路 慶 吳志晶

白銀中天化工有限責(zé)任公司 甘肅白銀 730600

攪拌式反應(yīng)釜作為化工、制藥生產(chǎn)中的關(guān)鍵設(shè)備，其運(yùn)行穩(wěn)定性和故障率很大程度上取決于機(jī)械密封裝置的優(yōu)劣，尤其是涉及腐蝕性、高壓、超低壓、高溫、低溫環(huán)境下的反應(yīng)釜，其軸封是當(dāng)前需要專門攻克的難題。反應(yīng)釜攪拌軸根據(jù)伸入方式的不同分為頂部伸入式、底部伸入式和伸入式。以下主要針對常用頂部插入式反應(yīng)釜攪拌軸的機(jī)械密封進(jìn)行介紹，闡述安裝、結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)運(yùn)行等方面的優(yōu)點(diǎn)，對電子級氟化鋰生產(chǎn)中不同反應(yīng)釜攪拌器密封遇到的問題進(jìn)行分析。

1 雙端面干磨機(jī)械密封在攪拌式反應(yīng)釜中的應(yīng)用

伴隨著工業(yè)生產(chǎn)和新能源材料產(chǎn)業(yè)鏈的快速發(fā)展，拌和反應(yīng)釜的反應(yīng)壓力、溫度等標(biāo)準(zhǔn)在不斷更新，并向性能卓越方向發(fā)展。與此同時(shí)，從避免原料環(huán)境污染、安全性和節(jié)能環(huán)保等層面，對機(jī)械密封設(shè)備的穩(wěn)定性、使用期限、泄漏量和運(yùn)作合理性的需求也越來越高。兩面機(jī)械密封構(gòu)造工作時(shí)，因?yàn)橐后w壓力(物質(zhì)壓力)和彈性元件彈力的合力，在密封圈端面上形成一個(gè)合適的比壓(卡緊力)，使動(dòng)環(huán)和靜環(huán)的兩種觸碰端面密切迎合，在端面間的小空隙中生成一層薄附面層，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)密封。

2 雙端面干磨機(jī)械密封主要優(yōu)點(diǎn)

（1）干磨機(jī)械密封使用過程中，無需添加任何密封液，依靠動(dòng)靜環(huán)端面的優(yōu)良配方及機(jī)封設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)干磨擦。

（2）干磨機(jī)械密封可滿足于如潔凈度、高溫、高壓等要求的作業(yè)環(huán)境，不會(huì)因?yàn)闄C(jī)械密封添加密封液導(dǎo)致泄漏，污染原料。

（3）干磨機(jī)械密封設(shè)計(jì)自帶內(nèi)漏收集裝置。機(jī)封在使用過程中，因端面的不斷摩擦?xí)形⒘磕ハ鞣哿系粝聛?，它們被機(jī)封自帶的收集槽收集，不會(huì)掉進(jìn)釜內(nèi)，而且定期可以打開排放。

（4）機(jī)械密封為模塊化設(shè)計(jì)，無論什么種類的反應(yīng)釜，機(jī)械密封都可以互換，通用性強(qiáng)，能夠更好地服務(wù)生產(chǎn)。

（5）具備雙向平衡型性能，介質(zhì)端端面在使用過程中如發(fā)生操作失誤，產(chǎn)生過壓時(shí)也不會(huì)輕易打開泄漏，穩(wěn)定性更強(qiáng)。

（6）干磨機(jī)械密封在設(shè)計(jì)時(shí)已考慮與濕磨機(jī)械密封的互換性，只要更換某些部位組件，就能實(shí)現(xiàn)簡單轉(zhuǎn)換；且設(shè)計(jì)時(shí)已考慮FDA 及GMP 標(biāo)準(zhǔn)的適用性，不需要改變結(jié)構(gòu)。

（7）設(shè)備的噪音≤85Db，減速機(jī)效率≥94%；振動(dòng)極限（均方根速度值）均不超過4.6mm/ s；設(shè)備在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，軸的擺動(dòng)量不超過2.5mm/ m。

3 雙端面干磨機(jī)械密封的選型方法

3.1 主要參數(shù)

影響雙端面干磨機(jī)械密封的主要參數(shù)包括密封腔工作壓力、液體(介質(zhì))溫度、總流量、液體特性和組裝機(jī)械密封的合理室內(nèi)空間等。機(jī)械密封分成耐高壓機(jī)械密封、抗腐蝕機(jī)械密封、耐熱機(jī)械密封、抗低溫機(jī)械密封、耐顆粒狀介質(zhì)機(jī)械密封和適用易氣化輕烴介質(zhì)的機(jī)械密封。在現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)中，應(yīng)依據(jù)不同的應(yīng)用領(lǐng)域挑選不同結(jié)構(gòu)和材質(zhì)的機(jī)械密封。

3.2 基本準(zhǔn)則

依據(jù)密封腔的工作壓力明確密封構(gòu)造應(yīng)該是平衡的還是不平衡的，是單端或是雙端；依據(jù)溫度和液體(介質(zhì))特性，明確磨擦副和協(xié)助密封原材料，正確選擇潤滑、清洗、隔熱保溫、制冷等機(jī)械密封循環(huán)系統(tǒng)保護(hù)系統(tǒng)；依據(jù)工作速率，選擇轉(zhuǎn)盤式或靜態(tài)數(shù)據(jù)式、流體機(jī)械式或非接觸式；依據(jù)組裝和密封的合理室內(nèi)空間，可挑選單彈簧、多彈簧或波型彈簧、內(nèi)裝式或外裝式。

4 正常生產(chǎn)過程中工況參數(shù)

機(jī)械密封必須避免同時(shí)在多個(gè)極限（壓力、溫度、速度）工況下運(yùn)行，否則將加劇密封的磨損或引起密封面的損壞或橡膠圈的損壞。這將導(dǎo)致密封的壽命短和密封的突然失效，從而對人員和環(huán)境造成危害。

5 裝配注意事項(xiàng)

5.1 裝配前檢查

裝配前檢查設(shè)備上的裝配部件，例如夾緊盤位置處軸表面清除油脂；邊緣倒角具有光滑的錐面，即30°/ 2mm；配合位置和O 形圈表面的粗糙度最好為10μm。

5.2 軸向密封安裝部位

檢查機(jī)械密封接觸表面是否損壞；配合尺寸、軸的垂直度和同心度進(jìn)行軸向密封安裝；徑向跳動(dòng)偏差和軸向竄動(dòng)公差應(yīng)符合DIN28161；選用合適的潤滑脂潤滑，以免引起溶漲、分解；EP 橡膠制成的彈性元件不能用礦物潤滑脂潤滑。

5.3 安裝

機(jī)械密封是集裝式，預(yù)組裝為工作狀態(tài)，安裝時(shí)不需要任何調(diào)整，將集裝式機(jī)械密封直接安裝到設(shè)備上即可。此安裝說明僅僅適用于集裝式機(jī)械密封的整體安裝和拆卸。密封的裝配必須在潔凈的環(huán)境下完成，裝配時(shí)避免野蠻操作。安裝機(jī)械密封時(shí)，O 形圈與其他部件配合面可以涂抹一層潤滑油。根據(jù)具體設(shè)備結(jié)構(gòu)來確定集裝式密封裝配方式。

5.4 安裝順序

安裝順序依次為：安裝O 形圈；集裝密封整體推入安裝軸；集裝結(jié)構(gòu)安裝時(shí)，避免與軸肩或軸臺(tái)階碰撞，這樣容易導(dǎo)致陶瓷密封面破碎；設(shè)備軸上安裝夾緊結(jié)構(gòu)的部位應(yīng)清除油污，以保證傳送效果，例如在軸套與軸之間加酒精清洗。

5.5 夾緊盤的固定

逆時(shí)針輕輕地?cái)Q緊部分螺栓，直到盤面水平；依次、均勻地?cái)Q緊所有螺栓，直到它們具有相同的扭矩（M5=3N·m；M6=7N·m）；運(yùn)行時(shí)夾緊盤必須平行，移走止動(dòng)墊片并對其加以固定。

5.6 管路連接

垂直安裝管路，確保管路自排氣；確保清潔液體流經(jīng)管路，擰緊所有封壓管件可用接頭或直接彎曲實(shí)現(xiàn)管路彎曲；截止閥采用球閥；為了處理大氣側(cè)密封的泄漏，“排液”接口可接直管排放，沒必要關(guān)閉；為了滾動(dòng)軸承的潤滑容易，“注油”口可以接到防護(hù)罩外面。

5.7 開車

開車前檢查密封止動(dòng)墊片是否拆卸或移走；密封和軸之間的扭矩傳遞是否合適；供應(yīng)液管路安裝是否正確，用清潔的液體（顆粒粒度＜10μm）灌滿密封和供應(yīng)管路。根據(jù)操作要求，緩沖液最好采用輕油軟化水或蒸汽冷凝水；緩沖液（如介質(zhì)超純水）僅能使用與介質(zhì)兼容的液體，且當(dāng)泄漏到大氣中時(shí)不會(huì)對環(huán)境和人造成傷害；緩沖液的黏度不應(yīng)超過5mm2/ s,確保其順暢循環(huán)。注意，如果緩沖液的壓力降到介質(zhì)壓力以下（緩沖壓偶然失效的情況下），介質(zhì)側(cè)的氣體將通過介質(zhì)側(cè)的密封端面泄漏，會(huì)污染緩沖液并被收集在供應(yīng)液容器，因此建議對緩沖液壓力進(jìn)行自動(dòng)監(jiān)控，且要定期更換緩沖液。

5.8 維修

為了保障密封功效，維修后的密封要做靜壓試驗(yàn)。如果密封必須在現(xiàn)場維修，那么必須在清潔的室內(nèi)并由受過培訓(xùn)的人員按操作說明書維修。拆卸設(shè)備順序與組裝順序相反：卸壓，使緩沖液的壓力降到大氣壓；機(jī)械密封排液；移開供應(yīng)系統(tǒng)管路；把止動(dòng)片推入軸套的溝槽，然后固定；拆卸夾緊盤（依次松開螺釘）；按傳動(dòng)設(shè)備制造商說明，用夾緊裝置固定攪拌軸。

6 常見問題

6.1 組裝

（1）密封腔的直徑和深層應(yīng)與密封部件使用說明一致，容許尺寸公差一般在0.13mm 之內(nèi)；與軸套的尺寸偏差應(yīng)是±0.03～±0.05mm。必須查驗(yàn)軸的徑向安全通道。理論上，總竄動(dòng)量矩不可超出0.25mm；軸的徑向跳動(dòng)一般控制在0.05mm 之內(nèi)，徑向跳動(dòng)太大很有可能造成密封套與軸中間的損壞；若密封面自查泄漏量提升，會(huì)危害密封件的總體辦公環(huán)境，進(jìn)而減少密封件的使用期限。（2）查驗(yàn)軸的折射率,較大折射率要低于0.07mm。（3）查驗(yàn)密封腔與軸的對中狀況，對中應(yīng)低于0.13mm。

6.2 機(jī)械密封檢查

查驗(yàn)全部構(gòu)件，特別是密封面，要清理無結(jié)垢；查驗(yàn)旋轉(zhuǎn)構(gòu)件、傳動(dòng)系統(tǒng)銷和彈簧銷是否能隨意挪動(dòng)；查驗(yàn)轉(zhuǎn)動(dòng)構(gòu)件的穩(wěn)固螺絲是否扭緊。

6.3 機(jī)械密封的開啟和應(yīng)用

大部分機(jī)械密封被設(shè)計(jì)為在液態(tài)環(huán)境中工作，因而在起動(dòng)前密封表層務(wù)必滲入液態(tài)中。干運(yùn)行會(huì)毀壞密封面，危害機(jī)械密封的使用期限。啟動(dòng)設(shè)備運(yùn)行前，工作環(huán)境對機(jī)械密封影響不大，但一定要確保密封設(shè)備在飛速運(yùn)行時(shí)處在液體環(huán)境中。無論設(shè)備是否運(yùn)作，制冷或清洗系統(tǒng)軟件都不可斷開。針對新安裝的設(shè)備，第一次啟動(dòng)時(shí)有輕度泄露是正常的；進(jìn)入密封磨合期后，即可達(dá)到無泄漏。

6.4 密封毀壞的主要原因

機(jī)械密封在攪拌器中起著至關(guān)重要的作用，但設(shè)備在使用中難免會(huì)遭到毀壞。分析其攪拌器密封毀壞的原因，有助于更好地維護(hù)保養(yǎng)設(shè)備。

（1）靜環(huán)座組裝精密度不足：一般靜環(huán)座與攪拌器密封腔中間缺乏對應(yīng)的精準(zhǔn)定位件。組裝時(shí)，軸套與靜環(huán)的同軸度主要由工作員的工作經(jīng)驗(yàn)確定，人為因素直接影響組裝效率。另外，正中間軸套與靜環(huán)中間的間距較小，為0.5mm 的一半，在軸晃動(dòng)比較大、靜環(huán)座組裝前存有偏差等要素的直接影響下，靜環(huán)與軸套中間常常產(chǎn)生磨擦，造成攪拌器機(jī)械密封損壞。

（2）攪拌器軸晃動(dòng)和攪拌器震動(dòng)：一般攪拌器組裝在厚度較薄的反應(yīng)罐中，若其端口彎曲剛度達(dá)不到相關(guān)要求，會(huì)造成攪拌器運(yùn)行中震幅比較大。攪拌器軸與減速箱相接處磨損嚴(yán)重，軸與軸套間距比較大，造成攪拌器軸在運(yùn)行時(shí)晃動(dòng)比較大。與此同時(shí)，因?yàn)橹吸c(diǎn)軸中間的間距相對較小，減速箱的軸套抗壓強(qiáng)度相對較短。在攪拌軸持續(xù)運(yùn)行過程中，軸套與軸中間的損壞狀況越來越嚴(yán)重，造成攪拌軸持續(xù)晃動(dòng)。

（3）磨擦副原材料的挑選存在的問題：機(jī)械密封中采用的滑動(dòng)摩擦副原材料主要是金剛沙和高純石墨等，再依據(jù)其特征關(guān)鍵選用軟硬結(jié)合的方法。與此同時(shí)，其加工材料為氟化鋰料漿，其中往往帶有很多顆粒氟化鋰結(jié)晶，容易對動(dòng)環(huán)造成明顯損壞，導(dǎo)致密封損壞和泄露。

7 結(jié)語

電子級氟化鋰生產(chǎn)裝置中所選用的攪拌反應(yīng)釜，機(jī)械密封泄漏量要求非常嚴(yán)格。如果泄漏量過大，密封介質(zhì)將會(huì)直接進(jìn)入產(chǎn)品導(dǎo)致產(chǎn)品不合格，更甚者會(huì)直接造成生產(chǎn)裝置停產(chǎn)。因此，在生產(chǎn)裝置中需要選擇可靠、穩(wěn)定的機(jī)械密封裝置。實(shí)踐證明，干磨雙端面機(jī)械密封裝置完全可以滿足其生產(chǎn)要求，有效保障生產(chǎn)裝置的正常運(yùn)行。