王潔　王寶貴

導　語：介紹某型反應釜用帶(dài)軸套整裝(zhuāng)式雙端面機械密封的結構及工作原理，結合實際工況，分(fèn)析了其失效原因(如O形圈材質選用(yòng)不合理，攪拌同軸度偏大，密封面變形(xíng))，提出了改(gǎi)進措施及使用中的注意事項。

1　機械密封的結構與(yǔ)工作原理

帶軸(zhóu)套整裝式雙端面機械(xiè)密封是一種無須調整動環彈簧壓縮量、裝配簡便的(de)機械密封形式。該機械密封适用于(yú)強腐蝕、高溫，帶懸浮顆粒及纖維介質，氣體介質，易(yì)燃易爆、易揮發、低粘度介質，保障高真空度工況的密封(fēng)。該機械密(mì)封結構見圖1。

圖1 帶軸套(tào)整裝(zhuāng)式雙端面機械密封結構

當攪拌(bàn)軸運轉時(shí)，其帶動機械密封軸套以及固定在機械密(mì)封軸套上的動環組件同步轉動，靠(kào)動(dòng)環組件和上、下(xià)靜環面之間的貼合達到密(mì)封效果(guǒ)。密封面一(yī)側是密封腔室，另一側是反應釜内環境。在正常工作狀态下，通過外部提供密封液至平衡罐，保持密封液(yè)液位在平衡罐液位計(jì)的中(zhōng)線，并确(què)保平衡罐内密封液壓力(lì)(即密封(fēng)液腔内壓(yā)力)高于釜内壓力(lì)0.05~0.10MPa。若密封液壓力過高，則動、靜環摩擦面易(yì)加速磨損;若密封液壓(yā)力過低，則反應釜内物(wù)料易洩漏。

2　故障分析

2.1 故(gù)障狀況

某反應釜均采用帶軸套(tào)整裝式雙端面機械(xiè)密封，該機械密封軸徑為210mm，工作轉速為100r/min，工(gōng)作壓力為-0.5~1.0MPa，工作溫度為0~80℃，主要起密封作用的是(shì)機械(xiè)密封組件，見圖(tú)2。

圖2 機械密封組件

動環(huán)密封面材質(zhì)為SiC，靜環密封面材質(zhì)為井(jǐng)口KC-673石墨，與物料接觸的下動環(huán)O形圈、上靜環O形圈、軸套(tào)O形圈材質為聚四氟乙(yǐ)烯報複矽橡膠(jiāo)，其餘O形圈材質均為丁腈橡膠。該機械密封的(de)密封液采用軟水，釜内介(jiè)質主(zhǔ)要是聚(jù)乙(yǐ)烯等有機物料。随着釜内(nèi)反應的進行，釜内壓力持續(xù)升高，從-0.5MPaZ高達到1.0MPa。在理想狀态下，機械密封平衡罐壓力失重高于釜内壓力0.05~0.10MPa;但實際生産中，由于該機(jī)械密封Z高(gāo)使用壓力為2.6MPa，為了操作簡便，規(guī)定其密封(fēng)液壓力從投(tóu)料至(zhì)反應結束保持恒定1.1MPa。

自2006年投入使用(yòng)後，該機(jī)械密封的洩漏問(wèn)題就較為嚴重，可以從機械密封(fēng)洩漏液口處看到，洩漏較大時每(měi)隔2min便有1滴(約6ml)水漏出，平衡罐水位(wèi)下降量為10~20mm/h，大大超(chāo)過了機械密封(fēng)允(yǔn)許洩漏量[≤5ml/h(單側)]的要求。其内外漏同(tóng)時存在，須不斷地補充密封液(正常(cháng)情況(kuàng)下無須補充密封液)。在反應前(qián)期，釜(fǔ)内壓(yā)力較低時洩漏量較大;後(hòu)期反應釜(fǔ)内壓力較高時，洩漏量較(jiào)小。

機械密封洩漏故障的發生，不僅(jǐn)加大了操作強度，同時由于釜(fǔ)内物料是有毒有害、易燃易爆的氣液混(hùn)合物質氯乙烯等，也影響了裝置的安全穩定運行。

2.2 故障分析(xī)

從機械密封材質選擇、現場工藝操作狀況等多方面考慮，判斷機械密封發(fā)生洩(xiè)漏的原因主要有以(yǐ)下幾個方(fāng)面。

2.2.1 機械密封O形圈材質(zhì)選用不合理

該機械密封上靜環、下動(dòng)環與軸套上的(de)O形圈材質采用了(le)聚四氟(fú)乙烯包覆矽橡膠。聚四氟乙烯耐腐蝕性能較(jiào)好，但包覆聚四(sì)氟乙烯在受壓後，回(huí)彈堵塞能力較差，容易永久變形，使(shǐ)O形圈在動靜環座、軸套(tào)等(děng)密封溝槽裝配上産生間隙，從而使密(mì)封失效(xiào)。因此(cǐ)在實際使用中，在釜内壓力偏低的情況下，機械(xiè)密封洩漏量較大，而當(dāng)釜内壓力不斷升高時，機械密(mì)封洩漏量逐漸減小，便很可能(néng)是這(zhè)個原因。

該機械密封O形圈(quān)大部分采用了丁腈橡膠(如(rú)動環組件O形圈)，丁腈橡(xiàng)膠的缺點是不(bú)耐臭氧、芳香族、鹵代烴、酮(tóng)及脂類溶劑，反應釜内的鹵代(dài)烴物質氯(lǜ)乙烯會使丁腈橡膠産生溶脹，導緻O形(xíng)圈失效。

2.2.2 攪拌同軸度偏(piān)大

根據該型号機械密封的技術要求(qiú)，機械密封(fēng)安裝後，釜軸的徑(jìng)向跳動量應≤0.1mm，而密(mì)封箱體下部軸跳(tiào)動量實際(jì)測量值為0.15mm，攪拌軸同軸度偏差較大。

造成攪拌軸同軸度偏差大的原因很多，包括攪拌裝置(zhì)的安裝對中調整不良、各部件加工精度(dù)不高而造(zào)成的累積誤差、反(fǎn)應釜釜體水(shuǐ)平調整不良、攪拌軸産生(shēng)應力變形等。

同軸度(dù)偏差越大，攪拌軸在每次軸向位移(yí)和徑向擺動的轉動(dòng)中，密封面産生的分離和洩漏量就越大(dà)，密封面的磨痕也越寬。

2.2.3 密封面變形

更換了洩漏機械密封的動、靜(jìng)環組件後，洩漏(lòu)問題依然存在。再次(cì)拆卸後發現，密封面上有光點而沒(méi)有磨痕，故判斷該密封面發(fā)生了變形。

該機械密封工作轉速低，且一直(zhí)伴(bàn)有循環水