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丙烯腈廢水泵軸封的改造

文檔作者：胡智勝文檔來源：中石化安慶分公司丙烯腈部		更新日期： 2026年04月03日	點擊數(shù)：
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84 第39卷，第2期
2013年4月
安徽化工
ANHUI CHEMICAL INDUSTRY
Vo1．39．No．2
ADr．2013
丙烯腈廢水泵軸封的改造
胡智勝
(中石化安慶分公司丙烯腈部，安徽安慶246001)
摘要：分析了濃縮后丙烯腈廢水的廢水泵軸封故障原因，介紹了將單端機械密封改為雙端面干氣密封的改造情況，并說明了干氣密封應(yīng)
用過程中需要注意的事項。
關(guān)鍵詞：廢水泵；雙端面干氣密封；機械密封
doi：10．3969~．issn．1008-553X．2013．02．027
中圖分類號：TQO51．21 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B 文章編號：1008—553X(2013)02—0084—03
化工廠中廢水泵的作用是用于輸送濃縮后的廢水。
由于廢水泵機械密封的摩擦副端面磨損嚴(yán)重，機械密封
壽命很短，需經(jīng)常更換，造成維修工作量大。干氣密封在
動環(huán)或靜環(huán)的端面上加工出均勻分布的淺槽，其深度在
3～10 ITI，旋轉(zhuǎn)時氣體在流體動壓和氣體分子的共同作
用下由外緣向中心流動時，氣體體積就會逐漸縮小，進(jìn)入
溝槽后即被引向中心并形成錐體氣流，產(chǎn)生局部高壓區(qū)，
將動、靜密封環(huán)打開，形成約3 In左右的氣膜，兩個配
對的動、靜環(huán)端面由原來的緊密接觸狀態(tài)變?yōu)榉墙佑|狀
態(tài)，由幾何形槽的相對運動造成剪切流動而實現(xiàn)密封的
非接觸。由于干氣密封系統(tǒng)性能可靠，所以維護工作量
小。
1丙烯腈廢水泵的應(yīng)用現(xiàn)狀
1．1泵型介紹 、
廢水泵結(jié)構(gòu)為單吸臥式離 泵，型號為HJI50—32—250。
主要參數(shù)：流量為6m3／h，溫度為1 10℃ ，揚程為82m，軸
功率為1 1KW。潤滑方式為浸油潤滑。
軸封為分離式非平衡單彈簧，并圈彈簧傳動型單端
面103型機械密封。單彈簧與介質(zhì)接觸并且0型圈與
金屬軸磨損。
1．2廢水泵失效分析及處理辦法
(1)廢水泵軸封失效分析
廢水泵自投運以來，故障統(tǒng)計見圖1。
從圖1可以看出，密封失效占85％，軸承占8％，靜
態(tài)連接占2％，其它占3％，而液壓和聯(lián)軸器僅占1％。廢
水泵造成頻繁檢修的主要原因是密封失效即軸封失效。
廢水泵機械密封端面常常會出現(xiàn)磨損、熱裂、變形、破損
等狀況，彈簧用久了會松懈、斷裂及侵蝕。輔佐密封圈也
會出現(xiàn)裂口、歪曲及變形、決裂等狀況 。
90％
80％
70％
60％
50％
40％
30％
20％
1O％
O％ ．
2％ 1％ 1％
，
3％
密封失效靜態(tài)連接 軸承 液壓 聯(lián)軸器 其它
圖1廢水泵故障統(tǒng)計
(2)廢水泵軸封失效的處理辦法
在日常設(shè)備維護中，平均每l5天更換軸封一次。為
解決工作介質(zhì)為濃縮后廢水的廢水泵軸封壽命短以及
檢修頻繁的問題，廢水泵軸封由機械密封改為干氣密
封。干氣密封是二十世紀(jì)60年代從氣體動壓軸承基礎(chǔ)
上發(fā)展起來的一種新型非接觸式密封。該密封利用流體
動力學(xué)原理，在密封端面上開設(shè)動壓槽而實現(xiàn)密封端面
的非接觸運行。隨著干氣密封技術(shù)日益成熟，其應(yīng)用范
圍也越來越廣。目前，干氣密封正逐漸在離心泵及攪拌
器上得以應(yīng)用 。
2廢水泵雙端面干氣密封的工作原理
廢水泵雙端面干氣密封是由旋轉(zhuǎn)環(huán)、靜環(huán)、彈簧、密
封圈以及彈簧座和軸套組成。廢水泵雙端面干氣密封旋
轉(zhuǎn)環(huán)密封面經(jīng)過研磨、拋光處理，并在其上面加工出有
特殊作用的流體動壓槽。
廢水泵雙端面干氣密封旋轉(zhuǎn)環(huán)旋轉(zhuǎn)時，密封氣體被
吸入動壓槽內(nèi)，由外徑朝向中心，徑向分量朝著密封堰
流動。由于密封堰的節(jié)流作用，進(jìn)入密封面的氣體被壓
縮，氣體壓力升高。在壓力作用下，密封面被推開，流動
氣體在兩個密封面間形成一層很薄的氣膜，此氣膜厚度
一般在3 m左右。當(dāng)氣體靜壓力、彈簧力形成的閉合
力與氣膜反力相等時，該氣膜厚度十分穩(wěn)定。廢水泵雙
收稿日期：2012—12—13
作者簡介：胡智勝(1976一)，男，安徽安慶人，工程師，從事化丁設(shè)備技術(shù)管理工作，13063285133，0556—5381519，hzs．a(chǎn)qsh@sinopec．(3om。
胡智勝：丙烯腈廢水泵軸封的改造 85
端面干氣密封面間的氣膜具有良好的氣膜剛度，能保證
密封運轉(zhuǎn)穩(wěn)定可靠。
正常條件下，作用在密封面上的閉合力(彈簧力和
介質(zhì)力)等于開啟力(氣膜反力)，密封工作在設(shè)計工作
間隙。當(dāng)受到外部干擾，氣膜厚度減小，則氣膜反力增
加，開啟力大于閉合力，迫使密封工作間隙增大，恢復(fù)至
正常值。相反，密封氣膜厚度增大，則氣膜反力減小，閉
合力大于開啟力，密封面合攏恢復(fù)到正常值。因此，只要
在設(shè)計范圍內(nèi)，當(dāng)外部干擾消失以后，氣膜厚度就可以
恢復(fù)到設(shè)計值。
可見，廢水泵雙端面干氣密封的密封面間形成的氣
膜具有一定的氣膜剛度，氣膜剛度越大，廢水泵雙端面
干氣密封抗干擾能力越強，密封運行越穩(wěn)定可靠。雙端
面集裝式干氣密封結(jié)構(gòu)如圖2所示。
圖2廢水泵雙端面干氣密封結(jié)構(gòu)及系統(tǒng)
廢水泵雙端面干氣密封具有以下特點：
(1)用“氣體阻塞”替代傳統(tǒng)“液體阻塞”，即用帶壓
密封氣替代帶壓密封液，保證工藝介質(zhì)實現(xiàn)“零逸出”。
(2)整套密封非接觸運行，其功率消耗為傳統(tǒng)雙端
面密封的5％，使用壽命在2年以上，運行成本很低。
(3)廢水泵雙端面干氣密封控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單。廢
水泵雙端面干氣密封阻塞氣采用工業(yè)氮氣，壓力為0．6～
0．8MPa。
(4)廢水泵雙端面干氣密封氮氣或儀表風(fēng)消耗量
約0．03標(biāo)準(zhǔn)立方米／小時左右。
(5)當(dāng)密封氣體壓力低于設(shè)定值時(該值一般高于
密封腔壓力O．05MPa左右)，密封氣壓力有低于密封介
質(zhì)壓力的可能，即密封介質(zhì)有泄漏的危險。此時，廢水泵
雙端面干氣密封系統(tǒng)報警，提醒操作者檢查密封供氣系
統(tǒng)是否有故障，保證廢水泵雙端面干氣密封正常運轉(zhuǎn)。
3廢水泵雙端面干氣密封及監(jiān)測控制系統(tǒng)材質(zhì)
的選擇
3．1廢水泵雙端面干氣密封材質(zhì)
廢水泵雙端面干氣密封雖然在工作時端面為非接
觸，但在開車時仍會有短暫的接觸，這就要求配對材料
的耐磨性好。廢水泵雙端面干氣密封動環(huán)采用低膨脹系
數(shù)、高彈性模量、高抗拉強度、高熱導(dǎo)率及高硬度硬質(zhì)合
金，靜環(huán)用浸漬石墨；即廢水泵雙端面干氣密封摩擦為：
SiC對石墨，并且動環(huán)采用端面開槽環(huán)。輔助密封圈材質(zhì)
組件為氟橡膠。彈簧材質(zhì)為1Crl8Nil2Mo2Ti。密封腔
體、壓蓋及軸套材質(zhì)為1Cr18Ni9Ti。
3_2干氣密封監(jiān)測控制系統(tǒng)材質(zhì)
精度過濾器型號為HF7—16—4一DP，基體材料為鋁。
86 總第182期2013年第2期(第39卷) 安徽化工
壓力調(diào)節(jié)閥型號為QTY一20，基體材料為鋁。截止閥型
號為KLG30—10—1231—16，基體材料為304?？刂葡到y(tǒng)支
架材料為1 Crl 8Ni9Ti E91。
4運行情況
廢水泵雙端面干氣密封自投用以來，經(jīng)歷了裝置的
多次開、停工及因晃電造成的突然停機等多種工況的考
驗，密封的各類運行參數(shù)都在設(shè)計指標(biāo)內(nèi)，并且密封性
能穩(wěn)定、可靠。機泵運行平穩(wěn)，表明干氣密封的投運是完
全成功的。
5干氣密封應(yīng)用過程中的注意事項
(1)保證介質(zhì)壓力及氣源壓力的穩(wěn)定。當(dāng)介質(zhì)壓力
突然上升或氣源壓力突然下降時會導(dǎo)致主密封損壞，因
此操作時要保證介質(zhì)壓力及氣源壓力的穩(wěn)定。
(2)保證干凈的密封氣體。高精度過濾器顯示報警
時要及時更換，以確保密封氣體進(jìn)入密封端面時是非常
干凈的。
(3)廢水泵開、停車。廢水泵開車前要確保外來密
封氣進(jìn)入密封腔，為廢水泵雙端面干氣密封提供阻塞密
封氣體，以免干氣密封的密封面形成干摩擦而損壞密封
端面。廢水泵開車前要保證阻塞密封氣體壓力為0．6
MPa～0．8MPa，以免介質(zhì)漏進(jìn)密封腔。
廢水泵停車后仍然要確保外來密封氣進(jìn)入密封腔，
為廢水泵雙端面干氣密封提供阻塞密封氣體，以免介質(zhì)
漏進(jìn)密封腔。待泵體處理干凈后方可停止密封氣的供給。
(4)泄漏量的監(jiān)測控制。廢水泵雙端面干氣密封監(jiān)
測控制系統(tǒng)中的流量計指示值達(dá)到0．4時要及時更換
雙端面干氣密封，以免介質(zhì)泄漏。
6結(jié)束語
廢水泵雙端面干氣密封可以保證工藝介質(zhì)的零泄
漏，不僅使用壽命及可靠性遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于改造前的單彈簧、
單端面103型機械密封，而且運行、維護費用及密封功
耗都比較低，操作簡單方便。口
(上接第71頁)
(1)MBR系統(tǒng)對COD、BOD5、NH，一N和ss有較強
的去除能力，且比較穩(wěn)定，去除率分別為95．2％、94．4％、
98．2％和98．7％。在各個T況下，污泥濃度、HRT及回流
比對上述污染指標(biāo)的去除影響較弱。系統(tǒng)對總磷的去除
能力較弱。
(2)在此進(jìn)水水質(zhì)下，MBR系統(tǒng)對總氮的去除能力
較弱，影響總氮去除的主要因素是出水NO，一N含量高。
在不添加碳源的情況下，各個工況對NO。一N的去除有
限。污泥濃度對NO 一N的去除有一定的影響。隨著污泥
濃度的上升，對NO 一N的去除能力有一定的增強，但依
然較弱。投加乙酸鈉后，對總氮的去除能力明顯增強，出
水總氮平均為6．6mg／L，最小達(dá)到3．4mg／L。因此在此進(jìn)
水水質(zhì)條件下，碳源為總氮、NO。一N去除主要的影響因
素。按照12m3／d的處理量計算，每天需要投加乙酸鈉
600g，新增處理費用為0．75元／噸水。
(3)MBR出水，除TP夕 ，COD、BOD5、NH3一N、TN、
SS均優(yōu)于城市污水再生利用景觀環(huán)境用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)
(GB／T18921—2002)。
參考文獻(xiàn)
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中國環(huán)境科學(xué)出版社，2002．
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【M]．北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2002：5．
[31中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局．城市污水再生
利用景觀環(huán)境用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)．2003—5—1．
李叢明．污泥凈生成量和合成系數(shù)、自身氧化率的關(guān)系 環(huán)
境科學(xué)，1989，11(1)：83—87．口
The Reserch of Treatment the Sewage W ater with the M ethod 0f M BR
OlAN Shi—cai ，ZHA NG—Lin
(1．KUB0TA Guozhen Environmental Protection and Energy(An Hui)Co．Ltd，Hefei 230088，China；
2．Engineering Technology Research Center，Guozhen Environmental Protection Science Technology Co．Ltd．，
0f Anhui Province．Hefei 230088．China)
Abstract：The paper has been researched the condition of treatment the living wastewater with MBR．W hen the MBR did not
add carbon sonree．the effect of TN in the sewage was not beautifn1．When added 50mg／L acetic acid sodium to the sewage．
the average of TN in treated water can be reached 6．6 1 mg／L．
Key words：MBR ：sewage water：removal of TN

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