【壓縮機(jī)網(wǎng)】密封系統(tǒng)為串聯(lián)式雙端面干氣密封，由連續(xù)放置的兩組單端面干氣密封組成。經(jīng)過(guò)濾的純凈合成氣作為主密封氣進(jìn)入一級(jí)密封腔，其壓力比工藝氣體壓力高0.2-0.3MPa，起到阻隔作用，有少量密封氣會(huì)進(jìn)入缸內(nèi)，但其為純凈的合成氣，故不會(huì)產(chǎn)生污染。

 

　　另一部分氣體經(jīng)過(guò)兩級(jí)干氣密封之間的梳齒密封分為兩路，一部分作為一級(jí)泄漏（也稱(chēng)一次泄漏）直接排至火炬系統(tǒng)，另一部分進(jìn)入二級(jí)密封腔充當(dāng)二級(jí)密封氣。然后再經(jīng)梳齒密封由二級(jí)泄漏管道與隔離氣一起排出引至火炬系統(tǒng)。隔離氣（氮?dú)猓┢鹬詈笠坏烂芊庾饔茫鋲毫β愿哂诙?jí)密封氣，確保二級(jí)密封氣不會(huì)泄漏至大氣側(cè)。

 

　　通過(guò)離心壓縮機(jī)合成氣泄漏事例，分析裝備干氣密封系統(tǒng)的離心壓縮機(jī)發(fā)生氣體泄漏情況，如干氣密封的一級(jí)泄漏氣和主密封氣通過(guò)中分面泄漏至軸承箱。

 

　　1導(dǎo)言 

 

　　隨著石油、化工行業(yè)的快速發(fā)展，低能耗、高效益、零污染、長(zhǎng)周期的發(fā)展方向已成為石油化工行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)。大型壓縮機(jī)組是石化行業(yè)的關(guān)鍵設(shè)備，其密封性能的好壞決定裝置能否平穩(wěn)安全運(yùn)行。干氣密封以其低泄漏、經(jīng)濟(jì)實(shí)用性好、密封壽命長(zhǎng)和運(yùn)行可靠等特點(diǎn)脫穎而出。干氣密封是一種新型的旋轉(zhuǎn)軸用非接觸密封，它是在氣體潤(rùn)滑軸承的基礎(chǔ)上，由接觸型液膜機(jī)械密封改進(jìn)而來(lái)。上世紀(jì)60年代末，約翰克蘭公司研制出首套干氣密封并應(yīng)用于離心壓縮機(jī)。隨著密封行業(yè)以及流體動(dòng)力學(xué)的快速發(fā)展，已經(jīng)衍生出各種型式的干氣密封。目前，干氣密封已在石油、化工、冶金、航空等行業(yè)中廣泛使用。因此在本文之中，主要是對(duì)離心壓縮機(jī)干氣密封系統(tǒng)原理及泄漏原因進(jìn)行了全面的分析研究，并且也是在這基礎(chǔ)之上提出了下文中的一些內(nèi)容，希望能夠給予相同行業(yè)進(jìn)行工作的人員提供出一定價(jià)值的參考。 

 

　　2.干氣密封工作原理 

 

　　干氣密封是一種新型非接觸式密封，其利用流體動(dòng)力學(xué)原理，通過(guò)開(kāi)設(shè)在密封端面上的動(dòng)壓槽來(lái)達(dá)到密封端面的非接觸運(yùn)行。由旋彈簧、旋轉(zhuǎn)環(huán)、靜環(huán)、密封圈以及彈簧座和軸套組成。旋轉(zhuǎn)環(huán)密封面經(jīng)過(guò)研磨、拋光處理，并在其上面加工出有特殊作用的流體動(dòng)壓槽。干氣密封旋轉(zhuǎn)環(huán)旋轉(zhuǎn)時(shí)，將密封氣體吸入動(dòng)壓槽內(nèi)，沿著密封堰流動(dòng)。在密封堰的節(jié)流作用下，氣體被壓縮，壓力升高，將密封面推開(kāi)，在兩個(gè)密封面間形成一層很薄的氣膜。氣體動(dòng)力學(xué)研究表明，當(dāng)干氣密封兩端面的氣膜厚度在2-3微米時(shí)，氣體流動(dòng)層最為穩(wěn)定，因此，干氣密封氣膜厚度設(shè)計(jì)值選定在2-3微米。當(dāng)氣體靜壓力、彈簧力形成的閉合力與氣膜反力相等時(shí)，氣膜厚度保持恒定，干氣密封穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)。

 

　　當(dāng)外部存在干擾，氣膜厚度減小，而氣膜反向力增大，此時(shí)開(kāi)啟力大于閉合力，在開(kāi)啟力的作用下，密封面間隙增加，隨著密封間隙的增加，開(kāi)啟力相應(yīng)減小，直至開(kāi)啟力與閉合力相等時(shí)，此時(shí)密封間隙恢復(fù)到正常值。若密封氣膜受外部干擾而厚度增大，此時(shí)氣膜反向力減小，閉合力大于開(kāi)啟力，在閉合力的作用下，密封間隙減小，隨著密封間隙的減小，閉合力也相應(yīng)減小，直至閉合力與開(kāi)啟力相等時(shí)，密封面恢復(fù)至正常值。因此，只要保證在安裝時(shí)密封間隙處于設(shè)計(jì)范圍內(nèi)，當(dāng)外部干擾消失以后，密封系統(tǒng)就會(huì)恢復(fù)穩(wěn)定。 

 

　　3.密封失效原因 

 

　　一是干氣密封失效調(diào)取壓縮機(jī)前端干氣密封（聯(lián)軸器側(cè)）近半年的運(yùn)行數(shù)據(jù)，從數(shù)據(jù)可以看出，例如某壓縮機(jī)前端干氣密封一級(jí)泄漏壓力自2011年12月起從原來(lái)的0.15MPa升高到0.2MPa，長(zhǎng)達(dá)3個(gè)月一直波動(dòng)異常，說(shuō)明干氣密封出現(xiàn)問(wèn)題。

 

　　二是橡膠密封圈失效干氣密封的密封氣是合成氣，工藝介質(zhì)為循環(huán)氣（包括合成氣、丙烯及醛氣），工藝介質(zhì)對(duì)干氣密封系統(tǒng)的橡膠密封圈存在腐蝕，可能導(dǎo)致密封圈泄漏。

 

　　三是殼體中分面密封失效如果壓縮機(jī)殼體中分面密封膠老化或失效，工藝介質(zhì)會(huì)通過(guò)中分面進(jìn)入軸承箱。由于干氣密封一級(jí)泄漏管道接口在此中分面附近，也可能出現(xiàn)合成氣通過(guò)中分面進(jìn)入一級(jí)泄漏管線中，導(dǎo)致干氣密封一級(jí)泄漏壓力增大，因此必須要對(duì)其引起足夠的重視。 

 

　　4.泄漏情況分析 

 

　　一是干氣密封的一級(jí)泄漏氣通過(guò)中分面連接處竄入軸承箱內(nèi)，現(xiàn)象是軸承箱內(nèi)帶有合成氣，現(xiàn)場(chǎng)情況即是軸承箱內(nèi)帶有合成氣，故此種情況有可能。

 

　　二是主密封氣（合成氣）通過(guò)中分面泄漏至軸承箱，說(shuō)明中分面密封膠失效，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際檢修發(fā)現(xiàn)，接觸部位中分面有密封膠皮脫落，并且泄漏發(fā)生時(shí)軸承箱內(nèi)帶有合成氣，故此種情況有可能。

 

　　三是泄漏途徑。主密封氣（合成氣）通過(guò)干氣密封的一級(jí)密封后，至一級(jí)泄漏密封腔內(nèi)，一部分排至火炬，另一部分一級(jí)泄漏氣通過(guò)與一級(jí)泄漏密封腔連接的壓縮機(jī)殼體大蓋中分面處，泄漏至軸承箱。另一泄漏途徑是主密封氣通過(guò)一級(jí)密封腔與壓縮機(jī)殼體大蓋中分面密封處，直接泄漏至軸承箱。

 

　　四是失效原因。殼體中分面為剛性密封面，檢修時(shí)涂抹一層704密封膠，解體檢查中分面并沒(méi)有凹坑、劃痕等缺陷，可判定為密封膠失效。

 

　　失效原因：首先密封膠質(zhì)量不合格或貯存不當(dāng)，或是超過(guò)有效期繼續(xù)使用，同時(shí)混用多個(gè)廠家密封膠。其次檢維修質(zhì)量不嚴(yán)格，密封膠涂抹不均勻，密封膠固化時(shí)間不夠（要求12～24h），大蓋螺栓預(yù)緊力不均勻。最后操作工藝不穩(wěn)定。生產(chǎn)切換頻繁，工藝參數(shù)調(diào)整，生產(chǎn)負(fù)荷變化或崗位操作不當(dāng)。 

 

　　5.處理措施 

 

　　更換前后兩套干氣密封；清潔殼體中分面表面，除去殘余膠皮、銹跡、灰塵和油污等雜質(zhì)。選用同一廠家生產(chǎn)的同種規(guī)格704密封膠，檢查有效期。沿中分面用膩刀均勻涂抹密封膠，涂抹厚度約1mm。中分面內(nèi)側(cè)約留3mm空白，防止密封膠擠壓后進(jìn)入缸內(nèi)?；匮b大蓋，使用力矩扳手對(duì)稱(chēng)均勻擰緊螺栓至規(guī)定的預(yù)緊力。壓縮機(jī)殼體回裝完畢，隨后等待24h使中分面密封膠完全固化。油系統(tǒng)調(diào)試及運(yùn)行正常后，進(jìn)行干氣密封測(cè)試、系統(tǒng)充壓各密封點(diǎn)進(jìn)行氣密試驗(yàn)。 

 

　　6.經(jīng)驗(yàn)與教訓(xùn) 

 

　　一是做好設(shè)備預(yù)知維修。針對(duì)干氣密封的使用壽命，提前做好監(jiān)測(cè)、評(píng)價(jià)和檢修更換工作，避免等干氣密封出現(xiàn)故障時(shí)再進(jìn)行事后維修的被動(dòng)。廠原計(jì)劃裝置停工檢修時(shí)對(duì)壓縮機(jī)進(jìn)行大修，如果上一年大檢修時(shí)對(duì)設(shè)備進(jìn)行強(qiáng)制檢修，應(yīng)該不會(huì)發(fā)生此次泄漏。

 

　　二是注重檢修質(zhì)量控制。按照壓縮機(jī)殼體大蓋所用的704密封膠使用規(guī)范，注意密封膠的規(guī)格型號(hào)和產(chǎn)品性能，嚴(yán)格控制使用有效期、實(shí)際涂抹厚度、固化時(shí)間等指標(biāo)。按照壓縮機(jī)安裝要求，使用力矩扳手按照緊固順序?qū)ΨQ(chēng)均衡把緊螺栓至規(guī)定的預(yù)緊力，保證受力均勻且緊固到位。

 

　　三是健全機(jī)組特護(hù)制度。完善細(xì)化壓縮機(jī)大機(jī)組特護(hù)制度和重點(diǎn)設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)制度，提高故障分析判斷和及時(shí)搶修能力。當(dāng)發(fā)現(xiàn)前機(jī)封泄漏壓力有波動(dòng)時(shí)，未引起重視，拖到停工大檢修時(shí)再解體檢修，沒(méi)有做出合理、準(zhǔn)確的運(yùn)行評(píng)估報(bào)告。

 

　　四是盡管此次只是合成氣泄漏，未發(fā)生工藝介質(zhì)泄漏，但應(yīng)汲取教訓(xùn)，深刻反思對(duì)大機(jī)組管理機(jī)制和檢修質(zhì)量控制力度，全面了解干氣密封系統(tǒng)可能發(fā)生氣體泄漏的各種情況，有效提高壓縮機(jī)氣體泄漏故障的分析判斷和及時(shí)準(zhǔn)確解決能力。 

 

　　7.結(jié)論 

 

　　總之，通過(guò)干氣密封系統(tǒng)工作原理的介紹，并在此基礎(chǔ)上對(duì)引起干氣密封泄漏的原因進(jìn)行分析，找出了富氣壓縮機(jī)干氣密封主密封氣泄漏量變大的主要原因，并提出解決方案，避免了因干氣密封泄漏而造成裝置非計(jì)劃停車(chē)。

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　　（作者單位：沈陽(yáng)鼓風(fēng)機(jī)集團(tuán)股份有限公司）