壓力過濾機(jī)機(jī)械密封國(guó)產(chǎn)化設(shè)計(jì)

趙麗娟等

摘要：采用雙端面機(jī)械密封面對(duì)面布置，設(shè)計(jì)適合壓力過濾機(jī)特點(diǎn)的機(jī)械密封。對(duì)原進(jìn)口機(jī)械密封進(jìn)行了研究分析，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了國(guó)產(chǎn)化改造。實(shí)際應(yīng)用表明，采用平衡型雙端面密封成功替代了原進(jìn)口密封，保證了設(shè)備長(zhǎng)周期安全運(yùn)轉(zhuǎn)。

Abstract： The article uses the face to face arrangement of balanced double mechanical end face seal to design the mechanical seals for adapting to the features of pressure filtration machine， studies and analyzes the original imported mechanical seals， and conducts localization transformation. The actual application shows that the balanced double mechanical end face seal successfully replaces the original imported seal and ensures the long-term safe operation of equipment.

關(guān)鍵詞：PTA；壓力過濾機(jī)；軸竄動(dòng)；大軸徑；平衡型雙端面密封

Key words： PTA；pressure filtration machine；axis traverse；large shaft diameter；balanced double mechanical end face seal

中圖分類號(hào)：TH136 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2015）28-0166-03

1 背景介紹

在化工、石油化工、輕工冶金等各個(gè)領(lǐng)域廣泛應(yīng)用著分離機(jī)械。凡是以分離固-液、液-液、氣-液、氣-固等非均相混合物的機(jī)械統(tǒng)稱為分離機(jī)械。分離機(jī)械按結(jié)構(gòu)分為離心機(jī)和過濾機(jī)，離心沉降或離心過濾操作的分離機(jī)械統(tǒng)稱為離心機(jī)，真空或加壓過濾的分離機(jī)械統(tǒng)稱為過濾機(jī)。

精對(duì)苯二甲酸（PTA）生產(chǎn)工藝包括氧化和精制兩個(gè)部分，其中，加氫精制過程主要經(jīng)歷了加氫催化反應(yīng)、結(jié)晶和脫水（固液分離和干燥）等單元，其脫水單元所采用的分離設(shè)備主要有三種選擇：

①離心機(jī)與回轉(zhuǎn)真空過濾機(jī)；

②壓力過濾機(jī)；

③壓力過濾機(jī)和回轉(zhuǎn)真空過濾機(jī)。

近幾年，在PTA生產(chǎn)中壓力過濾機(jī)也正有逐漸取代離心機(jī)的趨勢(shì)，其原因分析如下：離心機(jī)靠離心力的作用達(dá)到分離的目的，其轉(zhuǎn)速較高，為保證其安全性，所以聯(lián)鎖較多，機(jī)械結(jié)構(gòu)及其復(fù)雜，附屬設(shè)備較多，其采購(gòu)成本和運(yùn)行成本都很高，維修成本高。壓力過濾機(jī)采用提高過濾推動(dòng)力的方法，從而提高過濾機(jī)的生產(chǎn)能力，與離心機(jī)相比：

①節(jié)能降耗；

②操作簡(jiǎn)單平穩(wěn)，工藝性能良好；

③節(jié)省人力勞動(dòng)。

目前PTA裝置中所用到的壓力過濾機(jī)基本有兩種型式：旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)鼓式壓力過濾機(jī)，旋轉(zhuǎn)框格式壓力過濾機(jī)。其工作原理大致相同，以旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)鼓式壓力過濾機(jī)為例，工作原理如下：

過濾時(shí)，轉(zhuǎn)鼓下部浸入漿料中，轉(zhuǎn)鼓的整個(gè)外腔充滿高壓蒸汽，濾液在壓力作用下，透過過濾介質(zhì)進(jìn)入轉(zhuǎn)鼓內(nèi)腔，匯集在轉(zhuǎn)鼓下部，然后由吸液管和空心軸排出。而固體顆粒則被截留在濾布表面形成濾餅，濾餅轉(zhuǎn)出液面后，先后經(jīng)過一次脫水區(qū)，洗滌區(qū)，二次脫水區(qū)，最后轉(zhuǎn)入卸料區(qū)，經(jīng)過刮刀從濾布表面卸除，濾布經(jīng)再生后一個(gè)過濾循環(huán)即告完成，下一個(gè)循環(huán)開始，見圖1。

壓力過濾機(jī)特點(diǎn)包括：

①軸徑尺寸大；

②轉(zhuǎn)速低；

③軸竄量大；

④工況單一；

⑤現(xiàn)場(chǎng)安裝；

⑥分為殼體密封和中心管密封（圖2）。

機(jī)械密封是壓力過濾機(jī)的核心部分，超大軸徑壓力過濾機(jī)機(jī)械密封也一直被國(guó)外密封廠家壟斷，此次國(guó)產(chǎn)化不但實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵技術(shù)的突破與創(chuàng)新，也打破了國(guó)外密封廠家的壟斷，具有重要意義。

2 機(jī)械密封的工況參數(shù)

3 原進(jìn)口機(jī)械密封分析（以殼體密封為例）

3.1 原密封是雙端面，靜止式，平衡型，多彈簧的集裝式密封。該密封具有以下特點(diǎn)：

①雙端面布置機(jī)械密封可以有效隔離各種腐蝕性或有毒害類的介質(zhì)；

②平衡型密封可以適應(yīng)較高的使用壓力；

③多彈簧結(jié)構(gòu)可以為端面提供均勻載荷和良好的補(bǔ)償性；

④補(bǔ)償環(huán)設(shè)計(jì)為鑲裝結(jié)構(gòu)，強(qiáng)度高，承載能力強(qiáng)；

⑤密封共用旋轉(zhuǎn)環(huán)，軸向尺寸?。?/p>

⑥軸套與軸的密封采用雙O環(huán)設(shè)計(jì)，保證介質(zhì)不會(huì)從軸與軸套間泄漏，更加安全可靠。

3.2 經(jīng)分析原密封具有以下缺點(diǎn)：

①補(bǔ)償環(huán)組合的石墨環(huán)分瓣鑲裝：分瓣處容易產(chǎn)生應(yīng)力集中，易磕邊，易造成密封面不平，O型圈處易泄漏；

②腔體和端蓋上防止補(bǔ)償環(huán)旋轉(zhuǎn)的防轉(zhuǎn)銷過短：裝配過程中，彈簧孔與銷孔不方便一一對(duì)應(yīng)。

4 國(guó)產(chǎn)化的殼體密封方案

4.3.4 鑲裝工藝

鑲裝胎具制作：盡可能減少人為因素所產(chǎn)生的鑲裝誤差，造成鑲裝后內(nèi)應(yīng)力不均勻。

鑲裝流程：（采用熱鑲法）

補(bǔ)償環(huán)座加熱→安放好胎具→安放好石墨環(huán)→安放好補(bǔ)償環(huán)座→自然冷卻鑲裝

5 結(jié)束語

此套壓力過濾機(jī)密封的國(guó)產(chǎn)化改造滿足客戶要求，保證了密封能夠長(zhǎng)周期穩(wěn)定地運(yùn)轉(zhuǎn)，完全可以替代國(guó)外進(jìn)口產(chǎn)品。改造后的密封已用在某石化企業(yè)的壓力過濾機(jī)上，目前已連續(xù)無故障運(yùn)轉(zhuǎn)12個(gè)月。

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