挤压机螺杆密封国产化改进 - 充气式密封迷宫应用

发布时间:2017/10/9 9:38:52

      挤压造粒机是化工聚烯烃装置的核心设备，螺杆密封作为挤压造粒机的重要部件之一，其使用寿命直接影响着挤压造粒机的平稳连续运行。

       某煤制烃聚丙烯挤压机系德国CWP公司ZSK350型，双螺杆同向旋转，螺杆长度10米，螺杆密封部位直径210毫米。受设备结构所限，螺杆密封只能采用剖分式结构，价值挤压机说螺杆为单端支撑，密封处的摆动量大。该机原配置美国WOODEX公司的MECO干式机械密封，外给吹扫氮气，氮气压力控制在0.01-0.1MPa, 流量控制在2-9m3/h. 2010年7月由CWP公司服务人员完成安装，投用不久即发生泄漏，拆检发现密封部件磨损严重。此后近一年的运行中，共更换密封11次，其中3次是由CWP公司服务人员更换的，无泄漏运行最长时间为2个月，最短仅3天，平均无泄漏运行时间22天。

      聚丙烯装置挤压机螺杆密封的频繁泄漏，消耗了大量备件，增加了生产成本，严重制约着装置的长周期稳定运行，且泄漏的聚丙烯粉末严重污染操作环境，聚丙烯粉末长期大量聚集在有限的造粒厂房内，极易发生闪爆，构成重大安全隐患，改造螺杆密封已刻不容缓。

密封气的作用：  

螺杆密封腔中通入的氮气压力要求保持在0.03MPa左右，一般不低于0.02MPa.流量控制在4~6Nm3/h范围内。该氮气的主要作用：（1）密封腔中的压力氮气可以防止粉料通过密封面；（2）可带走密封面产生的摩擦热并给密封面降温；（3）给密封胶提供压力，使之紧紧贴抱于螺杆轴上。

通过研究，从密封失效的部件上分析原因：  

（1）密封 压盖温度过高，造成动环密封胶条过热而破裂；  

（2）动环耐磨面硬度不够，致使其端面磨损严重；  

（3）动环密封胶条设计不合理，轴向补偿不到位；  

（4）压盖调整螺栓规定所留间隙太小，使压盖与动环贴合太紧，造成压盖温度过高；  

（5）安装过程中操作不当；  

（6）过分依赖密封胶，使动环胶条硬化，导致动环胶条过快损坏；  

（7）两半动环接口处连接螺栓未镶螺母，拧紧时易变型和开裂  

（8）筒体下料部位温度超高，使密封整体温度过高；  

（9） 操作不平稳，致使螺杆轴向窜动及径向震动较大。

      为了彻底解决泄漏问题，工厂最后选择了一种全新的密封形式：充气式迷宫密封。充气密封是一种借助压缩空气作为辅助密封介质的非接触复合迷宫密封。少量的压缩空气沿轴形成对搅拌器箱体的正向压力，阻止腔体粉状颗粒物的泄漏，同时防止外界污染物，例如水，灰尘等。其独特的内在结构设计，可以使其很好的适应轴的大范围跳动，扰动和窜动，而不会出现磨损。在这个应用案例中，充气密封借助比搅拌器内在压力高3~5 psi的压缩空气，每小时耗气量不足10立方。同时采用的剖分设计，在不拆卸轴的情况下，可以方便安装。充气密封在搅拌器上安装后，已连续运行时间超过5年，期间不需要任何维护和部件更换。为工厂在提高生产效益，保障设备稳定运行，提高环境安全方面，发挥了重大作用。

运行工况：
轴窜动量：0-15mm
轴跳动量：+/-3mm
轴偏心量：+/-5度
轴转速：小于50米/秒