摘要：在化工生产AKD过程中输送大黏度物料时设备经常因干磨、过载等因素发生损坏，本文总结了损坏原因及实践改进方法。
关键词：转子泵；大黏度；磨蚀；双唇高压油封；喷涂高镍铬合金
我公司AKD（烷基烯酮二聚体）车间生产工艺为物料在密闭的搪瓷反应釜内进行反应，最终反应生成AKD成品。空釜时先投入定量的液态三乙胺物料，液态三乙胺通过一台安装在反应釜釜底的美国进口Johnson牌三叶转子泵进行闭路循环，循环管路上设置换热器，以控制物料反应温度在工艺要求的范围内。在循环的同时，系统逐步滴加液态酰氯，使酰氯与三乙胺产生反应。酰氯滴加口设置在转子泵的进口管道上，物料的黏度随着酰氯的滴加逐渐变大，反应初期黏度接近400cP，似炼乳状；反应中期黏度达到600cP，似糊胶状；反应后期已经和软面团差不多的流动状态，黏度已经非常大。
转子泵原装是采用约翰克兰公司生产的单端面式两部件机械密封，从车间投产开始机械密封就在短短一周内全部发生泄漏，造成车间不能稳定连续生产，且泄漏物料气味较大，带来环保风险。拆开发现机械密封的动静环面有干磨痕迹，以及O型密封圈发现轻微腐蚀情况。研究发现三乙胺对氟胶等传统橡胶制品在低温下有轻微腐蚀。随后更换了O型圈的材质改为氟胶包氟材质，O型圈腐蚀问题消除，但包氟O型圈硬度高、弹性差，安装难度大。机修在安装时常有安装不当损坏情况，造成返工延误生产。后又选用美国杜邦公司生产的专用耐胺类腐蚀的全氟醚橡胶O型圈，安装效果较好，但进口备件费用较高昂。
另外一个问题是单端面机械密封的密封环面磨损的问题。反应初期因为是液态，所以机封是有物料冷却润滑的，反应后期物料已经成糊状，已经不能有效的对机封进行冷却润滑，造成密封环面干磨失效泄漏。另外因为是批次反应，每批反应过程中间有短暂的间隔，用以吹扫、洗釜等工序。AKD凝固点较低，且反应时温度控制范围也比较小，高温不能大于70℃，低温不能小于50℃。在吹扫过程中，常温的吹扫气体造成转子端面近联轴器侧残留的物料凝固结块，机封两密封环面处残留的物料也被凝固住，再次启动时就会因为结块问题造成机封损坏。
因为原装泵没有选用带泵腔保温加热夹套设计，所以针对这个问题车间采取吹扫或洗釜间隔期间，采用临时软管对机封处进行单独加热方式，以免机封凝固结块损坏，但是对操作工的工作积极性及责任心要求较高。针对单端面机封不能满足密封要求的情况，提出使用双机械密封加氮封液进行冷却润滑，但AKD的物料反应对其他物料的兼容性非常苛刻，所知适合做双机封氮封液的液体都能污染产品质量，一旦发生机封内漏情况，一釜物料将报废。
鉴于以上苛刻的生产条件，对转子泵的密封形式进行摸索改造。初期使用装在加工的填料盒式的壳体内串联装配的5道传统TC氟胶骨架油封进行密封，每一级骨架油封之间涂抹耐高温润滑脂，防止干磨，因为实际生产时间转子轴转速较低，线速度较小，产生不了高速摩擦的热量。初期设想是串联的骨架油封使泵腔的泄漏压力逐级递减，到后侧的骨架油封时压力已经变的很小，骨架油封已经能承受压力从而进行密封了。
试验效果很明显，转子泵在使用1个月以后，试验的密封才开始轻微渗漏，之前使用机械密封使用是不到一周就开始泄漏，从而确定了改造的方向。经过对泄漏的骨架油封密封拆解发现，泄漏的原因主要有三个，一是传统TC骨架油封耐压性能较弱，耐压只达到0.4BAR。转子泵运转后期物料黏稠造成泵的运转压力非常高，已经达到10BAR左右波动，但转子端面间隙较小，所以渗透到密封位置的压力减低，但也是高于0.4BAR，所以传统油封工作压力满足不了使用要求；二是物料逐级渗透以后在骨架油封空腔内形成结块，造成骨架油封的密封唇口弹簧失去弹性泄漏；三是骨架油封与转子泵轴表面之间互相摩擦，没有润滑造成转子泵轴与油封唇口配合表面磨出沟槽造成泄漏。
针对以上试验结果，研究决定采取两种方案：
一是选用耐胺腐蚀的聚四氟乙烯材质，且耐干摩擦运转线速度达到3.5m/s的上海Garlock公司生产的P/S-1型同向双唇高压油封，油封采用无弹簧结构，避免传统骨架油封唇口锁紧弹簧经常损坏的情况。聚四氟乙烯材质本身具有优良的自润滑性能，摩擦系数小，增加了耐磨性。为增加使用时间及保险系数，采用每根轴串联安装四道该种特殊双唇口油封，每道油封唇口间涂抹耐高温润滑脂，进一步减轻摩擦。该油封单只耐压可达10BAR，同时解决了传统骨架油封不耐压的问题，实际大大延长了使用寿命和维修周期。
P/S-1同向油封性能如下表：
二是在转子泵轴上增加耐磨耐腐蚀轴套，以改善油封的干运转摩擦。轴套采用喷涂高镍铬合金，后恒心磨至表面光洁度Ra0.05，表面硬度HRC56。轴套表面喷涂高镍铬合金可使轴套表面获得较高的硬度和表面粗糙度，具有较好的耐热及耐腐蚀性，在长期使用后表面光洁度、硬度均无明显变化。镍铬镀层摩擦系数小，具有很好的耐磨性，降低了聚四氟乙烯密封唇口的磨损，提高了唇形密封的使用寿命。
利用双唇高压油封及耐磨轴套定型改进后，阻漏防漏效果明显，维修方便，有效的延长了设备运行的稳定性，设备故障率大大下降，维修周期有效延长，节省了机械密封的采购费用损耗及降低了维修劳动强度。现AKD车间八条生产线的主循环转子泵已经全部更改为此双唇油封进行密封，效果良好，有的从更改一年多以来还没有出现泄漏维修，大大加强了车间生产的连续性和稳定性。
参考文献：
[1]赵军、段成红 化工设备机械基础 第二版2007.7
[2]李连成．化工设备维护与企业现场理．化工管理，2008；（09）
论文作者:孙海东
论文发表刊物:《基层建设》2017年第30期
论文发表时间:2018/1/8
标签：油封论文; 物料论文; 骨架论文; 黏度论文; 轴套论文; 转子泵论文; 端面论文; 《基层建设》2017年第30期论文;