柱塞加料泵密封装置失效原因及改造办法

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第 42卷 第1O期2013年 l0月化 工 技 术 与 开 发Technology & Development of Chemical IndustryV01．42 No．1OOct．2013柱塞加料泵密封装置失效原因及改造办法石显伟(广西广维化工有限责任公司，广西 宜州 546307)摘 要：柱塞泵密封装置失效是影响柱塞泵运行效率的主要因素。现场对进口柱塞加料泵密封泄漏的原因进行分析，找出了柱塞泵密封失效的主要原因，并通过改造解决了柱塞密封失效的问题，收到了明显效果。

关键词：柱塞杆；柱塞填料；密封；泄漏；磨损；改造中图分类号：TH 322 文献标识码：B 文章编号：1671-9905(2013)10-0058-02柱塞泵是依靠柱塞在其缸体内往复运动时密封工作腔的容积变化来实现其功能的。由于柱塞和缸体内孑L均为圆柱表面 ，容易得到高精度的配合，而且具有泄漏小、容积效率高、额定压力高、结构紧凑、效率高和流量调节方便等优点，被广泛应用于高压、大流量和流量需要调节的场合，起到恒定压力、恒定流量、精确计量 的作用，在很多石油化工等行业中得到广泛应用Ⅲ。柱塞密封装置是柱塞泵的关键部件，但又属易损件之一，故对柱塞杆和密封填料的综合性能要求很高。

在广西广维化工有限责任公司醋酸乙烯 一乙烯共聚共聚乳液(简称 VAE乳液)生产装置中，用于给乳液聚合反应器连续加入醋酸乙烯(VAC)的是德国Flowservice公司的三柱塞加料泵，该泵工作压力 6．0MPa。该泵在投入正常的生产运行后，柱塞密封填料一般使用40d就会出现失效泄漏问题，柱塞杆的使用寿命也只有 120d左右，与填料密封配合使用的柱塞杆表面一旦被磨损出现磨痕，将加剧缩短密封填料的使用寿命。进口设备配件价格昂贵且采购周期长，这给安全生产、经济运行带来较大影响。

1进 口柱塞泵柱塞密封泄漏原因分析针对三柱塞加料泵出现的柱塞密封泄漏的问题，设备技术人员对其密封填料和柱塞杆的材质、结构以及输送的介质进行了认真分析，查找原因，我们认为柱塞表面的微小腐蚀与磨痕以及填料失效是造成柱塞密封失效的主要原因。

1．1柱塞填料结构柱塞填料是由2个硬质塑料环和 1件 “u”形收稿日期：2013-08-14复合纤维橡胶密封环组成 1组，3组合为 1套柱塞密封装置。结构如图 1所示。

—1-+一一 J图 1 密封装置改造前装配结构“u”型密封仅依靠本身内、外径唇面弹性的过盈量进行密封，当密封的唇面磨损或在介质腐蚀下失去弹性时，就会产生泄漏，从结构看并无配置撑环，轴向压紧时对内、外径唇面无补偿作用[2】。所以这种柱塞密封填料可称为 “一次陛产品”，耐用性较差。

1．2密封填料材质与密封装置直接接触 的工作介质是乙酸乙烯 酯(简 称 VAC)，分 子 式 C H O ，结 构 简 式CH COOCH=CH 。乙酸乙烯酯为无色液体，易燃，其蒸气与空气可形成爆炸性混合物，遇明火、高热能引起燃烧爆炸。乙酸乙烯酯是一种溶解性很强的有机溶剂，有腐蚀性 ，具有 比较特殊的性质。起密封作用的“u”形密封环是由纤维和普通氟橡胶等材料复合而成。实验证明氟橡胶等普通橡胶密封件在乙酸乙烯介质的作用下都会逐渐溶胀、老化，失去弹性后失去密封作用。

1-3柱塞杆柱塞杆与密封填料产生直接摩擦，同时与工作介质也直接接触，故对其耐磨性、耐腐蚀性和表面粗糙度 ＼第 10期 、、＼、石显伟：柱塞加料泵密封装置失效原因及改造办法 59有着很高的要求。原进口柱塞杆采用表面镀硬质合金，主体材质为316L的柱塞杆。实际使用过程中表现出耐磨性较差，不耐醋酸乙烯介质腐蚀，柱塞杆表面出现微小的凹型腐蚀，表面也容易被磨出伤痕，而粗糙的表面会加剧对填料的磨损，破坏其密封I生能。

2 改造方案2．1填料结构把密封填料环设计加工成带特定角度的“V”型、互为撑环的叠加结构，图中序号①与③是撑环，序号②为V型环。当密封填料的唇面磨损后，可通过填料压盖螺栓轴向压紧进行补偿，使其密封性得以恢复，显著提高了填料的耐用性和密封性。结构如图2所示。

图 2 密封装置改造后装配结构2．2填料材质填料材质改为耐腐蚀、耐磨损和耐热性较好的增强型聚四氟乙烯(填充一定比例的石墨、二硫化钼和青铜粉)，保持较低的发热量。

2-3柱塞杆考虑到机械连接及耐磨性、耐腐蚀性的要求，把易磨损的全不锈钢材质柱塞杆改为复合材质的柱塞杆(柱塞杆外部为陶瓷，连接部分为不锈钢，分别加工后进行特殊粘接 )，填料对陶瓷表面的磨损可以忽略不计，与密封填料的接触面可以长久保持较低的表面粗糙度，减小发热量，从而减少对密封填料的磨损，保证密封装置具有优良的密封眭能。

3 应用效果通过近 1年多的运行 ，新型密封填料装置的密封效果明显，在正常的运行过程中基本达到零泄漏，填料的使用周期达到了约 120d，并且可以预见性更换。而柱塞杆如无人为损坏，基本可以永久使用。此项设备技术改造达到了公司提出的进口设备配件“国产化”的要求，并大大降低了设备运行维护成本，效益显著。由于此类泵除在石油化工行业外也有广泛使用，该柱塞密封装置改造技术具有一 定的推广意义。

参考文献：[1】刘旭辉，李连进，张小明．一种高压密封结构的故障分析与设计 【J]．润滑与密封，2005(3)：139．140.

I21尹赐禹．柱塞泵密封失效原因分析及解决措施 【J]．中国设备工程 ，2004(4)：55．56.

Failure Reason Analysis for Sealed-in Unit of Piston Pump and its Renovation MethodsSHI Xian．wei(Guangxi Guangwei Chemical Industry Co．Ltd．，Yizhou 546307，China)