丙烯迷宮式壓縮機(jī)氣體泄漏分析及處理

李寬 路偉

(沈陽遠(yuǎn)大壓縮機(jī)股份有限公司,遼寧沈陽 110027)

丙烯迷宮式壓縮機(jī)氣體泄漏分析及處理

李寬 路偉

(沈陽遠(yuǎn)大壓縮機(jī)股份有限公司,遼寧沈陽 110027)

闡述非接觸式填料和接觸式填料的密封工作原理,對(duì)影響填料正常工作的原因進(jìn)行分析,提出了解決填料泄露的新結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案,應(yīng)用后取得的效果。

迷宮式壓縮機(jī) 填料 進(jìn)口壓縮機(jī) 改造

1 引言

迷宮式壓縮機(jī)是一種非接觸式的立式往復(fù)式壓縮機(jī)。其密封部件采用非接觸式密封方式，利用石墨制成的內(nèi)徑加工有多圈密封槽的填料環(huán)，當(dāng)氣體每進(jìn)入一圈密封槽的單位時(shí)間泄漏量是相同的，故當(dāng)容積增大時(shí)，流過截面相同的間隙就要求有更大的流速，也即要求更大的壓力差，這樣使每個(gè)小室的壓力降越來越大，使氣體不能通暢的泄露，因而達(dá)到密封的目的。

2 壓縮機(jī)的主要技術(shù)指數(shù)

J4D300-3迷宮式壓縮機(jī)數(shù)據(jù)：

壓縮機(jī)制造廠：日本制鋼所；

工藝介質(zhì)：丙烯氣體(含少量PP粉體、N2、H2)；

氣量：6329m3/h；

行程：300mm；

轉(zhuǎn)速：422r/min；

氣缸直徑：620mm，490mm，265mm；

活塞桿直徑：100mm。

3 填料設(shè)計(jì)的基本原理

填料的作用是密封氣缸和活塞桿間的間隙，防止氣體從氣缸和活塞桿之間的泄漏，保證壓縮機(jī)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)、減少浪費(fèi)工藝氣和安全生產(chǎn)。

非接觸式填料密封環(huán)原理是以節(jié)流為主。利用石墨材料的自潤(rùn)滑性和內(nèi)徑加工有多圈密封槽的填料環(huán)，當(dāng)氣體每進(jìn)入一圈密封槽的單位時(shí)間泄漏量是相同的，故當(dāng)容積增大時(shí)，流過截面相同的間隙就要求有更大的流速，也即要求更大的壓力差，這樣使每個(gè)小室的壓力降越來越大，使氣體不能通暢的泄露，因而達(dá)到密封的目的。非接觸式填料密封環(huán)對(duì)于密封介質(zhì)中含有顆粒、對(duì)于減少摩擦熱有明顯的效果，而且合理使用可以達(dá)到長(zhǎng)周期無磨損的狀態(tài)。

接觸式填料密封環(huán)原理是以阻塞為主。通過依靠氣體壓差和彈簧力將密封環(huán)緊緊的固定在活塞桿上，從而達(dá)到防止工藝氣從氣缸和活塞桿之間的泄露。

在密封效果上，接觸式填料密封環(huán)比非接觸式密封環(huán)具有更好的密封效果。但介質(zhì)中含有的顆粒對(duì)接觸式密封環(huán)的使用壽命有所影響，同時(shí)接觸式密封環(huán)易產(chǎn)生高溫，并且使用周期較短一般為4000～8000小時(shí)。

圖1 改造前填料結(jié)構(gòu)

圖2 改造后填料結(jié)構(gòu)

圖3

4 填料泄露問題的分析及解決方案

J4D300-3迷宮壓縮機(jī)由日本制鋼所生產(chǎn)是國(guó)內(nèi)某化工廠2007年進(jìn)行采購(gòu)的產(chǎn)品。2008年正式運(yùn)行，此壓縮機(jī)從投入運(yùn)行之初填料部件就經(jīng)常發(fā)生工藝介質(zhì)泄漏量大等密封問題。國(guó)內(nèi)某化工廠委托沈陽遠(yuǎn)大壓縮機(jī)股份有限公司對(duì)此問題進(jìn)行分析并對(duì)壓縮機(jī)進(jìn)行改造。

本公司接到任務(wù)后，立即派遣技術(shù)人員到現(xiàn)場(chǎng)勘察。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況和資料分析此壓縮機(jī)填料部件失效原因是由于工藝介質(zhì)中含有少許細(xì)粉等雜質(zhì)?；钊麠U與填料迷宮槽之間因?yàn)榧?xì)粉及粉體堆積造成迷宮填料部件失效，使得工藝介質(zhì)大量通過填料泄露到曲軸箱內(nèi)，使得曲軸箱內(nèi)壓力升高，并且將大量丙烯氣體泄漏到空氣中，造成一定環(huán)境污染、健康危害及經(jīng)濟(jì)損失。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際觀察和用戶提供的隨機(jī)資料，此壓縮機(jī)之前采用的是迷宮填料環(huán)(非接觸式填料環(huán))如圖1根據(jù)此非接觸式填料密封環(huán)的特點(diǎn)對(duì)于像丙烯介質(zhì)中含有大量的粉塵對(duì)于密封環(huán)的密封性起到很大的影響，必然會(huì)造成一定量工藝氣體的泄漏。

根據(jù)多年迷宮壓縮機(jī)的設(shè)計(jì)與改造，針對(duì)此壓縮機(jī)的填料部件進(jìn)行了從新設(shè)計(jì)如圖2增加了一道節(jié)流環(huán)和幾道接觸式填料密封環(huán)。首先利用節(jié)流環(huán)將大量粉塵阻隔，氣體在經(jīng)過非接觸式填料密封環(huán)后密封效果明顯好于以前，在最后幾道更改為接觸式填料密封環(huán)將氣體完全隔斷。壓縮機(jī)采用改造后的密封件穩(wěn)定運(yùn)行半個(gè)月測(cè)量泄漏量已經(jīng)由改造前的5000ppm(千分之五)降低到現(xiàn)在的500ppm(萬分之五)。壓縮機(jī)經(jīng)過6個(gè)月的運(yùn)行現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)泄漏量為1500～1800ppm(萬分之十五至萬分之十八)。改造設(shè)計(jì)有了明顯的效果，得到了用戶的贊賞與好評(píng)。

迷宮式填料環(huán)(非接觸式填料環(huán))如圖3根據(jù)密封原理本身就具有一定量的泄漏無法達(dá)到完全密封的效果。根據(jù)此壓縮機(jī)的特點(diǎn)和本公司此類壓縮機(jī)的以往經(jīng)驗(yàn)?zāi)壳靶孤┝糠弦?。由于改造之后添加了幾組接觸式密封環(huán)，接觸式填料環(huán)比非接觸式填料環(huán)磨損快，用戶需要定期更換填料環(huán)保證壓縮機(jī)的正常運(yùn)行。

5 結(jié)語

丙烯壓縮機(jī)作為化工工藝中的關(guān)鍵設(shè)備，通過解決本壓縮機(jī)的問題，對(duì)于國(guó)內(nèi)類似壓縮機(jī)的設(shè)計(jì)提供了解決方案。壓縮機(jī)密封部分一直以來都是壓縮機(jī)設(shè)計(jì)的重要部分，如何讓設(shè)備的效率達(dá)到最大，同時(shí)泄漏量降到最低始終都是設(shè)計(jì)長(zhǎng)久以來的難題。

[1]郁永章.容積式壓縮機(jī)技術(shù)手冊(cè)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2000.308.

[2]安定綱.往復(fù)壓縮機(jī)技術(shù)問答[M].北京:中國(guó)石化出版社,2005,(2).

[3]侯立山.往復(fù)壓縮機(jī)高壓填料密封結(jié)構(gòu)及應(yīng)用[J].壓縮機(jī)技術(shù),2013,(5).