中能化工尿素车间改进高压液氨泵泵头密封结构

中能化工尿素车间改进高压液氨泵泵头密封结构

刘会州

(安徽晋煤中能化工股份有限公司， 安徽阜阳236400)

摘要：中能化工3号尿素液氨输送泵为卧式三柱塞单作用往复泵，用于尿素流程中输送氨。液氨输送泵按GB/T9234-1997《机动往复泵》标准制造。泵的结构为对称布置。进出口连接管可按用户需要，在液力端二侧任选一侧装接。泵、减速机、电动机、润滑装置等都安装在同一底架上。高压液氨泵特点有：高压、高转速，介质易汽化。高压液氨泵用机械密封须具有密封性能好、工作可靠、泄漏量小、使用寿命长、功率消耗少等特点。

关键词：尿素；液氨输送泵；机动往复泵

一、作者简介

安徽中能化工股份有限公司3号尿素装置拥有三台往复式高压液氨泵，其中两台处于运行状态，一台作为备用。由于液氨具有毒性，对密封性能有着极高的要求，任何泄漏都是不被允许的。为了确保密封效果，泵头内部与端塞之间特别设计了两道O型密封圈。

然而，由于液氨输送介质具有高温高压的特性，O型密封圈容易损坏。因此，每次进行长时间运行、倒泵或停泵检修后，都需要及时更换三只泵头压盖内的O型密封圈以及出口止回阀处压盖内的O型密封圈。否则，在试开泵时很可能发生泄漏。

当液氨系统需要泄压或置换时，这个过程大约需要两个小时，耗时相对较长。此外，由于设备内部存在一些死角，置换可能不完全，导致在取出第一个压盖时偶尔会有稀氨水飞溅。在整个检修过程中，经常会有氨味溢出，这不仅影响了检修工作的效率，还大大降低了检修过程的安全性。

另一个挑战是泵头压盖的位置较高，需要两个人协同工作才能取下。这不仅增加了检修的难度，还提高了检修工作的强度。为了解决这些问题，需要采取一系列措施来改进设备设计和检修流程，以确保设备能够更安全、高效地运行。首先，针对O型密封圈的易损问题，可以考虑采用更高耐温、耐压的密封材料，如聚四氟乙烯（PTFE）或金属密封环等。这些材料具有更好的耐高温、高压性能，可以有效减少密封圈的损坏频率，从而延长设备的使用寿命。

其次，针对泄压和置换过程耗时较长的问题，可以考虑优化系统设计和操作流程。例如，可以通过改进泄压阀和置换管道的设计，提高系统的泄压和置换效率，缩短操作时间。同时，在检修前进行充分的准备工作，如提前清理设备内部死角，减少置换不完全的可能性。

此外，针对泵头压盖位置较高、取下困难的问题，可以考虑设计一种辅助工具或机械装置，帮助检修人员更轻松地取下压盖。例如，可以设计一种伸缩式吊架或夹具，通过机械力量来辅助取下压盖，降低检修工作的强度和难度。

最后，为了提高检修过程的安全性，可以加强通风设施和防护措施。例如，在检修区域设置强制通风设备，确保空气流通；同时，为检修人员配备防护眼镜、手套等个人防护用品，减少氨味对人员的伤害。

通过采取以上措施，可以有效解决安徽中能化工股份有限公司3号尿素装置在检修过程中遇到的问题，提高设备的运行效率和安全性。

二、中能化工氨泵图片

三、解决方案
中能化工尿素维修团队对现有技术进行了深入研究，针对往复式高压液氨泵泵头密封结构的不足，成功改进了一种新的密封结构。这种新的泵头密封设计具有出色的密封性能，有效地避免了频繁更换O型密封圈的需求，从而显著提高了设备的运行效率和检修效率。

具体的技术方案包括泵头、密封泵头的端塞及压盖。端塞通过压盖被固定在泵头顶部的内腔中，确保了其稳固性。端塞与泵头内腔壁之间设置了两道O型密封圈，这样的双重密封设计进一步增强了密封效果。而在泵头上端面与压盖下端面之间，则设有一个环形密封垫，用于对端面进行密封。

为了更方便地固定环形密封垫，泵头上端面内侧特别设计了一个用于安装环形密封垫的凹槽或台阶形阶梯槽。这个槽的深度被精心设计得小于环形密封垫的厚度，这样既能确保密封垫的稳固安装，又不会对其产生过大的压力。

考虑到加工精度和密封效果的要求，所述的环形密封垫采用了铝质材料制作。铝质密封垫具有良好的密封性能和耐腐蚀性，能够适应高压液氨泵的工作环境。

这种改进后的往复式高压液氨泵具有以下显著的有益效果：

1. 通过在泵头及压盖之间设置一道端面密封，显著提高了泵头的密封性能，有效防止了液氨泄漏。
2. 由于密封性能的提升，O型密封圈的使用寿命得到了有效延长。在正常生产或出现故障停泵后，无需更换泵头内的O型密封圈，大大减少了检修频次。
3. 减少了维修人员的检修工作量，缩短了维修时间，提高了检修效率。
4. 工作量的减少也意味着检修安全性的提升，因为减少了操作过程中的潜在风险。
5. 液氨泄漏的减少不仅增强了系统的安全性，也提高了环保性，为环境保护做出了贡献。

四、附图说明
图1为结构示意图。

图中标注符号的含义如下：

1—压盖
2－泵头21－泵头上端面22－内腔
3－套筒

4－端塞
5－O型密封圈
6－锁紧螺母
7－锁紧螺栓
8－环形密封垫
五、具体实施方式

如图1所示，包括泵头2、密封泵头的端塞4及压盖1，端塞4位于泵头2顶部的内腔22中，端塞4下端通过设置在泵头内腔22中的套筒3顶在出口单向阀(图中末画出)的阀座上。当压盖1通过锁紧螺栓7和锁紧螺母6固定在泵头2顶部时可将端塞4压紧。端塞4与泵头2内腔壁之间设有两道O型密封圈5。

泵头上端面21与压盖下端面11之间设有对端面密封的环形密封垫8。通过紧固压盖1上的锁紧螺母6可以调节对环形密封垫8的压力，增加密封性能。
为方便安装密封垫，可以在泵头上端面21内侧设置安装环形密封垫8的凹槽，也可以在泵头上端面21内侧设置台阶形阶梯槽，槽深小于环形密封垫的厚度。图1所示即为在泵头上端面21内侧设置安装环形密封垫8的台阶形阶梯槽。
考虑到加工精度要求，环形密封垫8为铝质密封垫。 彻底解决了维修困难的问题。

综上所述，中能化工尿素维修团队针对往复式高压液氨泵泵头密封结构的改进是一项具有显著优势和效益的创新。它不仅提高了设备的运行效率和检修效率，还增强了系统的安全性和环保性，为企业的可持续发展做出了积极贡献。

这一创新不仅体现了中能化工尿素维修团队的技术实力，也展示了他们在追求卓越、持续改进的道路上所付出的努力。这种精神不仅为企业的技术进步和产品质量提升提供了坚实保障，也为整个行业树立了良好的榜样。