冯斌 李翔
甘肃银光聚银化工有限公司 甘肃省白银市730900
摘要：聚合釜是PVC工艺生产过程中的关键设备，聚合釜搅拌轴使用机械密封为双端面机械密封，其密封完好性是聚合釜安全运行的关键。密封失效，将造成氯乙烯单体从聚合釜内泄漏，严重情况下大量的氯乙烯泄漏到周围环境内会产生着火、爆炸事故，严重地危及人员生命安全。因此，保障聚合釜机械密封的完好运行极为重要。
关键词：聚合釜；机械设备；泄漏
聚银公司PVC厂70m3聚合反应釜是工艺生产的关重点设备，搅拌型式为下搅拌型式，其搅拌轴的密封运行状态对工艺生产影响至关重要。聚合釜搅拌轴密封采用双端面平衡式机械密封，结构复杂，当机械密封出现故障的时候，需要较长的时间来进行维修，对工艺生产的影响很大，并且其维修的费用还相当的高，因此要做好日常的维护工作，延长机械密封的使用寿命，才可以保障工艺生产的正常进行。
一、聚合釜基本情况存在的问题
甘肃银光聚银化工有限公司PVC厂共有6台70m3PVC聚合釜。聚合釜所用机械密封在生产期间均出现多次泄漏故障，频繁出现机械密封失效泄漏、O型圈破坏等故障，据统计6台聚合釜平均年检修次数3次。机械密封泄漏故障给工艺生产的高负荷运行带来很大影响，严重制约了工艺生产能力，并且机械密封泄漏后，釜内有毒有害气体会泄漏到大气中，轻则造成现场环境污染，重则爆炸等安全事故。
二、70m3聚合釜机械密封的基本结构
聚合釜用的机械密封是天津釜用密封件厂生产的VMX-203型机械密封（如图所示），采用单独系统独立供应润滑液，润滑液牌号为46号抗磨液压油，冲洗量为6l/min，冲洗压力1.8-2.0Mpa，机械密封允许泄漏量5L/h。
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三、机械密封的工作原理及特点
1、机械密封在运转是靠垂直于旋转轴线的端面（摩擦副）在流体压力和补偿机构弹力的作用以及辅助密封的配合下保持贴合并相对滑动而构成的防止流体泄漏的装置。双端面机械密封有两道端面密封，若一级密封失效，二级密封仍然可密封，防止泄露。一般双端面密封都需要外供密封液系统，向密封腔内引入封液进行堵封、润滑和冷却，且多为循环冷却使用。密封液不仅可以冲洗摩擦副改善机械密封工作环境，还可以作为一级密封面是否失效的重要检测手段。
2、聚合釜内反应压力较高，为确保机械密封稳定运行，采用独立密封油站进行密封，通过叶片泵进行增压，以确保密封面失效时冲洗液压力高于釜内压力。同时因聚合釜内反应生产的PVC颗粒沉降会造成机械密封面磨损失效，因此需在机械密封上部增加节流冲洗装置，防止PVC颗粒沉降到机封环面。
四、机械密封失效原因分析
机械密封泄漏有以下3个途径（如图所示），
泄漏点1处泄漏会出现机封冲洗液从轴套外侧部位渗漏的情况；泄漏点2处泄漏会出现机封轴套部位有水滴甩出情况，严重时成水流状。泄漏点3处渗漏分为两种情况，第一种为正常磨损，即动、静摩擦副正常磨损，动摩擦副没有补偿量而发生泄漏，这时润滑油站的油位会发生下降。第二种为异常故障，分为三种情况，第一种为静环脱落；第二种为静环碎裂；第三种是开机顺序错误；第一、二两种情况出现均导致冲洗液油站液位快速下降。第三种情况则会使冲洗液油站液位上涨，同时发生润滑油乳化状况。
针对现场出现的故障进行分析发现：
1、轴套处甩水；轴与轴套采用O型圈进行密封，泄漏的原因有两种，一是轴套O型圈损坏，二是搅拌轴表面划伤。机械密封安装过程中，因为机械密封较重，且机械密封安装在釜底部，安装过程使用倒链进行提升，提升的速度及力度不易控制，容易发生偏、斜状况，从而在提升过程中划伤搅拌轴及O型圈。
2、静环脱落分析；主要是因为冲洗液系统异常失压后，釜内反应压力高于冲洗液压力，将介质侧静环压出静环座。静环脱出静环座后被动环带动一起旋转，旋转后的静环卡在静环底部，造成静环无法被动环顶回原位，从而损坏机械密封。
3、静环碎裂：同样是在冲洗液系统异常失压后，动静摩擦副表面产生高温，而静环材质为硬质合金，高温的硬质合金与釜内冲洗水接触发生静环炸裂。
4、开机顺序错误是在开机过程中先打开冲洗水，后打开机封冲洗液，机械密封被冲洗水顶开后，水进入机封冲洗液站，发生润滑油乳化。
五、对机械密封泄漏采取的措施
1、针对轴套甩水的故障情况；考虑O型圈是在安装过程中造成额损坏，因此在安装机械密封时，需要防止剪切O型圈或划伤搅拌轴。安装机械密封之前，制作配合假键，并将假键安装在搅拌轴上，从而避开搅拌轴上键槽的边缘切割，防止剪切O型圈。另外需设计机械密封专用安装工具，确保机械密封安装时与轴保持垂直，避免损伤O型圈与搅拌轴。
2、针对静环脱落故障的措施：通过对聚合釜结构的研究，设计静环压板，确保静环在油站系统失压，釜内有压的情况下，杜绝静环从防转销中脱。
3、开车顺序错误的措施：通过与工艺生产人员商讨，制定相应的工艺连锁条件，确保开机顺序为先开机封冲洗液，机械密封压力达到要求后方能进入釜内冲洗液开启条件。
六、结论
通过以上几项措施的实施，PVC厂聚合釜机械密封的检修频率下降明显，由原来的3次每年降低到现在的1次每年，并且有个别釜的机械密封使用寿命已超1年半未进行检修，检修频率的下降及费用的节约证明了对聚合釜机械密封泄漏的原因分析及解决措施是有效的。
参考文献：
[1]《通用机械》2014年05期 聚合釜机械密封的失效原因分析及措施
[2]《中国石油和化工标准与质量》2017年13期 聚合釜机械密封的失效原因及措施探析
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