離心式壓縮機(jī)密封氣泄漏監(jiān)測(cè)工藝優(yōu)化與改造

【摘要】通過對(duì)離心式壓縮機(jī)密封氣泄漏監(jiān)測(cè)工藝進(jìn)行優(yōu)化和改造，增加第一動(dòng)靜環(huán)監(jiān)測(cè)功能、流量監(jiān)測(cè)功能、保護(hù)關(guān)停功能。提高了密封氣監(jiān)工藝可靠性，提高了機(jī)組運(yùn)行安全性，降低機(jī)組故障率，降低機(jī)組運(yùn)行維護(hù)成本。

【關(guān)鍵詞】離心式壓縮機(jī)；干氣密封；泄漏監(jiān)測(cè)；優(yōu)化改造

1、項(xiàng)目背景介紹

DH-T氣田海上平臺(tái)配備了美國(guó)Sundyne公司生產(chǎn)的model： pinnacleL F-2430型離心式壓縮機(jī)組，對(duì)天然氣增后外輸。該機(jī)組共四級(jí)，均采用非接觸式干氣密封防止介質(zhì)從軸間隙竄出。機(jī)組運(yùn)行過程中會(huì)有一定量密封氣泄漏，泄一般要對(duì)泄漏氣體進(jìn)行監(jiān)測(cè)，以確定干氣密封的工作狀態(tài)。

2、干氣密封監(jiān)測(cè)系統(tǒng)原理

利用動(dòng)靜密封環(huán)之間的密封氣形成剛性氣膜，達(dá)到阻止介質(zhì)氣從軸與蝸殼間隙竄出的一種密封。干氣密封動(dòng)環(huán)上刻有凹槽，當(dāng)動(dòng)靜環(huán)間充入氣體，且動(dòng)環(huán)高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，動(dòng)靜環(huán)間氣體被動(dòng)環(huán)上的凹槽增壓，當(dāng)動(dòng)靜環(huán)間隙一定時(shí)，它們之間形成的剛性氣膜，可以有效阻止介質(zhì)氣經(jīng)過動(dòng)靜環(huán)間隙竄出，此密封是利用流體靜力與流體動(dòng)力平衡實(shí)現(xiàn)的。

3、DH-T氣田離心式壓縮機(jī)干氣密封檢測(cè)系統(tǒng)存在的問題

DH-T氣田離心式壓縮機(jī)干氣密封流程如圖1所示，棕色線路為密封氣供氣及放空流程；綠色線路為隔離氣供氣及放空流程；紅色虛線框框內(nèi)為壓力變送器；紅色罐為密封氣分液罐。DH-T氣田進(jìn)行離心式壓縮機(jī)調(diào)試前檢查發(fā)現(xiàn)，原設(shè)計(jì)的密封氣監(jiān)測(cè)工藝存在以下缺陷：1）原設(shè)計(jì)的干氣密封監(jiān)測(cè)，只監(jiān)測(cè)隔離氣放空壓力的變化，未監(jiān)測(cè)密封氣放空壓力；2）串連密封第一級(jí)密封起到主要的密封介質(zhì)功能，動(dòng)靜環(huán)承受壓差比第二級(jí)動(dòng)靜環(huán)要大，故障發(fā)生率高；3）串連第一級(jí)密封失效后將直接波及第二級(jí)，隔離氣放空壓力才會(huì)升高。因此當(dāng)監(jiān)測(cè)到隔離氣壓力升高時(shí)，第一級(jí)密封已經(jīng)受損；4）原設(shè)計(jì)工藝采用壓力檢測(cè)方式監(jiān)測(cè)泄漏量，廠家采用流量數(shù)值描述泄漏量，不直觀；5）若第二級(jí)放空監(jiān)測(cè)到壓力升高時(shí)，則第一級(jí)密封已經(jīng)失效，而壓縮機(jī)組繼續(xù)運(yùn)行，則存在較大的安全風(fēng)險(xiǎn)，天然氣可能沖破第二級(jí)密封進(jìn)入齒輪箱。

4、干氣密封監(jiān)測(cè)流程改造優(yōu)化思路及方案

4.1改造優(yōu)化思路

4.1.1增加密封氣放空流量監(jiān)測(cè)，直接保護(hù)第一級(jí)密封，若有流量異常首先發(fā)出報(bào)警，若繼續(xù)報(bào)警繼續(xù)增強(qiáng)則觸發(fā)關(guān)停；

4.1.2保證第二級(jí)密封發(fā)揮作用，要求第一級(jí)放空口有一定背壓，流量計(jì)計(jì)量也要求有一定背壓，在原設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上增加15psi開啟壓力止回閥保證流量計(jì)和第二級(jí)放空的背壓，同時(shí)，第二級(jí)放空背壓略高于流量計(jì)背壓，使得流量發(fā)生變化時(shí)，第二級(jí)始終有足夠的背壓保證正常工作；

4.1.3針對(duì)增加流量計(jì)及止回閥后對(duì)干氣密封泄漏量的影響，經(jīng)計(jì)算修改不同壓縮級(jí)限流孔板尺寸，以使干氣密封工作在正常泄漏量范圍內(nèi)。

4.2改造優(yōu)化方案

4.2.1在密封氣放空口的增加流量計(jì)2臺(tái)，監(jiān)測(cè)放空氣流量變化情況；

4.2.2在流量計(jì)下游增加開啟壓力15psi單流閥2個(gè)，防止；

4.2.3更改對(duì)流程上原設(shè)計(jì)的限流孔板進(jìn)行改造，更換為各級(jí)孔徑不同的3個(gè)限流孔板；

4.2.4更改圖示粉色4圈定的，將流程上原設(shè)計(jì)單流閥開啟壓力由原來(lái)的10psi變?yōu)?.3psi；

4.2.5修改PLC控制程序邏輯，增加流量監(jiān)測(cè)高報(bào)警和高高報(bào)警，并在高高報(bào)警時(shí)關(guān)停自動(dòng)壓縮機(jī)進(jìn)行保護(hù)。

5、干氣密封監(jiān)測(cè)方式改造意義

5.1增加了大型設(shè)備運(yùn)行可靠性。經(jīng)過改造，流量監(jiān)測(cè)提前到第一級(jí)動(dòng)靜環(huán)，提高了干氣密封穩(wěn)定運(yùn)行保障，提高了壓縮機(jī)組運(yùn)行可靠性。

5.2提高了設(shè)備運(yùn)行安全性。若出現(xiàn)干氣密封第一級(jí)壓力異常，則將天然氣竄入齒輪箱等大的安全風(fēng)險(xiǎn)提前發(fā)現(xiàn)，并與異常加劇時(shí)停機(jī)，提高了壓縮機(jī)組運(yùn)行的安全性。

5.3降低運(yùn)行成本。按原設(shè)計(jì)監(jiān)測(cè)第二級(jí)放空壓力，則監(jiān)測(cè)到壓力升高時(shí)，干氣密封第一級(jí)第一級(jí)動(dòng)靜環(huán)已經(jīng)受損，甚至第二級(jí)動(dòng)靜環(huán)也會(huì)受損。經(jīng)優(yōu)化改造后，第一級(jí)動(dòng)靜環(huán)異常情況直接被監(jiān)測(cè)，可以將故障限定在第一級(jí)動(dòng)靜環(huán)，避免第二級(jí)動(dòng)靜環(huán)手損，降低故障率，節(jié)省運(yùn)行維修成本。