聚丙烯装置设备的3种机械密封形式比较

尹 扬，孙长昕

（中国石油辽阳石化分公司，辽宁辽阳 111003）

1 机械密封工作的原理结构和四大组成部分

聚丙烯装置机械密封是靠一对垂直滑动的外端面在掩体的压力下和补偿机构的相对弹力的作用下能保持并配合辅助密封的机械外端装置，一般机械密封都有很多部件，如静密封环、动密封环，还有一些关于辅助密封的部件和固件。

在动静环密封里面会形成一些摩擦，他们的表面积一般非常小，因此一定要确保在粘合的条件下最大限度地减少和避免介质泄漏。在动静簧密封圈里面通常都具备有良好的耐磨性，动静簧不可以纵向灵活移动，但是可以轴向灵活移动，这样一来可以补偿密封面的摩擦，因为密封环有非常好的缓冲作用，在作用下密封环可以形成一些好的密封面，他是通过去挤压静密封环，从而在工作中可以达到一个好的粘合，下面来说一下辅助密封器的元件和元件结构。

辅助密封器中的辅助密封元件主要有O 形密封圈、V 形密封圈和其他的密封圈等，它们主要是与设备之间的静密封。紧固件一般起到定位动静密封环的作用，只要有合理的定位，就可以让弹性性能正常工作需要得到的伸缩量，在保证动静密封环粘合的同时，也不能因为压力过大而磨损密封面。

机械密封主要分为4 个部分：由机械内的动环和机械内的静环来组成的主要动密封部分，动环和泵轴一起旋转，静环是一直固定在压盖里面的，用防转销来防止它的移动和转动，用动环和静环的接触端面在运动中始终粘合，从而实现密封的作用。它由各静密封点所用的O 形密封圈还有V 形密封圈，还有辅助密封的一些部件，靠弹簧组成一个压紧的部件，最后用传动座和固定销钉来组成的带动部件和元件。

2 聚丙烯装置机械密封发生泄漏的原因

聚丙烯这种机械密封原理其实是一种具有旋转的机械发生装置，就比如离心泵、离心机和压缩机，还有一些相关的重要设备，是由于传动轴贯穿在设备内外，而在轴与设备之间存在一些缝隙，导致设备中的一些介质通过这个间隙而向外泄漏。

泄漏原因及解决措施根据聚丙烯装置机械密封的使用和维修情况，机械密封的泄漏原因主要有5 个。

2.1 轴向力和轴向窜动量的影响

在机械密封的工作过程当中，一定要确定比压值和轴向窜动量在一个稳定的范围之内，轴向窜动量一定要小于等于0.5 mm，这样才能确保机械密封的一个顺利的运转和运行。

如果说平衡装置的设计以及选型非常不合理的话，轴向力就不能平衡，或者说轴向窜动量很大的话，也都会影响机械的密封装置，这样就会进一步造成聚丙烯装置的介质泄漏。

2.2 辅助设施出现故障

如果在机械密封摩擦之间如果有颗粒，就非常容易造成表面和沟槽的距离，出现介质的严重泄漏。如果在工作的当中不能带走断面的摩擦热，就会加快的磨擦和磨损，导致介质严重泄漏。

2.3 安装质量的相关问题

安装环节是机械密封的重要环节，安装的质量直接关乎着机械密封的正常运行，安装的质量问题主要出现在动静环摩擦、偏斜及辅助密封圈，因此，安装的技术人员要特别注意这些环节。

2.4 辅助密封圈的压紧力不当

动静环摩擦的偏斜是特别容易出现的问题，这种偏斜常常出现在安装的过程中，主要是由于接触面上的压力不均衡造成的严重摩擦，从而破坏了液膜导致了介质的严重泄漏，因此，这就需要现场的安装人员一定要严格按照安装流程进行操作，安装人员还要对安装中的误差进行测量，这样更有利于保证安装的质量。另外一方面，密封圈如果选择的不合理，也会造成介质的泄漏。例如：辅助密封圈表面不完整、有裂纹、大小不适等，都会造成介质的泄漏。因此，选择密封圈时一定要根据实际情况，如根据压力的大小去选择辅助密封圈的硬度等。

2.5 动、静环摩擦副的偏斜

动、静环摩擦副的偏斜这种现象会直接导致接触的地方的压力会不均匀而产生偏差，这种偏差会损坏液膜，从而导致泄漏。这就要求安装人员在安装时，一定要按照标准严格的测量垂直度，同时还要注意测量同轴度的误差测量。

3 聚丙烯装置3 台关键设备的机械密封

机械密封又可分为2 类，分别为端面密封和轴向力的密封。机械密封的基本结构一般分为4 种。

3.1 循环气压缩机干气密封

聚丙烯装置3 台关键设备机械密封一般分为三级：第一级是隔离反应循环和密封腔，而第二级密封就可以立刻起到密封的作用，避免工艺气泄漏和介质泄漏，第三级密封其实就是迷宫密封，在迷宫密封中射入氮气，能有效避免轴承箱里的润滑油进入二级密封，防止二级密封泄漏的工艺轴承箱通过呼吸而排进大气。

干起密封和普通机械密封的结构基本相同，主要区别在于一些密封中的动环加工。在压缩机运行时，一些介质会进入浅槽中、挤压气体，这时可以在聚丙烯的机械密封环的之间慢慢形成一些局部高压区，形成密封作用。

正常工况下，主密封气采用气相丙烯气体，在压力的作用下气相丙烯会产生细粉和一些催化剂的反应，将一级密封逐渐隔离，避免携带的树脂或粉末伤害到机械密封表面，使密封在清洁的环境下进行。在循环气压缩机运行过程中，一定要保证主密封气流的稳定，否则将密封改变为高压的精制氮气。

聚丙烯装置的循环气压缩机在开机和停止的过程当中，非常容易造成工作中的粉料或其他杂物进入密封面内部，还有动静环之间的非常猛烈运动也会造成剧烈摩擦，导致装置密封面严重损坏。为了解决这一问题，装置应该制定一些防范和预防的措施。

（1）严格强化压缩机启动和停止的操作管理范围，还要制定严格的干气密封的机械设备以及切换方案。干气密封持久保持在大于或等于工艺气压力0.2 MPa 以上，才能防止工艺气中的粉料或杂物进入机械密封面。

（2）为了预防气相内丙烯发生液化现象，一定要严格检查管线和电伴热等。在原有丙烯密封气里面加一些火柜线，也可以防止丙烯密封气液化。

（3）要加强聚丙烯机械密封器系统的维修与维护，每过一段时间就要更换密封器的过滤器，保证密封器内干净、清洁。

3.2 丙烯进料汞串联机封

聚丙烯装置的丙烯进料汞采用的是一种大型公司生产的高速汞，在高速汞的一级、二级密封内共同完成对汞的一些密封。一级和二级里面形成的密封腔内有一些矿物油作为些密封的液体，如果一级的密封慢慢失效，丙烯会沿着密封液的油罐慢慢回流、排入火柜系统中，而密封油罐受到压力就会产生高报，高速汞就会连锁停车。如果二级密封也失效时，密封油就会通过二级和三级的密封腔内向外泄漏。密封液为白矿物质油，可以通过观察密封油罐液位来确定密封受损情况。还有，三级密封是增速箱密封，增速箱失效时它的颜色会较深，润滑油会通过二级和三级密封腔内快速流出。

在高速汞机封损坏的通常情况下，每一个动静环之间会过渡磨损，有一些情况因为O 形密封圈里面的损坏而导致机械密封的泄漏，是因为在高速汞输送介质是易燃易爆的液相丙烯，所以应该多加关注汞的运行情况，平常一定要根据高速汞的维护周期对机封进行更换，防止出现机封过渡磨损而导致介质大量泄漏的现象。

3.3 挤压机用螺杆密封

聚丙烯装置采用的是德国公司提供的大型挤压机。它为双螺杆同向旋转，螺杆密封位于螺杆动力输入侧的第一段筒体。为防止筒体内的粉料和杂质泄漏，采用双螺面密封结构。

4 结束语

聚丙烯在市场上的性价比比较高，但其在生产过程中容易发生介质泄漏，污染环境，甚至发生爆炸、对人身造成伤害，所以对聚丙烯密封的要求比较严格。密封后还要进行二次密封，才能达到完全密封的效果，否则也有可能造成介质泄漏。聚丙烯装置存在轴向力和轴向窜动量的影响、辅助设施出现的故障、安装质量等问题，解决这些问题就成为了塑料行业当前所要做的重点。只有解决这些问题，才能更好地推动塑料行业的发展，同时推动我国国民经济的发展。