淺談離心壓縮機干氣密封失效的主要原因及維護措施

【摘要】本文以兩套MCL526/2BCL418型壓縮機中干氣密封為研究對象，對其出現(xiàn)的一些問題進行分析，并結合生產實際情況，總結出能夠使干氣密封系統(tǒng)安全平穩(wěn)運行的措施和操作方法，旨在為保證干氣密封的良好運行，延長干氣密封的使用壽命提供借鑒。

【關鍵詞】壓縮機；主密封氣；失效

在北I-2深冷、南八深冷裝置中所使用的MCL526/2BCL418型離心壓縮機均采用干氣密封做為軸端密封。然而自裝置投產以來因干氣密封造成故障聯(lián)鎖停機22次，更換失效的干氣密封8套，且對拆下的干氣密封檢查后發(fā)現(xiàn)密封面上均有不同程度的磨損。可見，離心壓縮機干氣密封能否發(fā)揮效用直接影響到深冷裝置的平穩(wěn)運行。因而，挖掘干氣密封失效的原因，有針對性地采取有效維護措施，真正做到“對癥下藥”，業(yè)已成為天然氣裝置日常管理的重要內容。

1、干氣密封概況

MCL526/2BCL418型離心壓縮機采用單向螺旋槽干氣密封。此類干氣密封是一對機械密封，即流體通過動環(huán)和靜環(huán)徑向接合面上的唯一通路實現(xiàn)密封。動環(huán)和靜環(huán)配合表面被研磨得非常光滑，硬質合金動環(huán)在其旋轉平面上加工出一系列單向螺旋槽，隨著轉子轉動，氣體由外向內到螺旋槽的根部，根部無槽區(qū)稱為密封壩，阻礙氣體流動，產生壓力，動環(huán)和靜環(huán)分開動靜環(huán)，形成穩(wěn)定的氣膜，使靜環(huán)和動環(huán)間始終保持一個很小的間隙，形成機械端面不接觸的密封。

2、干氣密封失效的原因

2.1干氣密封內進入液體導致密封失效壓縮機運行時干氣密封如果進入液體會導致密封失效，主要包括潤滑油滲入干氣密封和烴類物質進入干氣密封兩種情況：前者是由于未能及時排除天然氣處理裝置中氮氣發(fā)生器發(fā)生的故障，或隔離氣供氣壓力低于油壓時，潤滑油就會滲入到密封內，造成密封損壞；后者是由于主密封氣氣源組份重導致天然氣處理裝置中烴類物質進入密封面內破壞氣膜，造成密封面之間干摩擦，進而損壞密封件。

2.2干氣密封內進入固體雜質導致密封失效了進入固體雜質也是導致干氣密封失效的重要因素，主要由如下三方面所導致：一是密封氣體進入到密封前過濾不好，未經(jīng)完全過濾的氣體中雜質顆粒隨氣體進入密封腔后，會造成密封端面劃傷，出現(xiàn)環(huán)形溝痕，嚴重時將導致密封失效，此外緩沖氣、隔離氣體的干燥、干凈程度不達標也會縮短干氣密封的使用壽命；二是拆裝新管路時吹掃不徹底，附著在管線內壁的雜質，經(jīng)氣體不斷沖刷隨密封氣進入密封組件，損壞密封；三是由于主密封氣不足，壓縮機缸體內部的工藝氣體反串到干氣密封中，工藝氣體中夾帶灰塵、雜質微粒導致密封損壞。

2.3密封面動靜環(huán)干摩擦導致密封失效

2.3.1壓縮機反轉導致密封面干摩擦壓縮機出口氣體通過轉子反向流動形成軸反轉，會造成干氣密封的動靜環(huán)密封面間不能形成氣膜，使密封面干摩擦繼而燒損。反轉是由于出口蓄存過高的壓力氣體勢能所致。當壓縮機停機后，驅動電機停止做功，正向驅動力消失，壓縮機出口蓄存的高壓氣體流向低壓區(qū)造成反轉。此時不僅會損害設備本身，而且極易造成密封損壞、泄露。因為機組安裝的是單向密封槽密封，軸在指定方向轉動時，才能使動、靜環(huán)密封面上形成剛性氣膜，達到密封的目的。而反向旋轉時則不能形成氣膜，就會出現(xiàn)干摩擦。如果干氣密封因意外原因在線速度大于5m/s的情況下反轉運行，時間超過5分鐘，就有可能出現(xiàn)干氣密封損壞。

2.3.2干氣密封低轉速運行導致密封面干摩擦MCL526/2BCL418型離心壓縮機干氣密封動環(huán)平均線速度在2m/s時，會形成動壓氣膜使密封端面分開，從而大幅度降低密封端面間相對摩擦量，動靜環(huán)基本沒有什么摩擦，極大地延長了密封件使用壽命。倘若干氣密封在較低速度下旋轉時則不能在密封面上形成剛性氣膜，所以技術上要求，不可以在轉速低于1000r/min以下長時間運轉。基于此，如果壓縮機頻繁啟停便會對干氣密封產生較大危害，極大地增加干氣密封失效的風險。其原因在于裝置停機或開車過程中都要對壓縮機進行盤車，壓縮機盤車時，軸轉速只有16r/min（正常運行10344r/min），盤車轉速過低，達不到形成的動壓氣膜的速度，會使動、靜環(huán)密封面直接接觸，導致磨損。

3、維護干氣密封長期運行的主要措施

3.1防止干氣密封內進入液體的措施

3.1.1避免密封內進入油類物質：為避免氮氣氣源壓力過低，需將氮氣發(fā)生器裝置出口壓力信號遠傳至中心控制室，增加低于0.4MPa報警提示，確保及時調整或排除故障。為防止在裝置停運過程中潤滑油滲入干氣密封內。要保證在壓縮機停機時不能過早的關斷隔離氣，需在油泵停運后，且高位油箱的潤滑油完全退凈，壓縮機組回油看窗無油流時關閉隔離氣供氣閥。

3.1.2避免密封內進入烴類物質：將來自增壓機出口分離器的干氣密封氣源管線上加裝電伴熱和保溫，保持主密封氣溫度在20度以上，可以有效降低凝析液烴的產生。

3.2防止干氣密封內進入固體雜質

3.2.1提高純凈度，保證密封氣質量：主密封氣過濾由兩個粗過濾器、兩個精過濾器并聯(lián)組成，正常情況下各處于一開一備，連續(xù)過濾，過濾精度為1微米，以保證過濾后的氣體能順利通過密封端面而不會對端面造成損傷。運行時要記錄好密封氣過濾器壓差，當壓差升高時及時切換過濾器，并定時更換密封氣過濾器的芯子，確保密封氣質量。

3.2.2徹底清理氣路內雜質：密封拆下后必須對管線進行吹掃。同時，在工程建設時要重點對各個密封氣體管路進行徹底清理，冬季施工要清除掉凍結在管線內的雜質，防止運行時氣路中的雜質進入密封內，損壞密封。

3.2.3保證充足的主密封氣供給：主密封氣啟機前采用的是外輸氣管網(wǎng)干氣壓力為0.7MPa～1.0MPa，而高壓缸主密封氣壓力要求為0.74MPa以上，因此，在壓縮機啟機后，應及時切換成增壓機出口干氣作為主密封氣，其壓力為3.6MPa～4.35MPa。另外，必須保證在工藝氣進入壓縮機氣缸前先投主密封氣，可防止工藝氣夾帶的雜質串入干氣密封內，造成密封面損壞，密封失效。

3.3最大限度減少密封面干摩擦

3.3.1采取疏或堵的方式消除壓縮機反轉：疏，即在壓縮機三級出口線加裝緊急泄壓閥，當壓縮機停機時，可以將壓縮機出口氣通過緊急泄壓閥泄放掉，進而避免因壓縮機入口放空導致高壓區(qū)氣體流向低壓區(qū)造成反轉。堵，即在壓縮機各級出口線上加裝單流閥，當壓縮機停機時單流閥可以阻止各級出口的高壓氣體反向流動，有效防止壓縮機轉子反轉。實踐證明，自2012年在壓縮機一、二、三出口后加裝單流閥后，經(jīng)轉速、振動及各級壓力的歷史趨勢觀察，至今壓縮機停機再未出現(xiàn)反轉現(xiàn)象。

3.3.2嚴格控制盤車時間和停機頻次：在裝置停機或開車過程中，對壓縮機進行盤車是一項重要的設備維護措施。但由于盤車轉速只有16r/min，為了減少對干氣密封損害，盤車時間不得超過10分鐘，并制定和切實貫徹標準化操作規(guī)程以及嚴格的監(jiān)管、考核制度，確保操作人員嚴格執(zhí)行操作規(guī)程。同時，裝置運行過程中要盡最大可能減少停機頻次，嚴格按照設備說明書和停機維護手冊進行維護保養(yǎng)，對于突發(fā)性停機事件和故障停機，必須及時查找并徹底處理存在的全部問題，不得無故滯留便啟機運行導致停機風險加大，從而確保最大限度減少干氣密封由此造成磨損的機會。

參考文獻

[1]王蕾.干氣密封系統(tǒng)失效分析及運行維護探討[J].化工管理，2013年11月

[2]張書波.離心壓縮機干氣密封系統(tǒng)泄漏的全面分析[J].設備管理與維修，2013年2月

崔秋麗，女，生于1969年8月，籍貫山東省招遠市，高級技師，大慶油田有限責任公司技能專家，從事輕烴裝置工作27年。