)封選型不當(dāng)

碳酸鈉提升泵依靠葉輪的壓緊，使波紋管橡膠皮碗與軸緊密貼合，所產(chǎn)生的緊固力與摩擦力帶動(dòng)動(dòng)環(huán)與軸共同轉(zhuǎn)動(dòng)。由于碳酸鈉溶液具有光滑性，傳動(dòng)過程中的緊固力與摩擦力不足，軸與動(dòng)環(huán)無法實(shí)現(xiàn)共同轉(zhuǎn)動(dòng)，同樣靜環(huán)也無法完全固定在后蓋上。長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行，皮碗與軸之間磨損，輔助密封墊因靜環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng)而造成損壞。

3.3 檢修質(zhì)量不達(dá)標(biāo)

三氯化鐵提升泵因其機(jī)封本體結(jié)構(gòu)的原因，內(nèi)部過于壓緊。因檢修人員技術(shù)水平參差不齊，安裝時(shí)機(jī)封壓縮量一旦超出允許范圍，便會(huì)導(dǎo)致摩擦副端面嚴(yán)重磨損、擦傷，進(jìn)而造成機(jī)封受熱損壞。

此外，安裝過程中動(dòng)環(huán)與靜環(huán)不同心，易導(dǎo)致機(jī)封設(shè)備安裝精度出現(xiàn)偏差。當(dāng)軸徑≤50 mm 時(shí)，軸徑向跳動(dòng)量允許值為0.04 mm。經(jīng)過對(duì)碳酸鈉提升泵軸跳動(dòng)量進(jìn)行監(jiān)測(cè)，發(fā)現(xiàn)軸跳動(dòng)量為0.2 mm，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于允許值。

4 改進(jìn)措施

4.1 工藝控制改進(jìn)

分別在三氯化鐵及碳酸鈉儲(chǔ)槽內(nèi)安裝浮漂式液位開關(guān)，與電機(jī)相連。根據(jù)液位情況，控制泵的開停，實(shí)現(xiàn)物料輸送的自動(dòng)控制，避免因液位過低，造成氣蝕。

其次，在各提升泵出口管線上安裝止回閥，與浮漂式液位計(jì)相配合使用，防止液位過低泵自動(dòng)跳停，避免操作人員誤開出口閥灌泵，導(dǎo)致葉輪反轉(zhuǎn)、松動(dòng)，進(jìn)而造成內(nèi)部密封結(jié)構(gòu)磨損。

4.2 機(jī)封結(jié)構(gòu)改型

針對(duì)實(shí)際工況，將碳酸鈉提升泵機(jī)械密封結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行改進(jìn)。首先，機(jī)封動(dòng)環(huán)改為緊定螺釘鎖緊，將動(dòng)環(huán)固定在軸上；其次，靜環(huán)改為防轉(zhuǎn)銷結(jié)構(gòu)，并在端蓋相應(yīng)位置上焊接防轉(zhuǎn)銷；此外，動(dòng)、靜環(huán)輔助密封圈均改為O 型圈型式，O 型圈材質(zhì)采用三元乙丙橡膠。改造后機(jī)封，可有效緩解皮碗與軸之間相互摩擦以及靜環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng)2 種狀況下造成的損壞。具體改造情況對(duì)比見圖2。

圖2 改造后機(jī)械密封結(jié)構(gòu)圖

4.3 保證檢修質(zhì)量

為提高設(shè)備密封穩(wěn)定性，使其運(yùn)轉(zhuǎn)效果達(dá)到理想狀態(tài)，需提高檢修水平，保障檢修質(zhì)量。

首先，機(jī)械密封質(zhì)量檢查，機(jī)械密封端面應(yīng)無氣孔和裂紋；密封圈壓縮量適當(dāng)，橡膠O 型圈的允許值為0.5～1.0 mm；彈簧的自由度一致，彈簧兩端面應(yīng)保持平行，避免彈簧壓力不平衡產(chǎn)生端面單邊磨損；機(jī)封與設(shè)備之間密封點(diǎn)不應(yīng)有劃痕、毛刺等缺陷。

其次，安裝過程的監(jiān)督，安裝前在軸面涂上一層薄薄的潤(rùn)滑油，減少摩擦阻力，也可以涂肥皂水；安裝過程中要保持機(jī)械密封的清潔，檢查摩擦副接觸端面上是否有異物粘附，應(yīng)避免雜物落入；安裝靜、動(dòng)環(huán)時(shí)，注意不要與軸相碰，避免密封環(huán)損傷。安裝完畢后，檢查機(jī)械密封彈簧座不要偏斜，保證靜環(huán)密封端面與軸同軸度。

最后， 軸的徑向及軸向跳動(dòng)量的檢查，軸徑≤50 mm 時(shí)，軸的徑向跳動(dòng)量≤0.04 mm，軸向竄動(dòng)量≤0.1 mm；軸與密封腔端面的垂直度檢查，軸徑≤50 mm 時(shí)，垂直度偏差≤0.04 mm，軸與密封腔內(nèi)徑的同軸度≤0.2 mm。

5 結(jié)語

通過對(duì)工藝與設(shè)備進(jìn)行改進(jìn)，提升了三氯化鐵及碳酸鈉提升泵機(jī)械密封的使用壽命。為提升泵的穩(wěn)定運(yùn)行提供有利保障，降低檢修頻次，節(jié)約了生產(chǎn)運(yùn)行成本。