攪拌釜機(jī)械密封的失效分析及故障處理

袁 滿

（天津石化分公司聚醚部，天津 300270）

一、機(jī)械密封的工作原理及特點(diǎn)

1 機(jī)械密封在運(yùn)轉(zhuǎn)的時(shí)候，是由兩對(duì)以上的垂直于旋轉(zhuǎn)端面的流體壓力和補(bǔ)償構(gòu)造中，彈簧的彈力作用下共同協(xié)作完成的，整個(gè)裝置呈現(xiàn)出貼合并滑動(dòng)的狀態(tài)，這個(gè)裝置的主要作用是防止流體泄露。機(jī)械在旋轉(zhuǎn)軸密封處采用的是動(dòng)密封，攪拌釜采用的是雙端面的多彈簧平衡型機(jī)械密封，主要分為三級(jí)，一級(jí)密封是與釜內(nèi)的介質(zhì)接觸，二級(jí)密封是次要密封主要起輔助作用，材料采用的是三元乙丙橡膠，三級(jí)密封是機(jī)械密封軸套與攪拌軸密封，采用三元乙丙橡膠（原軸套內(nèi)加工有兩道0 型圈裝配槽）。

2 攪拌釜工作壓力較高，為了確保機(jī)械密封的正常運(yùn)行，所以機(jī)械密封有專門的冷卻潤(rùn)滑系統(tǒng)，用油泵增壓進(jìn)行有效的潤(rùn)滑和冷卻作用，所用系統(tǒng)簡(jiǎn)稱為壓力裝置。。

3 攪拌釜機(jī)械密封的方式有好處也有壞處，優(yōu)點(diǎn)是適應(yīng)環(huán)境的能力強(qiáng)，可在高壓、真空的環(huán)境里運(yùn)行，也可在易腐蝕、易燃、易爆炸的條件下應(yīng)用，缺點(diǎn)是精度高、維修不便、維修費(fèi)用高等。

二、機(jī)械密封失效原因分析

聚醚部、津?yàn)I保運(yùn)車間和聚醚擴(kuò)建辦公室設(shè)備人員對(duì)聚合釜機(jī)械密封進(jìn)行解體檢修，查找問(wèn)題原因，分析機(jī)械密封損壞原因，進(jìn)行及時(shí)檢修。根據(jù)機(jī)械密封損壞情況，一般主要有以下幾種情況：

1 密封面的泄漏

（1）密封環(huán)異常磨耗造成介質(zhì)從密封面出泄露。（a）動(dòng)靜環(huán)密封端面磨損嚴(yán)重，磨損量厚度減少平均為0.5mm～ 1 mm。聚醚擴(kuò)建辦公室機(jī)械密封使用為85℃～120℃，里面所需要的壓力是-0.1MPa～0.4MPa。由于使用的潤(rùn)滑介質(zhì)含有沉積物或其他雜質(zhì)，或者密封介質(zhì)為易結(jié)晶流體，導(dǎo)致顆粒進(jìn)入密封面間，造成密封環(huán)異常磨耗。主要原因是壓力裝置油泵有問(wèn)題，造成研磨，出現(xiàn)金屬雜質(zhì)；另外，物料混入雜質(zhì)也可能造成這種情況。（b）因誤操作（過(guò)大的液體壓力）或因裝配疏忽使彈簧負(fù)重，造成密封面比壓過(guò)大，使密封面異常磨耗。實(shí)際操作中，規(guī)定的機(jī)封液壓力比釜使用最大壓力值大0.1MPa以上，由于釜不會(huì)長(zhǎng)時(shí)間處于最大壓力值，如此造成對(duì)機(jī)封長(zhǎng)時(shí)間處于較大的壓力，對(duì)機(jī)封密封面造成異常磨耗。（c）因沖洗流量不足造成異常發(fā)熱或密封腔內(nèi)壓力接近流體蒸汽壓，造成密封面干摩擦，致使密封面異常磨耗。當(dāng)機(jī)封液低于泵站系統(tǒng)的最低警戒線時(shí)，機(jī)封得不到潤(rùn)滑，造成干磨現(xiàn)象。（2）密封面歪斜變形。（a）因密封環(huán)材料與嵌合母材熱膨脹系數(shù)不同，當(dāng)熱變化時(shí)產(chǎn)生應(yīng)力變化或長(zhǎng)期在管中產(chǎn)生微小應(yīng)力變化（時(shí)效影響）致使密封面發(fā)生變形。改進(jìn)措施為更換與密封材料膨脹系數(shù)相近的嵌和材料。（b）密封壓蓋上螺栓鎖緊不均勻或是壓蓋剛度不夠，沒(méi)有足夠的厚度，壓蓋產(chǎn)生的機(jī)械扭轉(zhuǎn)變形傳至非補(bǔ)償環(huán)，造成非補(bǔ)償環(huán)的端面變形，引起泄露。改進(jìn)措施為：均勻緊固螺栓，將硬度大的O型環(huán)更換為橡膠型O型環(huán)，將壓緊型非補(bǔ)償換結(jié)構(gòu)變更為嵌入型，增加壓蓋剛度。（c）作用在密封環(huán)的外力變成殘留應(yīng)力使密封面產(chǎn)生變形。改進(jìn)措施為：要求操作人員嚴(yán)格執(zhí)行操作規(guī)程，避免密封環(huán)的變形。

2 各部位的O 型密封膠圈引發(fā)的泄漏

（1）O 形密封圈間隙咬傷，密封失效泄漏最薄弱最頻繁處主要是機(jī)械密封總成軸套與攪拌軸之間O 型密封膠圈長(zhǎng)時(shí)間高壓作用下會(huì)發(fā)生變形或磨損而引發(fā)密封圈失效泄漏。軸套與攪拌軸含有圓度和橢圓度還有圓柱度等幾何的精度，導(dǎo)致密封間隙的擴(kuò)大和間隙擠出現(xiàn)象的加劇的原因還有零件不同心或者由于壓力過(guò)大導(dǎo)致的膨脹等原因。間隙出現(xiàn)一定的問(wèn)題還有一種可能就是O 形密封圈的硬度產(chǎn)生的，攪拌釜的壓力和O 形密封圈材料的硬度成反比，壓力大的時(shí)候間隙就會(huì)變得嚴(yán)重。（2）因?yàn)槊芊鉁喜塾幸欢ǖ钠?，密封的尺寸不同，O 形密封圈截面直徑也出現(xiàn)不均勻的事情，就會(huì)導(dǎo)致O 形密封圈的壓縮大小是不一樣的。如果溝槽和同軸的偏差比形密封圈的壓縮量大的時(shí)候，密封就沒(méi)作用了。密封溝槽同軸度偏差大還會(huì)導(dǎo)致其他的事故發(fā)生比如會(huì)使O 形密封圈沿圓周壓縮不均。除了這些之外還會(huì)有其他的影響O 形密封圈截面直徑、材質(zhì)硬度、潤(rùn)滑油膜厚度等的不均還有密封軸表面粗糙度等這些原因最后使形密封圈的一部分沿工作表面滑動(dòng)，可是另一面就會(huì)出現(xiàn)滾動(dòng)，這就導(dǎo)致O 形密封圈發(fā)生扭曲。密封裝置發(fā)生損壞和泄漏的最主要的原因就是在使用的時(shí)候O 形密封圈會(huì)發(fā)生扭曲會(huì)損害。

三、針對(duì)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題提出改進(jìn)措施

1 針對(duì)潤(rùn)滑介質(zhì)黑化和出現(xiàn)顆粒問(wèn)題。改進(jìn)措施是對(duì)潤(rùn)滑介質(zhì)進(jìn)行過(guò)濾，定期更換，如果發(fā)現(xiàn)潤(rùn)滑介質(zhì)有乳化，黑化現(xiàn)場(chǎng)，必須及時(shí)更換潤(rùn)滑介質(zhì)，保證密封面不被異常磨損。對(duì)于損壞的密封面必須及時(shí)進(jìn)行動(dòng)靜環(huán)的更換，并根據(jù)實(shí)際采用耐磨損的動(dòng)靜環(huán)材料。實(shí)際操作中，潤(rùn)滑介質(zhì)過(guò)濾網(wǎng)堵塞也是日常操作中經(jīng)常遇到的問(wèn)題，為避免因?yàn)檫^(guò)濾網(wǎng)堵塞造成反應(yīng)釜異常停車的情況，必須根據(jù)生產(chǎn)安排，錯(cuò)開生產(chǎn)時(shí)間對(duì)過(guò)濾網(wǎng)進(jìn)行清理。過(guò)濾網(wǎng)清理的時(shí)間間隔一般為2～3個(gè)月。為保證機(jī)械密封的運(yùn)行環(huán)境在良好狀態(tài)在進(jìn)行，機(jī)封液更換頻次一般為6個(gè)月/次，以保證機(jī)械密封的使用壽命。

2 實(shí)際操作中，每天的日常巡檢過(guò)程中，對(duì)潤(rùn)滑介質(zhì)的壓力裝置問(wèn)題控制是必不可少的一項(xiàng)工作內(nèi)容。操作人員定時(shí)巡檢，發(fā)現(xiàn)機(jī)封液有下降情況一定要對(duì)機(jī)封液進(jìn)行補(bǔ)充，并檢查機(jī)封液損失的原因。當(dāng)機(jī)封液出現(xiàn)泄漏的情況，一般都是機(jī)械密封出現(xiàn)內(nèi)漏或外漏的情況。壓力裝置在日常生產(chǎn)過(guò)程中主要采用冷卻器的形式，以循環(huán)水的熱交換過(guò)程保證潤(rùn)滑介質(zhì)的溫度。

結(jié)語(yǔ)

以上分析了機(jī)械密封常出現(xiàn)的故障及原因，并提出了相應(yīng)的改進(jìn)措施。按以上敘述的措施在對(duì)機(jī)械密封進(jìn)行改造后，聚醚部的A反應(yīng)釜從2014年8月改造后至今運(yùn)行正常，未發(fā)生機(jī)械密封泄露事件。通過(guò)對(duì)機(jī)械密封日常管理和故障處理，對(duì)于機(jī)械密封的改造是可行的。通過(guò)改造，延長(zhǎng)了機(jī)械密封的使用壽命，降低了攪拌釜檢修的頻率和維修費(fèi)用，保證了聚醚生產(chǎn)裝置連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行。引起密封過(guò)早失效因素很多，應(yīng)針對(duì)具體原因具體分析失效原因，采取相應(yīng)措施，這樣才能延長(zhǎng)機(jī)械密封壽命，更換的為生產(chǎn)運(yùn)行做好保駕護(hù)航工作，更好的為企業(yè)服務(wù)。

[1] HG/T 2098-2001，釜用機(jī)械密封系列及主要參數(shù)[S].

[2]中國(guó)石油化工集團(tuán)公司、中國(guó)石油化工股份有限公司.石油化工設(shè)備維護(hù)檢修規(guī)程[S].