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三足式离心机机械密封的改进案例

三足式离心机采用传统的机械密封,为双端面密封结构。机械密封的特点是结构简单、技术成熟、加工精度要求不高、价格便宜;缺点是使用时间短、功率消耗大,而且必须有液体介质对密封摩擦副进行润滑、冷却,要有配套的润滑、冷却所需的密封油系统。从实际应用来看,一旦生产过程中操作参数有波动,密封的性能就会受到很大影响。三足式离心机自投入运行以来,机械密封的使用时间一直很短,最长也仅有5个月,短的仅有十几天。更换机械密封时,需要将离心机从现场吊下来,运到维修厂房进行拆卸和安装,耗费的时间长。如有一套备用的转鼓,平时 将机械密封装好,一旦在用离心机出现故障,只需整体更换转鼓即可。即使如此,拆卸、安装也需要20小时,严重影响产量。机械密封失效以后,泄漏出已烷液体,而已烷是易燃、易爆介质,存在重大安全隐患,而且对环境还会造成严重污染。基于此,决定将其改为干气密封,提高经济效益,消除安全隐患。

三足式离心机干气密封是目前最先进的一种非接触密封形式,主要由旋转环、静环、密封圈、弹簧、弹簧座、轴套组成。

三足式离心机旋转环密封面经过研磨、抛光处理,并在上面加工出流体动压槽。干气密封旋转环旋转时,密封气体被吸入动压槽内,由于密封堰的节流作用,进入密封面的气体被压缩,在该压力的作用下,密封面被推开,流动的气体在两个密封面间形成一层很薄的气膜,厚度为3~5μm。当气体静压、弹簧力形成的合力与气膜反作用力相等时,气膜厚度就十分稳定,也就保证了密封的可靠运行。正是有了这层气膜,阻止了机械密封金属环和石墨环的接触。由于摩擦副不存在直接摩擦,从理论上讲,干气密封摩擦副不会损坏,使用时间将大大延长。

有客户将低压B线三足式离心机的机械密封改为干气密封。通过对离心机结构分析,决定不改变设备本体结构,采用双端面干气密封,外形尺寸与原机械密封尺寸相同,而且结构也相似,便于安装。干气密封装配图考虑到工艺介质为塑料粉末浆液,因此,增加了已烷沖洗线,用纯净的已烷对密封腔进行清洗。干气密封的动压槽加工在动环端面上,动环采用碳化钨材料,具有表面硬度高、耐磨性好,热导率大等优点;静环采用浸渍石墨材料,具有强度高、自润滑性能好、耐高温等优点。

三足式离心机干气密封控制系统,密封气体为氮气。氮气由外部系统管网提供,最高压力为0.7MPa,正常使用压力为0.5~0.6MPa,最低压力为0.4MPa。0.7MPa的管网氮气通过过滤单元,经减压阀减压到0.5MPa,然后经流量计进入密封腔。为防止管网中氮气压力波动而造成氮气压力不足时。用氮气瓶紧急备用气源,备用气源可供气2小时。

三足式离心机干气密封氮气泄漏量由流量计显示出具体数值。正常运转时,氮气泄漏保持在一个稳定的范围内。如果泄漏量持续增加,密封腔压力就会随之下降,当压力下降到0.3MPa时,联锁停车,保证离心机的安全。从实际运转情况看,氮气压力在0.5MPa时,即可保证良好运转,此时氮气消耗量为0.48m3/h,小于设计的1m3/h。当氮气流量大于10m3/h时,联锁开关起动。压力低报警开关进入控制室的DCS控制系统,在主控室内即可实现停车。