富氣離心壓縮機(jī)的干氣密封改造

黃步云

【摘 要】本文從富氣離心壓縮機(jī)出發(fā)，先對(duì)其密封結(jié)構(gòu)以及現(xiàn)存問(wèn)題作了介紹，而后探析了軸端梳齒密封伴有的缺陷，并對(duì)雙端面干氣密封相關(guān)原理、結(jié)構(gòu)以及測(cè)控系統(tǒng)等進(jìn)行闡述，以期為推進(jìn)干氣密封的有效改造作出貢獻(xiàn)。

【關(guān)鍵詞】富氣離心壓縮機(jī)；干氣密封；改造

離心壓縮機(jī)過(guò)去通常借助蒸汽阻塞進(jìn)行密封，但壓縮機(jī)會(huì)因逐步使用而出現(xiàn)蒸汽富氣的泄露，進(jìn)而造成潤(rùn)滑油、調(diào)速油等受到污染，導(dǎo)致機(jī)器構(gòu)件等遭到腐蝕。因此，必須推動(dòng)蒸汽阻塞形式的密封向著雙端面干式氣體密封轉(zhuǎn)變，為提升密封效果以及經(jīng)濟(jì)效益夯實(shí)基礎(chǔ)。

一、壓縮機(jī)原軸封基本概述

1、原軸封簡(jiǎn)介

過(guò)去壓縮機(jī)依靠蒸汽阻塞進(jìn)行密封，該方式主要是用蒸汽來(lái)充當(dāng)阻塞流體，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)密封效果。首先需由主密封腔進(jìn)行蒸汽的適當(dāng)注入，而后通過(guò)梳齒分成兩路，其中一路是阻擋瓦斯氣，并進(jìn)入到機(jī)內(nèi)，另一路則是和些許瓦斯氣一起進(jìn)入蒸汽-油進(jìn)行密封，并和外部空氣進(jìn)行混合，最終借助抽氣器進(jìn)入大氣。此類密封結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，并且拆裝等也較為方便。

2、原軸封現(xiàn)存問(wèn)題

首先，壓縮機(jī)內(nèi)部瓦斯氣的壓力會(huì)因工藝操作而出現(xiàn)波動(dòng)，并且密封的蒸汽壓力也會(huì)時(shí)常波動(dòng)，蒸汽以及瓦斯間的壓差很難得到保障，而系統(tǒng)無(wú)法針對(duì)上述壓差做到自動(dòng)調(diào)節(jié)。這是若壓力過(guò)大，那么瓦斯、蒸汽等極易進(jìn)入軸承箱。其次，該方式無(wú)法諸如空氣，若瓦斯過(guò)量同樣會(huì)進(jìn)入到軸承箱中。第三，梳齒密封多由鋁合金制成，此類材料較易遭到瓦斯等的腐蝕，密封梳齒的徑向間隙會(huì)逐步擴(kuò)張，使得蒸汽泄露逐步增多，引發(fā)嚴(yán)重污染。

二、雙端面干氣密封結(jié)構(gòu)、原理及其特點(diǎn)

1、結(jié)構(gòu)與其工作原理

干氣密封是以螺旋槽氣體軸承為基礎(chǔ)而轉(zhuǎn)化出的非接觸形式的機(jī)械密封，也就是可控間隙端面密封，其依靠氣體來(lái)代替密封液，并且端面并未接觸，進(jìn)而構(gòu)成一層剛性氣膜。該密封結(jié)構(gòu)與機(jī)械密封基本相同，也是借助和旋轉(zhuǎn)軸線相垂直的一對(duì)或者是多對(duì)密封端面來(lái)進(jìn)行密封。雙端面干氣密封對(duì)應(yīng)結(jié)構(gòu)如下圖所示，其密封端面主要由一個(gè)動(dòng)換以及兩個(gè)靜環(huán)構(gòu)成。其中動(dòng)環(huán)依是依靠軸套在旋轉(zhuǎn)軸上固定，并且隨軸轉(zhuǎn)動(dòng)。而靜環(huán)則是分別置于內(nèi)外腔體，其背面安裝了彈簧，依靠彈簧力來(lái)保證靜環(huán)、動(dòng)環(huán)有效貼合。

此類密封是通過(guò)氣膜進(jìn)行潤(rùn)滑，并將動(dòng)靜壓進(jìn)行有效融合的機(jī)械密封，其核心構(gòu)件則是動(dòng)環(huán)表面存有的螺旋槽。氣體可以借助螺旋槽來(lái)泵入至端面間，進(jìn)而于密封端面之間構(gòu)成剛性氣膜，同時(shí)具備開(kāi)啟力，促使靜止環(huán)以及旋轉(zhuǎn)環(huán)分開(kāi)，進(jìn)而構(gòu)成非接觸。

2、干氣密封特點(diǎn)

首先，雙端面干氣密封是非接觸的，因此其壽命以及可靠性均較為可觀。其次，此類密封功耗不高，并且省掉了密封油系統(tǒng)，質(zhì)量較輕并且占地較小。第三，干氣密封還可防止工藝回路遭受密封油等的污染，不論是運(yùn)行還是維護(hù)費(fèi)用均較低。

三、雙端面干氣密封測(cè)控系統(tǒng)

1、改造后的系統(tǒng)流程

由于該工藝氣隸屬易燃易爆且有毒害的范圍，所以必須避免工藝氣竄出。對(duì)密封氣源進(jìn)行選取時(shí)要選擇低壓氮?dú)?，并且因?yàn)槊芊舛嗣嫦鄳?yīng)的間隙不大，因此需要借助測(cè)控系統(tǒng)來(lái)提供密封氣并對(duì)其運(yùn)行進(jìn)行監(jiān)控。該系統(tǒng)流程涵蓋了主密封、前置、后置密封等流程。其中主密封流程如下：待系統(tǒng)氮?dú)饬魅氲娇刂票P(pán)之后，要先通過(guò)3μm精度的粗過(guò)濾器以及1μm的精過(guò)濾器，而后依次經(jīng)過(guò)高壓與低壓端位置的流量計(jì)再進(jìn)入到主密封腔之中。主密封以及前置密封均采取相同的過(guò)濾氣源，后者需要經(jīng)過(guò)SO3與SO4音速孔板流至緩沖氣腔，避免密封體遭受富氣污染，同時(shí)音速孔板還可針對(duì)緩沖器對(duì)應(yīng)的消耗量進(jìn)行控制，將其控制于10Nm3/h之中。

2、系統(tǒng)報(bào)警連鎖相關(guān)設(shè)置

干氣密封改造成雙端面形式后，原有的蒸汽阻塞系統(tǒng)相應(yīng)的報(bào)警連鎖便會(huì)取消，并且會(huì)于主密封氮?dú)庖约捌胶夤荛g進(jìn)行壓差連鎖的設(shè)置，也就是△p≤0.1MPa，與低報(bào)警相連鎖；若△p≤0.05MPa，便會(huì)連鎖停機(jī)。此外，主密封對(duì)應(yīng)的氮?dú)饬髁客ǔＴO(shè)置了警報(bào)，當(dāng)Q≥2.5Mm3/h時(shí)，便會(huì)高報(bào)警。同時(shí)，還可針對(duì)雙聯(lián)過(guò)濾器的前后壓差進(jìn)行高報(bào)警的設(shè)置，也就是△p≥60kPa。此類連鎖設(shè)置能夠促使工作人員把握實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)，確保機(jī)組得以高效、穩(wěn)定運(yùn)行。

四、對(duì)軸端梳齒密封進(jìn)行改造

軸端梳齒密封因腐蝕影響，徑向間隙會(huì)持續(xù)增加，會(huì)使主密封氣以及緩沖氣間的壓差受到影響，導(dǎo)致機(jī)體內(nèi)瓦斯氣滲漏到主密封腔，造成部件受損、失效等問(wèn)題。為確保軸端梳齒密封得到有效改善，可將其改成鍛打45鋼上鑲嵌適當(dāng)不銹鋼片樣式，并適當(dāng)放大其徑向間隙，可控制在0.6到0.7mm間。

五、總結(jié)

綜上所述，針對(duì)富氣離心壓縮機(jī)實(shí)施干氣密封改造，將其改造為雙端面形式，能夠避免富氣泄露以及油品污染等問(wèn)題，可以對(duì)生產(chǎn)伴有的諸多隱患進(jìn)行規(guī)避，確保機(jī)組裝置得以持久穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)。雙端面模式干氣密封可從根本上改善密封失效的缺陷，并且該模式相較于蒸汽阻塞密封而言，功耗更低、泄露更少、搜名更長(zhǎng)，并且沒(méi)有機(jī)組腐蝕。此外，雙端面模式的干氣密封還可避免潤(rùn)滑油遭受蒸汽污染，防止由污染引發(fā)的諸多故障，為機(jī)組高效運(yùn)行夯實(shí)基礎(chǔ)。

【參考文獻(xiàn)】

[1]王麗麗，王福生，王斌.煉油裝置離心壓縮機(jī)干氣密封的選型設(shè)計(jì)分析[J].石油和化工設(shè)備，2017，20（09）：98-100.

[2]姜世慶，劉經(jīng)偉.富氣離心壓縮機(jī)的干氣密封改造[J].風(fēng)機(jī)技術(shù)，2009（05）：72-76.