焦油、配油贮槽搅拌器机械密封修复方法的改进.pdf

46技术改造与改进第42 卷2 0 2 4年第2 期（总第2 30 期）焦油、配油贮槽搅拌器机械密封修复方法的改进张旭，梁丰，寇永伟，于智晓（鞍钢化学科技有限公司，辽宁鞍山1140 0 0）【摘要】本文通过对焦油贮槽、配油贮槽搅拌器机械密封损坏泄漏的原因进行分析，针对常规拆卸搅拌器密封方法存在的问题，研究设计了一套专用拆卸装置，改进了传统的拆卸作业方法，提高了检修效率，减轻了工人的作业劳动强度。【关键词】搅拌器；机械密封；拆卸作业Improvement of Mechanical Sealing Repair Method for Agitators inTar and Oil Distribution Storage TanksZhang Xu,Liang Feng,Kou Yongwei,Yu Zhixiao(Ansteel Chemistry Technology Co.,Ltd.,Anshan 114000,Liaoning,China)Abstract I In this paper,through the analysis of the causes of mechanical sealing damage and leakage of agitator in tar and oildistribution storage tanks,a set of special disassembly device is designed in view of the problems existing in conventionaldisassembly methods for agitator seal,which improves the traditional disassembly methods,improves the maintenance efficiency,and reduces the labor intensity of workers.Keywords agitator;mechanical sealing;disassembly operation1前言机械密封是靠一对或数对垂直于轴作相对滑动的端面在流体压力和补偿机构的弹力（或磁力）作用下保持贴合并配以辅助密封而达到阻漏的轴封装置，也叫端面密封，其性能可靠，泄露量小，使用寿命长，功耗低，不用经常维修，且能适应生产过程自动化和高温、低温、高压、真空、高速以及各种强腐蚀性介质、含固体颗粒介质等苛刻工况的密封要求，在离心泵、离心机、反应釜和压缩机等设备上得到广泛应用。鞍钢化学科技有限公司焦油精制作业区现有原料焦油A、B槽、配油A、B槽。4个槽共配有8 台搅拌器不间断运行，该搅拌器为机械密封形式，常有密封损坏泄漏等事故发生，需要定期拆卸更换。每次更换机械密封时，作业程序复杂，耗时长，难度大，所以减少压缩搅拌器机械密封修复作业时间是一个呕待解决的研究课题。2搅拌器及机械密封的结构和工作原理2.1搅拌器及机械密封的结构原料焦油AB槽、配油AB槽搅拌器主要由搅拌器、传动轴、机械密封、驱动电机等组成，结构形式如图1所示。搅拌器机械密封结构如图2所示。1-搅拌器；2-传动轴；3-机械密封；4-驱动电机图1搅拌器结构形式图2 搅拌器机械密封结构47下转第50 页】技术改造与改进第42 卷2 0 2 4年第2 期（总第2 30 期）2.2机械密封的工作原理机封静环与动环接触的端面间隙，是主要密封面，它决定了机械密封的摩擦、磨损和密封性能，同时也决定了机械密封的使用寿命。动环沿弹簧加载轴向可以自由移动，以保持与静环接触。轴向移动性允许对磨损、偏心和轴的热位移自动补偿。0 形圈起辅助密封作用，可以起到径向密封和缓冲作用，使整个密封在径向不发生刚性接触。静止情况下，动环和静环的研磨端面处于机械接触，但是当轴旋转时，复杂的摩擦作用发生在端面和被密封流体之间。3机械密封泄漏失效原因分析（1）与机械密封配套的轴承设置在密封轴套处，由于轴承、轴套、轴套内外径在加工过程中存在偏差，偏差累积叠加造成轴承不能克服轴的摆动，使机械密封动静环经常受到外力作用，严重影响了其工作的稳定性和使用寿命，直接导致密封失效。（2）靠近轴承的动静环组合中，由于弹簧设置在动环部位，易使轴摆或机械密封零部件加工偏差造成的动静环端面贴合不好而引起泄漏。（3）焦油贮槽、配油贮槽内介质含渣，机械密封及轴承在此工况下运转，会出现磨损快、寿命短等情况，导致机封泄漏。（4）机械密封安装过程中，密封端面不对中，密封圈与轴、轴套配合的太松或太紧等安装问题，都将严重影响机械密封稳定性、泄漏量、使用寿命和功耗等，导致机械密封失效 2 。4改进前的作业方法及缺点由于原料焦油A、B槽、配油A、B槽4槽8 台搅拌器为不间断运行，每次搅拌器机械密封出现泄漏后，都需要将运行的槽体搅拌器停用，影响产品处理质量。而常规拆卸机械密封的作业方法不仅具备检修条件慢，拆卸作业复杂，同时也存在检修人员中毒室息的风险。4.1改进前的作业方法（1）需要检修搅拌器的槽体内介质倒空（原料焦油槽为30 0 0 m，配油槽为550 m），倒空后一般用蒸汽进行蒸槽操作7 2 h，化验槽内有毒有害气体含量，当具备人员进人作业的空气环境后，堵槽体相连各管道盲板。（2）拆卸槽体人孔，检修人员进人槽体内部将搅拌器的搅拌奖叶拆卸掉，从而使搅拌器整体可以从外部无阻碍抽出，（3）拆卸搅拌器外部电机，从外部抽出搅拌器整体，利用抓具将机械密封拆出，更换。此种作业方法不可在外部直接将机械密封抓出，因为一旦抓出机械密封，搅拌器轴及搅拌桨叶将会整体脱落进槽内。4.2存在的缺点（1）检修工作量大。（2）停产时间长。按以往检修实绩，检修一台搅拌器机械密封共需停槽时间近一周。（3）涉及受限空间危险作业。检修人员有中毒、室息风险。5改进措施5.1改进方案针对搅拌器的结构形式以及机械密封的安装特点，研究制作专用工具，利用螺纹自锁原理优化作业方法，即用螺纹形成内部受力所产生的内部摩擦力而形成固定作用的连接原理，从而达到压缩作业时间，简化作业步骤，降低劳动强度的目的。5.2具体措施经对搅拌器结构量尺及校验后制作了一套机械密封拆卸专用装置。自制机封拆卸装置为两条打孔10#槽钢，长度大于连接电机的法兰眼距，打孔大小与连接法兰螺丝孔相同，且两端对应。电机设备拆卸之后可见同轴线的电机外壳连接法兰端面和搅拌器内部的机械密封端盖法兰端面，将其固定在电机法兰端面上，装置两部分夹角在3045之间（注：安装槽钢装置时需覆盖至少一个搅拌器机封端盖法兰孔且与搅拌器机封端盖法兰孔同轴线）。利用长螺杆固定搅拌器轴，保持机械密封与密封端盖处于同一平面，使用一侧焊接螺母的两根长螺杆固定搅拌器轴，防止其滑落至槽体内部。将一长螺柱穿过槽钢孔与搅拌器机封端盖法兰孔，在槽钢外的螺杆和机封端面里螺杆分别安装螺母。拆卸密封作业时，利用螺母与机械螺栓的自锁原理，在两侧使用扳手均匀紧固两备帽螺母，在螺旋千斤顶的力作用下，机封会不断向外移动，进而被取出。机械密封安装时依旧可利用上述工具，将里外两螺母安装在槽钢和机封端面里侧，反向紧固即可。50-上接第47 页技术改造与改进第42 卷2 0 2 4年第2 期（总第2 30 期）中观察板钩轴中心“竖线”，发现板钩轴在轴孔内最大转动角度达50，但板钩卡板螺栓未再发生断裂、卡板未再发生失位现象，保障了板钩的本质安全。截止2 0 2 3年4月10 日炼钢总厂一分厂13台铸造起重机全部改为环形槽板钩轴，使用效果良好，没有再发生过卡板螺栓断裂、卡板失位的现象。4.2经济效益分析改进后可以使板钩轴受力转动后，卡板不失效，从而避免板钩轴窜动，避免发生安全险肇事故，减少故障处理时间8 h，降低了故障率和劳动强度，保证设备稳定运行。（1）直接经济效益：改进前卡板螺栓断裂后无法取出，需更换叉形件（0.8 5万元）变形后失效卡板（0.0 0 3万元）。由于1台吊车需2 组叉形件共8个卡板，因此，吊车全部改进后可节约：（0.8 52+0.0038）13=2 2.412 万元。（2）间接经济效益：避免发生铁水（每罐成本10 0 t2000元=2 0 万元）洒落地面的恶性安全研制的专用工具如图3所示。图3机械密封拆卸专用工具6实践效果6.1改进后的作业方法（1）降低需要检修搅拌器的槽体液位至搅拌器轴部以下，避免槽内油品外溢。槽体外部拆卸电机。（2）安装自制机械密封拆卸专用装置，使用扳手紧固两备帽螺母，将机械密封旋出。6.2改进后效果（1）拆卸速度快，大幅简化作业步骤（2）无需介质倒空和蒸槽操作，将槽内液位事故，每次至少节约安全成本6 0 万元。间接经济效益：2 0+6 0=8 0 万元。总效益：2 2.412+8 0=10 2.412 万元。5结语对板钩轴的结构改进后，环形槽板钩轴能有效避免周向力对卡板的挤压作用，避免卡板螺栓断裂。环形槽板钩轴最大应力要明显低于平口槽板钩轴的最大应力，达至16 倍，避免了板钩轴窜动，减少故障处理时间，带来10 0 万元以上经济效益，因此，从安全角度考虑，环形槽板钩轴取代平口槽板钩轴是铸造起重机设计发展的趋势。参考文献：1】叶修梓，陈超祥.SolidWorks基础教程 M北京：机械工业出版社，2 0 0 7.（2 0 2 3-0 7-0 1收稿）降至搅拌器轴部以下即可。按改进后方法的检修实绩，检修一台搅拌器机械密封只需2 天。（3）检修过程中不涉及危险作业。7结语改进后的机械密封拆卸装置结构简单，便于操作，有效地解决了焦油、配油贮槽搅拌器机械密封拆卸难题，提高了作业效率，同时降低了作业安全风险，减轻了工人的劳动强度，实现了焦油、配油贮槽搅拌器机械密封的快速、省力、安全拆除，目前已广泛应用于鞍钢化学科技有限公司焦油精制作业区贮槽搅拌器现场检修作业中。由于贮槽搅拌器在各化工装置中的普遍应用，该修复方法在同行业化工企业中具有较高的推广应用价值。参考文献：1】陈明濠，周勇军，李刚.侧进式搅拌密封装置失效分析与改进方案 J.润滑与密封，2 0 13，38(10)，94-98.2成大先.机械设计手册 M.北京：化学工业出版社，2008.（2 0 2 3-0 8-2 2 收稿）