淺析離心壓縮機(jī)浮環(huán)密封漏油原因

周永林(安徽淮化集團(tuán)有限公司 安徽淮南 232038)

0 前言

安徽淮化集團(tuán)有限公司合成氨二分廠2臺(tái)離心式壓縮機(jī)(氫氮?dú)鈮嚎s機(jī)和氨壓縮機(jī))的軸端密封均采用浮環(huán)油膜密封。壓縮機(jī)投運(yùn)以來，該機(jī)組發(fā)生過不同形式的密封油進(jìn)缸事故，造成重大經(jīng)濟(jì)損失。因此，查明浮環(huán)密封漏油的原因，在生產(chǎn)運(yùn)行過程中規(guī)范操作和對(duì)浮環(huán)進(jìn)行定期的檢查和檢修，對(duì)保證生產(chǎn)系統(tǒng)安全長(zhǎng)周期運(yùn)行具有重要意義。

1 浮環(huán)密封的原理

浮環(huán)密封是非接觸式密封，主要由內(nèi)浮環(huán)、外浮環(huán)、浮環(huán)座、彈簧、防轉(zhuǎn)銷等組成。為了防止氣體漏出機(jī)外，在高壓密封環(huán)與低壓密封環(huán)之間注入壓力稍高(0.05 MPa左右)于被密封氣體壓力的密封油。密封油通過高壓密封環(huán)和低壓密封環(huán)與軸之間的間隙，沿軸線方向向兩端流出，一路經(jīng)高壓環(huán)與軸之間的間隙流向高壓側(cè)，在間隙中形成油膜，將工藝氣體封?。涣硪宦穭t由低壓環(huán)與軸之間的間隙流出。流入浮環(huán)間的密封油在浮環(huán)與軸之間形成穩(wěn)定的油膜，由于油膜充滿整個(gè)浮環(huán)間隙，所以可阻止氣體介質(zhì)的外漏，并利用油膜產(chǎn)生的浮力來承擔(dān)載荷。浮環(huán)由鍛鋼制成，浮環(huán)內(nèi)表面澆鑄一層巴氏合金，與旋轉(zhuǎn)軸相配合，兩者保持較小的間隙浮環(huán)，側(cè)面有防轉(zhuǎn)銷，使浮環(huán)只能浮動(dòng)，不能隨軸轉(zhuǎn)動(dòng)。內(nèi)、外浮環(huán)之間還裝有彈簧，將兩浮環(huán)與密封體的外側(cè)面壓緊，防止密封油從側(cè)面泄漏，影響密封效果。

2 浮環(huán)密封漏油原因及處理辦法

2.1 晃電造成密封油高位油罐漫液

機(jī)組在正常運(yùn)行過程中，高位油罐維持在一定液位，如壓縮機(jī)缸內(nèi)壓力下降太快或高位油罐液位調(diào)節(jié)閥失靈，容易引起高位油槽液位過高，密封油順著參考?xì)夤艿肋M(jìn)入缸內(nèi)。2012年12月31日，氫氮?dú)鈮嚎s機(jī)因晃電造成全廠停車，操作人員按斷電事故進(jìn)行系統(tǒng)停車處理。停車后從氫氮?dú)鈮嚎s機(jī)的缸體導(dǎo)淋處排出油污。通過對(duì)中控DCS控制系統(tǒng)上數(shù)據(jù)分析認(rèn)為晃電造成系統(tǒng)停車時(shí)，由于儀表氣源壓力較低(<0.3 MPa)，造成氫氮?dú)鈮嚎s機(jī)系統(tǒng)高、低壓放空閥及2只密封油液位調(diào)節(jié)閥(均為氣閉閥)突然全開，使壓縮機(jī)系統(tǒng)壓力快速降低，高、低壓缸密封油高位罐液位因密封油與參考?xì)鈮翰钔蝗粶p小、進(jìn)油量突然增大而迅速升高漫罐，并經(jīng)過參考?xì)夤苓M(jìn)入壓縮機(jī)缸內(nèi)。在此次斷電事故處理過程中，操作人員未及時(shí)聯(lián)系總調(diào)度，了解事故發(fā)生的范圍，也未根據(jù)DCS控制系統(tǒng)儀表上顯示數(shù)據(jù)及現(xiàn)場(chǎng)工況變化盡早作出儀表氣源可能中斷的判斷，因此延誤了處理時(shí)間，造成了密封油進(jìn)缸的重大事故。

處理辦法：認(rèn)真監(jiān)控密封油高位油罐液位儀表控制顯示系統(tǒng)，保證中控顯示與現(xiàn)場(chǎng)液位對(duì)應(yīng)準(zhǔn)確，操作人員應(yīng)在斷電事故狀況下意識(shí)到有可能造成儀表氣源壓力降低或儀表氣源中斷，注意觀察DCS控制系統(tǒng)上儀表數(shù)據(jù)顯示及現(xiàn)場(chǎng)工況變化，盡早作出儀表氣源可能中斷的判斷，按照廠用電中斷應(yīng)急預(yù)案，及時(shí)到現(xiàn)場(chǎng)停運(yùn)密封油泵，現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)關(guān)小壓縮機(jī)高、低壓放空閥，控制好壓縮機(jī)系統(tǒng)壓力，利用2只密封油液位調(diào)節(jié)閥前、后切斷閥調(diào)整高、低壓缸密封油高位罐液位，以防發(fā)生高、低壓缸密封油高位罐漫油進(jìn)缸事故。

2.2 密封油與參考?xì)鈮翰钶^小造成油進(jìn)缸

2007年4月，操作人員發(fā)現(xiàn)氨壓縮機(jī)密封油與參考?xì)鈮翰钸^小，僅僅為8 kPa(正常值為58 kPa)。經(jīng)過儀表工檢查，表計(jì)工作正常不存在假指示處理，但在打開參考?xì)夤芘糯髿忾y門時(shí)，有大量的油噴出。通過對(duì)氨壓縮機(jī)缸體導(dǎo)淋排污發(fā)現(xiàn)有密封油進(jìn)缸現(xiàn)象，并從合成系統(tǒng)第2氨冷器底部排出大量污油。原因分析：在油氣分離器污油進(jìn)口裝有1塊Φ5 mm的限流孔板，被污油中的油垢堵塞，造成參考?xì)獾姆趴樟繙p少。其后果：通過迷宮齒的泄漏氣量的速度降低；通過平衡氣的參考?xì)鈿饬繒?huì)增大；嚴(yán)重時(shí)，會(huì)使參考?xì)夤軆?nèi)充滿污油。理論上，如果通過油氣分離器外排放氣體的流速<1 m/s時(shí)，密封油就會(huì)順著迷宮齒漏進(jìn)缸內(nèi)。通過平衡氣管線的氣量如果加大，則氣體在參考?xì)馇皇业膲毫蜁?huì)上升，密封油極易從軸端漏進(jìn)缸內(nèi)。另外，嚴(yán)重時(shí)，參考?xì)夤軆?nèi)會(huì)充滿污油，也極易造成油進(jìn)缸或通過參考?xì)夤苓M(jìn)入密封油高位罐污染純凈的密封油。

處理辦法：由于參考?xì)夤艿忘c(diǎn)沒有排放導(dǎo)淋，在壓縮機(jī)運(yùn)行過程中，又不能拆開參考?xì)夤芘c油氣分離器間法蘭來清除堵塞的油垢，于是將2只油氣分離器液位調(diào)節(jié)閥手動(dòng)全開，排盡污油泄壓，使油氣分離器內(nèi)壓力突然降低，增大了油氣分離器限流孔板前、后壓差沖通限流孔；排盡參考?xì)夤軆?nèi)污油，然后手動(dòng)關(guān)閉2只油氣分離器液位調(diào)節(jié)閥，再投自調(diào)控制正常液位，使密封油與參考?xì)鈮翰罨謴?fù)至正常值58 kPa(此過程中應(yīng)注意密封油高位罐的液位變化)。所以，平時(shí)應(yīng)經(jīng)常測(cè)量平衡管線的溫度，如果其溫度異常，則平衡管線內(nèi)的氣體流量會(huì)發(fā)生變化。另外，在不同的負(fù)荷下記錄參考?xì)獾膲毫兔芊庥团c參考?xì)獾膲翰睿ㄆ趯?duì)壓縮機(jī)缸體進(jìn)行排污檢查，可為提前發(fā)現(xiàn)油氣分離器限流孔板堵塞提供前期判斷依據(jù)，從而防止發(fā)生油進(jìn)缸事故。

2.3 內(nèi)浮環(huán)密封面磨損及處理辦法

通過內(nèi)浮環(huán)的密封污油流量是與浮環(huán)與軸之間間隙的立方成正比。間隙越大，浮環(huán)漏油量勢(shì)必成倍數(shù)增大。因污油回油量一定，密封油漏油量過大會(huì)從軸端迷宮齒進(jìn)入缸內(nèi)。在2005年大修過程中發(fā)現(xiàn)氫氮?dú)鈮嚎s機(jī)高壓缸浮環(huán)內(nèi)浮環(huán)密封面磨損嚴(yán)重，間隙較大，進(jìn)行了更換處理。造成浮環(huán)間隙大的原因：密封油過濾器過濾油不干凈，使浮環(huán)磨損；在高速運(yùn)行中，巴氏合金表面產(chǎn)生電蝕，從而引起間隙增大；由于操作不當(dāng)，浮環(huán)有干摩擦現(xiàn)象，造成浮環(huán)磨損。

處理辦法：定期對(duì)油品進(jìn)行取樣分析，加強(qiáng)對(duì)油品監(jiān)控；密切觀察密封油過濾器壓差，如果壓差增大應(yīng)及時(shí)更換濾芯，以保證密封油清潔；加強(qiáng)對(duì)操作員工業(yè)務(wù)培訓(xùn)，嚴(yán)格按操作規(guī)程進(jìn)行操作；必要時(shí)，更換浮環(huán)。

2.4 浮環(huán)密封座O形密封圈老化破損及處理辦法

浮環(huán)密封座高壓氣體側(cè)外端面裝有O形密封圈，主要是防止密封油從浮環(huán)密封座外端面漏油，尤其是高壓氣體側(cè)O形密封圈損壞或O形密封圈老化，外端面漏油量增大，導(dǎo)致大量密封油流進(jìn)參考?xì)馇皇?；如果此時(shí)污油排放量小于浮環(huán)密封泄漏量，密封污油就會(huì)從高壓氣體側(cè)迷宮齒進(jìn)入缸內(nèi)及參考?xì)夤芫€。這是浮環(huán)漏油進(jìn)入缸內(nèi)最常見的原因之一。氫氮?dú)鈮嚎s機(jī)和氨壓縮機(jī)在檢修時(shí)均出現(xiàn)過密封浮環(huán)O形密封圈不同程度損壞的現(xiàn)象，特別是氨壓縮機(jī)，每次檢修時(shí)均發(fā)現(xiàn)有O形密封圈老化或破損現(xiàn)象。

處理辦法：出現(xiàn)浮環(huán)座O形密封圈老化破損情況，只有在停車情況下對(duì)浮環(huán)座O形密封圈進(jìn)行更換。在更換O形密封圈過程中，注意不得銼碰、過分?jǐn)D壓密封圈，以防O形密封圈損傷或移位。在氣氨介質(zhì)中，O形密封圈材質(zhì)宜采用乙烯和丙烯橡膠；在高壓氫氮?dú)饨橘|(zhì)中，O形密封圈材質(zhì)宜采用乙烯硅橡膠，可延長(zhǎng)運(yùn)行使用時(shí)間。在安裝O形密封圈時(shí)涂上加入二硫化鉬的聚硅酮脂膏可達(dá)到較好的效果。

3 浮環(huán)密封運(yùn)行注意事項(xiàng)

由于浮環(huán)密封在壓縮機(jī)工作系統(tǒng)的重要性，在操作中應(yīng)確保浮環(huán)密封系統(tǒng)可靠運(yùn)行。其注意事項(xiàng)：應(yīng)控制好密封油高位油罐的液位，認(rèn)真監(jiān)控密封油與參考?xì)獾膲翰?；密切監(jiān)控密封油過濾器的壓差，及時(shí)切換更換過濾器濾芯；監(jiān)控浮環(huán)密封的內(nèi)、外環(huán)回油油量及回油溫度，若發(fā)現(xiàn)異常及時(shí)分析原因，并進(jìn)行處理；壓縮機(jī)嚴(yán)禁在無密封油狀況下連續(xù)盤車；控制好油氣分離器液位及保持放空暢通；穩(wěn)定緩沖氣與平衡氣的壓差；注意防止參考?xì)夤芫€內(nèi)出現(xiàn)積液；定期對(duì)壓縮機(jī)缸體進(jìn)行排污檢查，是否有油；定期對(duì)油品進(jìn)行取樣分析，加強(qiáng)對(duì)油品的監(jiān)控；做好應(yīng)急預(yù)案的演練，提高操作工在事故狀況下的應(yīng)變處置能力。