加工生产保险粉的化工企业，其产品和原料都具有腐蚀性和有毒有害性。保险粉厂主要是使用焦亚纳、二氧化硫、环氧乙烷等为原料，通过配置溶液在密闭的反应釜内进行滴加、合成、干燥等程序。生产装置的主要设备为合成反应釜，是企业的关键设备之一，占设备比重较大。

合成反应釜包括电机、搅拌桨、搅拌轴、减缩机及支架、联轴器、机封座、机封等这些设备组合在一起，进行旋转搅拌，在高温高压生产连续运行的环境下，稍不注意，装置设备在生产环节中就会发生泄漏。泄漏既损失了物料，又污染了环境，严重的则会引起火灾、爆炸和中毒等安全事故发生。密封的失效是造成泄漏的原因之一，如：密封设计不合理、制造质量差、以及维修人员不熟悉材料和工作原理、安装调试不正确等都能造成密封失效。

对于反应釜中采用的机械密封进行技术改造可以取得良好的轴封效果，提高运行效率，减少安全事故的发生。因此，反应釜的机械密封成为保证反应釜正常生产的关键技术，其密封要求有别于旋转类机械，可以说釜用机械密封自成体系。

一、密封的基本知识

1.密封的分类

密封可分为相对静止接合面间的静密封和相对运动接合面间的动密封两大类。静密封主要有点密封、胶密封和接触密封三大类。根据工作压力，静密封由可分为中低压静密封和高压静密封。中低压静密封常用材质较软，垫片较宽的垫密封，高压静密封则用材料较硬，接触宽度很窄的金属垫片。动密封可以分为旋转密封和往复密封两种基本类型。按密封件与其作用相对运动的零部件是否接触，可以分为接触式密封和非接触式密封。一般说来，接触式密封的密封性好，但受摩擦磨损限制，适用于密封面线速度较低的场合。非接触式密封的密封性较差，适用于较高速度的场合。

2.密封的选型

对密封的基本要求是密封性好，安全可靠，寿命长，并应力求结构紧凑，系统简单，制造维修方便，成本低廉。大多数密封件是易损件，应保证互换性，实现标准化，系列化。

3.密封材料

密封材料应满足密封功能的要求。由于被密封的介质不同，以及设备的工作条件不同，要求密封材料的具有不同的适应性。对密封材料的要求一般是：

1)材料致密性好，不易泄露介质；

2)有适当的机械强度和硬度；

3)压缩性和回弹性好，永久变形小；

4)高温下不软化，不分解，低温下不硬化，不脆裂；

5)抗腐蚀性能好，在酸、碱、油等介质中能长期工作，其体积和硬度变化小，且不粘附在金属表面上；

6)摩擦系数小，耐磨性好；

7)具有与密封面结合的柔软性；

8)耐老化性好，经久耐用；

9)加工制造方便，价格便宜，取材容易。

橡胶是最常用的密封材料。除橡胶外，适合于做密封材料的还有石墨等，聚四氟乙烯以及各种密封胶等。

4.常见密封方式及机械密封的特点

常见的密封方式有橡胶密封、垫密封、油封、高压密封、填料密封、成型填料密封、机械密封等。

机械密封与软填料密封比较，有如下优点：

1）密封可靠在长周期的运行中，密封状态很稳定，泄漏量很小，按粗略统计，其泄漏量一般仅为软填料密封的1/100；

2）使用寿命长在油、水类介质中一般可达1-2年或更长时间，在化工介质中通常也能达半年以上；

3）摩擦功率消耗小机械密封的摩擦功率仅为软填料密封的10%-50%；

4）轴或轴套基本上不受摩损；

5）维修周期长端面磨损后可自动补偿，一般情况下，毋需经常性的维修；

6）抗振性好、对旋转轴的振动、偏摆以及轴对密封腔的偏斜不敏感；

7）适用范围广机械密封能用于低温、高温、真空、高压、不同转速，以及各种腐蚀性介质和含磨粒介质等的密封。

但其缺点有：

1）结构较复杂，对制造加工要求高；

2）安装与更换比较麻烦，并要求工人有一定的安装技术水平；

3）发生偶然性事故时，处理较困难；

4）一次性投资高。

虽然机械密封有以上不足，但其密封效果已逐步得到用户的肯定，如今，机械密封在泵上的应用越来越普遍。

本文根据作者所在单位的生产实际及维修经验，简单分析机械密封在反应釜上的使用情况。

二、机械密封在生产中的实际应用

1.机械密封的选用

保险粉厂现有在用合成釜、配置釜、沉降釜等共18 台，轴径大小从φ65-φ110 不等，均选用204 系列（即单端面、小弹簧、平衡型）机械密封，动环为不锈钢堆焊硬质合金，静环为浸渍石墨环，合成釜是保险粉生产的主要设备，反应物料中含有二氧化硫、甲醇等对人体、环境有害成分，因此对反应釜的密封性能要求较高。经过多年的使用，总体感觉密封性能较好、寿命较长。

204系列机械密封详细参数表

204 系列机械密封主要参数：

结构：小弹簧、单端面、平衡型

压力：0-0.6Mpa

温度：-40--200℃

转速：≤500 转/分

轴径：30-110mm

适用介质：酸、碱、油高分子悬浮液

2.安装调试要点及注意事项

机械密封形式多样，但总的构造和基本原理是相通的。常用机械密封结构由静止环（静环）1、旋转环（动环）2、弹性元件3、弹簧座4、紧定螺钉5、旋转环辅助密封圈6 和静止环辅助密封圈8 等元件组成，防转销7 固定在压盖9 上以防止静止环转动。旋转环和静止环往往还可根据它们是否具有轴向补偿能力而称为补偿环或非补偿还。具体如图1所示：

图1 机械密封结构示意图

A 处是静环座与设备之间的密封，这种静密封比较容易处理，采用石棉板垫即可；

D 处为动环与轴之间的密封，这是个相对静止的密封，正常用O 型圈即可达到密封要求；

B 处是静环与静环座之间的密封，虽然它是一个静密封点，但也是一个相对易漏之处。因为我们所用石墨环相对较晚时，稍松则易漏，稍紧则环易碎，再加上有的轴本身径向跳动较大，运转时容易碰碎静环。所以在安装调试时特别注意，不能一次紧到位，必须均匀上紧，不能倾斜。一般机封配套的四氟垫为1mm厚度，但我们在使用过程中发现弹性较小，改用3mm厚度的四氟垫后效果更佳；

C处是动环与静环相对运动面之间的密封，这是动密封，它依靠弹簧加荷装置在相对运动的动环和静环的接触面上产生一适合的压紧力，使这两个光洁、平直的端面紧密贴合，端面间维持一层极薄的流体膜（这层膜起着平衡压力和润滑端面的作用）而达到密封的目的。所谓合适的压紧力，就是既要保证两端面紧密贴合，又不能过紧，过紧则易造成石墨环开裂，过轻则磨损量大，影响使用寿命，因此在安装时应格外耐心细致。

机械密封属于精密的元件，因此在安装时除按一般规定进行拆装外特别要注意以下几点：

1)安装时切勿敲击，仔细检查各部分尺寸，准确无误才能安装；

2）装配要干净、光洁，各种零部件、工器具都要保持清洁，动静环的密封面要用软布擦拭干净，不允许有划痕，润滑油洁净（三级过滤）；

3）安装前最好用百分表检查轴的轴向窜动量≤±0.5mm，轴静环下的径向摆动量＜0.5mm（双）、＜1mm（单），做到心中有数；

4）安装静环时，端面需要用千分表找正，并保证与轴线垂直度允许0.05mm；

5）要仔细检查弹簧的弹力，旧弹簧变形过大要更换，用卡尺测量弹簧的自由高度差应不大于0.5mm，弹簧压缩量与要求误差在±0.2mm 以内；

6）安装完毕后将螺母松开才可开车，最好应有4 小时以上的空车啮合运转时间。

三、改进措施及结果

经过多年的实践摸索，我们根据目前的机械密封使用和维修状况提出了如下改进措施：

现用的机械性能比较稳定，但安装过程较为复杂，特别是准备和善后工作量大，安装一台机封大约需1-2 小时，善后则需4-5 小时，清洗、置换、进釜拆装等等。另外，对于化工企业而言，反应釜内的介质多为有毒有害物质，如果进釜维修则对维修人员来说危险性较大。

改进方法：

图2 更改轴接头位置示意图

在设计时将轴接头（俗称卡釜）放在釜上方的轴上，如图2所示。

结果：

减少了工作强度，又节省了维修时间。此举更是减少了人与有毒有害物质接触，意义重大。

有些釜轴摆动较大，特别是干品釜，由于原料质量不稳定，有时有大块结团现象，造成倒料、搅拌时轴受力大幅摆动，严重时有可能碰碎静环。

改进方法：

1）在部分轴下端加装四氟套及支架，从而降低轴的摆动，减少静环破碎率；

2）将石墨静环改为硬质合金静环，石墨静环容易破碎，因釜内压力高达0.5MPa，机封调节压力过大摩擦系数增加，降低了抗强系数，调节压力过小达不到密封效果。由于硬质合金具有高硬度、高温下不断裂、受热膨胀系数低、机械强度高、弯曲力强、耐磨性能好等优点，因此更适合应用于反应釜机械密封。其适用范围为：

压力：0～0.8 MPa

温度：0～180℃

转速：≤500r/min

结果：石墨静环通常半个月至一个月更换一次，价格约为850 元/套，改进后正常在10～12 个月更换一次，价格为1200 元/套。每年单台釜节省约12×850—1200=9000 元，整个保险粉厂约60 釜，则每年节省费用为9000×6=54 万元。

不足之处：

釜摆动减小，但四氟套容易磨损，保持时间不够长。因此这个方面仍需进一步改进。

静环下面使用四氟垫导致机封难以调节。

改进方法：将四氟垫改为耐油高温橡胶垫。

结果：机封调节容易，密封性也得到加强。

旧机封的回收使用：许多旧机械密封经研磨处理后仍可二次使用，因此对于换下的机封应根据磨损状况进行判断是否可以回收，此举对于节约成本具有重大意义。