盐水精制工序助剂泵技术改造

杨小军

（唐山三友氯碱有限责任公司，河北 唐山063305）

唐山三友氯碱有限责任公司隶属于唐山三友集团，现有装置烧碱生产能力50 万t/a，PVC 生产能力40 万t/a，糊树脂10 万t/a。盐水工序采用“预处理+膜过滤”及陶瓷膜分离2 种精制技术，生产过程中需加入碳酸钠、三氯化化铁等助剂，助剂经人工间歇性配料，浓度合格后经提升泵输送至各精制设备。生产过程中，碳酸钠及三氯化铁提升泵的机封经常出现漏液现象，检修频繁，不仅追加维修成本，且对生产环境造成污染。

1 密封结构

机械密封一般由4 部分组成：由静止环（静环）和旋转环（动环）组成的端面密封，也称摩擦副；以弹性元件为主的补偿缓冲机构；由动、静环辅助密封圈及波纹管构成的辅助密封机构；使动环与轴共同旋转的传动机构。

设备运转过程中，动环在弹簧力和介质压力的作用下，与静环的端面紧密贴合，并发生相对滑动，机械密封依靠高精度端面间相互滑动摩擦，形成密封面，确保流体的正常输送，改造前机械密封结构图见图1。

1-橡胶皮碗；2-弹簧；3-静环；4-动环；5-静环密封垫

2 使用现状

（1）三氯化铁提升泵机械密封型式为WB2 型波纹管式机械密封，动环为聚四氟乙烯材质，静环为工程陶瓷即氧化铝整体和氧化铬覆层。随着设备的长时间运行，机械密封频繁出现泄漏现象，更换频次约为1 周左右。新机封更换后，使用不到24 h，便开始甩液，且泄漏量逐渐增大。检修人员拆检设备过程中，发现动环无明显损坏情况，静环碎裂较严重。

（2）碳酸钠提升泵机械密封为橡胶波纹管，内装、内流型机封结构。静环为“L 垫”型套式密封，与静环座依靠压紧力和摩擦力固定。设备运行期间，泄漏频繁，检查机械密封组件，发现动环橡胶密封处撕裂，且过热烧焦。

3 原因分析

3.1 工艺控制漏洞

日常生产过程为间歇性配料，因人为因素影响，三氯化铁提升泵经常因液位过低导致抽空或者气蚀。密封腔内缺乏液体，动环与静环在启动及运转过程中发生干摩擦，产生热量，静环受热超过许用温度时发生断裂。腔内无液体状态下持续运转，叶轮、后盖均将受热损坏。

3.2 机封选型不当

碳酸钠提升泵依靠叶轮的压紧，使波纹管橡胶皮碗与轴紧密贴合，所产生的紧固力与摩擦力带动动环与轴共同转动。由于碳酸钠溶液具有光滑性，传动过程中的紧固力与摩擦力不足，轴与动环无法实现共同转动，同样静环也无法完全固定在后盖上。长时间运行，皮碗与轴之间磨损，辅助密封垫因静环转动而造成损坏。

3.3 检修质量不达标

三氯化铁提升泵因其机封本体结构的原因，内部过于压紧。因检修人员技术水平参差不齐，安装时机封压缩量一旦超出允许范围，便会导致摩擦副端面严重磨损、擦伤，进而造成机封受热损坏。

此外，安装过程中动环与静环不同心，易导致机封设备安装精度出现偏差。当轴径≤50 mm 时，轴径向跳动量允许值为0.04 mm。经过对碳酸钠提升泵轴跳动量进行监测，发现轴跳动量为0.2 mm，远远大于允许值。

4 改进措施

4.1 工艺控制改进

分别在三氯化铁及碳酸钠储槽内安装浮漂式液位开关，与电机相连。根据液位情况，控制泵的开停，实现物料输送的自动控制，避免因液位过低，造成气蚀。

其次，在各提升泵出口管线上安装止回阀，与浮漂式液位计相配合使用，防止液位过低泵自动跳停，避免操作人员误开出口阀灌泵，导致叶轮反转、松动，进而造成内部密封结构磨损。

4.2 机封结构改型

针对实际工况，将碳酸钠提升泵机械密封结构形式进行改进。首先，机封动环改为紧定螺钉锁紧，将动环固定在轴上；其次，静环改为防转销结构，并在端盖相应位置上焊接防转销；此外，动、静环辅助密封圈均改为O 型圈型式，O 型圈材质采用三元乙丙橡胶。改造后机封，可有效缓解皮碗与轴之间相互摩擦以及静环转动2 种状况下造成的损坏。具体改造情况对比见图2。

图2 改造后机械密封结构图

4.3 保证检修质量

为提高设备密封稳定性，使其运转效果达到理想状态，需提高检修水平，保障检修质量。

首先，机械密封质量检查，机械密封端面应无气孔和裂纹；密封圈压缩量适当，橡胶O 型圈的允许值为0.5～1.0 mm；弹簧的自由度一致，弹簧两端面应保持平行，避免弹簧压力不平衡产生端面单边磨损；机封与设备之间密封点不应有划痕、毛刺等缺陷。

其次，安装过程的监督，安装前在轴面涂上一层薄薄的润滑油，减少摩擦阻力，也可以涂肥皂水；安装过程中要保持机械密封的清洁，检查摩擦副接触端面上是否有异物粘附，应避免杂物落入；安装静、动环时，注意不要与轴相碰，避免密封环损伤。安装完毕后，检查机械密封弹簧座不要偏斜，保证静环密封端面与轴同轴度。

最后， 轴的径向及轴向跳动量的检查，轴径≤50 mm 时，轴的径向跳动量≤0.04 mm，轴向窜动量≤0.1 mm；轴与密封腔端面的垂直度检查，轴径≤50 mm 时，垂直度偏差≤0.04 mm，轴与密封腔内径的同轴度≤0.2 mm。

5 结语

通过对工艺与设备进行改进，提升了三氯化铁及碳酸钠提升泵机械密封的使用寿命。为提升泵的稳定运行提供有利保障，降低检修频次，节约了生产运行成本。