崔小紅 （齊魯石化公司氯堿廠 255400）

聚合釜為PVC 裝置的關(guān)鍵設(shè)備，多種易燃易爆、劇毒的化學(xué)品在其中進行聚合反應(yīng)，因此，軸封直接影響著樹脂生產(chǎn)效率、裝置運轉(zhuǎn)穩(wěn)定及安全生產(chǎn)。 通過這幾年出現(xiàn)的聚合釜軸封泄漏現(xiàn)象，從其結(jié)構(gòu)上分析泄漏原因，采取措施維持生產(chǎn)，對泄漏的軸封進行了檢修，并對日后生產(chǎn)提出一些維護措施。

一、 聚合釜軸封運轉(zhuǎn)狀態(tài)

年產(chǎn)37 萬噸聚氯乙烯的2# 裝置是在2004 年新建的，自投產(chǎn)后，經(jīng)過不斷完善操作，優(yōu)化工藝生產(chǎn)，裝置設(shè)備基本上處于滿負荷狀態(tài)，聚合釜的攪拌軸長有12 米, 直徑235 mm，下部有徑向支承。 攪拌槳葉：3 層2 葉平槳 直徑2070mm，自重較大，聚合釜上封頭處利用滾動軸承控制其徑向偏擺及軸向力， 而在聚合釜內(nèi)部則無任何支撐，整個攪拌器處于懸吊狀態(tài)。 另外，由于工藝的要求， 攪拌器在不同的階段轉(zhuǎn)速變化也較大 （70-91r/min），同時在生產(chǎn)過程中有一定的VCM 單體揮發(fā)出來，使釜內(nèi)氣相部分呈酸性，可以說聚合釜軸封的工作條件非常惡劣。 2011年4 月，1 臺出現(xiàn)了明顯的泄漏，且有加劇現(xiàn)象，對裝置的穩(wěn)定運行形成了巨大的威脅。

二、 軸封結(jié)構(gòu)圖及工作原理

1、軸封結(jié)構(gòu)

軸封為集裝式雙端面小彈簧機械密封， 兩個動環(huán)、 兩個靜環(huán)，10 件密封圈,2 件油封，1 套推力軸承。 密封O 環(huán)材質(zhì)為丁腈橡膠（后來改為FKM），動環(huán)材質(zhì)為石墨，靜環(huán)為碳化硅。

2、軸封的工藝流程圖

軸封系統(tǒng)配有獨立的密封液和潤滑液循環(huán)系統(tǒng)，由油罐、齒輪泵、返回閥、液位計等組成恒壓的循環(huán)系統(tǒng)。 設(shè)有油位低報警聯(lián)鎖系統(tǒng)，油位L-(1)低于70%時系統(tǒng)報警，以利于保護軸封。 軸封密封液為32# 抗磨液壓油， 從上密封油罐的加油口加入潤滑油，靠系統(tǒng)壓力進入下密封油罐（液位控制在100%），然后通過油泵加入軸封的下部，從上部流出至密封油罐，這可使密封液充滿密封腔，保護軸封不過熱，帶走與軸套摩擦產(chǎn)生的熱量，保證軸封不超過最高使用溫度，延長軸封壽命。

三、軸封泄漏現(xiàn)象、判斷分析及處理措施

1、軸封泄漏現(xiàn)象

2011 年3 月該聚合釜油位報警聯(lián)鎖系統(tǒng)報警，經(jīng)過工藝、設(shè)備及電氣、儀表人員的現(xiàn)場檢查，發(fā)現(xiàn)密封液油箱液位出現(xiàn)下降趨勢，由100%降至70%。 加滿油，通過做標(biāo)記的方法密切觀察，在48h 時間段液位計上的油位降低至5 個板處， 泄漏量為4 ml/h，而現(xiàn)場無外漏跡象，由此判斷發(fā)生了內(nèi)泄漏，導(dǎo)致聚合釜油位報警聯(lián)鎖系統(tǒng)LG-(1)報警。 由于是初期泄漏，因此具有間歇性。

4 月車間對該釜進行清釜作業(yè)完成后，該釜進行氣密，檢查軸封，發(fā)現(xiàn)軸套與軸接觸處有氣泡產(chǎn)生，同時軸套與外殼接觸處也發(fā)現(xiàn)有氣泡產(chǎn)生，泄漏量大約在1 滴/秒左右，超過了機械密封允許泄漏量 （軸或軸套直徑大于50mm 的， 泄漏量應(yīng)低于5mL/h），基于以上現(xiàn)象車間決定對攪拌機械密封進行更換。 （注：此處更換下的機械密封用F135B1 作為代號）

下午4 時左右開始更換，11 時更換完畢，同時更換密封油罐內(nèi)全部潤滑油。 進行氣密，并保壓兩個小時后，未發(fā)現(xiàn)異常，密封油罐內(nèi)油位亦未發(fā)現(xiàn)異常。 加水試車（即加載試車）1 小時，觀察密封油罐油位正常，次日早晨6∶30 左右投料，觀察密封油罐油位未發(fā)現(xiàn)異常，到8∶00 左右再次檢查發(fā)現(xiàn)油位有輕微降低，但不明顯，到10∶00 左右，再去檢查時發(fā)現(xiàn)機械密封上油罐油位已到了下限以下， 此泄漏量太大， 已遠遠超過機械密封所允許的泄漏量，因此需再次更換攪拌機械密封。 （注：此處更換下的機械密封用F135B2 作為代號）

在第三天早4∶00 左右更換完畢， 氣密試驗， 加水試車正常后，6∶30 左右投料，經(jīng)過長時間跟蹤檢查，至第一釜料放料后，檢查軸封密封系統(tǒng)未發(fā)現(xiàn)泄漏等異常。

2、對兩套機械密封進行解體，原因分析：

對兩套軸封大的部件進行檢查，發(fā)現(xiàn)

F135B1 機械密封如圖1 所示， 動環(huán)摩擦面有磨損。 主要原因是動環(huán)（石墨）有輕微變形，導(dǎo)致動靜環(huán)磨擦面之間壓得過緊，突出部分干磨擦，磨損加快（突出部分磨損加?。瑥亩s短了機封使用壽命。同時由于原密封O 環(huán)使用材質(zhì)為丁腈橡膠，雖然這種材質(zhì)耐熱、耐磨、耐腐蝕，但是因為聚合釜上面氣相大部分是氯乙烯氣體，丁腈橡膠遇見它會硬化。

F135B2 機械密封通過檢查未發(fā)現(xiàn)有明顯損傷及磨損。 動靜環(huán)完好， 密封面無肉眼可見痕跡， 其余地方未發(fā)現(xiàn)有崩邊及傷痕；密封圈完好，未發(fā)現(xiàn)有失彈及老化溶脹等現(xiàn)象；彈簧無變形及失彈等現(xiàn)象。同時檢查其余零件未發(fā)現(xiàn)有磨損及碰撞痕跡。同時用平面檢查儀器打光譜對密封面進行鏡面檢查， 發(fā)現(xiàn)密封面有變形。因此判斷為該機封總成失效原因為密封面變形。該封出廠日期為2007 年2 月3 日，由于該機封軸徑較大，密封面變形原因應(yīng)為放置時間過長導(dǎo)致。

基于以上分析得出這兩套機械密封的失效原因為：

2.1 使用時間長，機封屬于損耗件，動靜環(huán)正常磨損。

2.2 存放時間長，易導(dǎo)致動靜環(huán)發(fā)生變形，密封摩擦面失效。

2.3 密封環(huán)材質(zhì)選擇沒有針對工況，密封環(huán)易硬化。

四、預(yù)防措施：

在與軸封廠家技術(shù)人員交流時， 我們提出了以下預(yù)防類似事件的措施：

1.降低存放時間，使用前2 個月左右進貨，若提前很長時間發(fā)貨的情況下， 由軸封廠家派技術(shù)人員對存放機封進行定期檢查，或?qū)C封發(fā)回該公司檢查。

2.嚴格檢查機封各部件的生產(chǎn)、裝配質(zhì)量。

3.建議將密封O 環(huán)的材質(zhì)由丁腈橡膠改為氟橡膠，減少密封O 環(huán)失效泄漏的可能， 這是由于原來材質(zhì)丁腈橡膠遇氯乙烯易硬化，而氟橡膠因其耐高溫、耐油、耐腐蝕等特點更適用于該工況。

4.當(dāng)機械密封存放時間超過一年半的，需更換密封O 環(huán)，并檢查機械密封各部件。

5.因為其它釜的軸封也發(fā)生過泄漏問題，其中的一個共性問題是在軸與軸套間泄漏，分析與軸封設(shè)計有關(guān)，后通過研究可在軸封內(nèi)部進行改造， 將目前機械密封軸與軸套間采用的一道O環(huán)，改為兩道O 環(huán)密封，即使發(fā)生泄漏，由于增加了一道保護，可延長軸封使用壽命。