干氣密封損壞的故障分析

摘 要：干氣密封是一種磨損量小、泄漏率低和使用壽命長(zhǎng)的新型非接觸式機(jī)械密封，正在逐步取代其他形式的機(jī)械密封，本文介紹了干氣密封的結(jié)構(gòu)、基本工作原理及干氣密封的故障分析。

關(guān)鍵詞： 干氣密封；故障分析

在現(xiàn)代石油化工工業(yè)中，有很多易燃、易爆、有毒、有害的介質(zhì)，一旦大量泄漏， 后果不堪設(shè)想。干氣密封作為一種新型非接觸型機(jī)械密封，其特點(diǎn)是低磨損、低泄漏和壽命長(zhǎng)，所以其應(yīng)用范圍也較為廣泛。

1 干氣密封簡(jiǎn)介

1.1 密封結(jié)構(gòu)

干氣密封的結(jié)構(gòu)與普通機(jī)械密封基本相同，也由動(dòng)環(huán)（旋轉(zhuǎn)環(huán)） 、靜環(huán)、補(bǔ)償機(jī)構(gòu)、密封圈和軸套等組成。干氣密封的動(dòng)環(huán)的光潔度及平面度非常高，而且在其端面上加工一些特種槽，主要有圓弧槽、直線槽型和T 型槽型等[1] 。

1.2 干氣密封基本原理

當(dāng)設(shè)備旋轉(zhuǎn)時(shí)密封氣體被泵入到動(dòng)環(huán)密封面所開(kāi)的槽根部， 根部沒(méi)有槽的地方為密封壩，由于密封壩的節(jié)流作用， 增加進(jìn)入密封面的氣體的壓力，在該氣體膜壓力的作用下， 使得動(dòng)、靜環(huán)密封面脫離， 產(chǎn)時(shí)一個(gè)很小的縫隙。當(dāng)氣體壓力、彈簧力形成的閉合力與氣體膜壓力達(dá)到平衡時(shí)。動(dòng)靜環(huán)密封面處便會(huì)形成一層非常穩(wěn)定且厚度一般在3μm左右的氣膜， 該氣膜能夠保證密封的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。在穩(wěn)定狀態(tài)下， 作用在密封面的彈簧力和介質(zhì)壓力之和等于氣體膜壓力，氣膜是在設(shè)計(jì)工作間隙內(nèi)工作。當(dāng)受到外力干擾時(shí)，使得動(dòng)、靜環(huán)密封面間隙逐漸降低， 氣膜的厚度也在減小， 與此同時(shí)氣膜的壓力在增加， 使得密封端面間隙增大， 恢復(fù)到平衡狀態(tài)。反之， 密封氣膜厚度再逐漸增大， 則氣膜壓力就會(huì)變小， 密封面間隙恢復(fù)到正常值。由于動(dòng)、靜環(huán)密封面是分離狀態(tài)沒(méi)有接觸，所以不會(huì)輕易導(dǎo)致密封損壞。

2 干氣密封故障分析

干氣密封使用過(guò)程中，造成故障的原因很多，大致分為以下幾種：

2.1 設(shè)備機(jī)械振動(dòng)引發(fā)干氣密封損壞

設(shè)備安裝時(shí)主軸的跳動(dòng)值，各汽、油封以及軸瓦的間隙值是否合適，設(shè)備操作過(guò)程中出現(xiàn)的波動(dòng)等，都會(huì)影響干氣密封體的正常使用，甚至導(dǎo)致密封損壞而泄漏。設(shè)備的推力瓦間隙值應(yīng)小于干氣密封的要求值，否則會(huì)造成氣膜間隙不穩(wěn)定或大或小，從而引起密封彈簧力不能夠在正常的范圍內(nèi)工作，導(dǎo)致彈簧斷裂。轉(zhuǎn)子的徑向軸瓦的間隙值的大小也是非常重要的，必須符合設(shè)備檢維修相關(guān)技術(shù)規(guī)范要求，這樣可保證設(shè)備在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中密封氣膜面積的穩(wěn)定性。另外，干氣密封徑向軸承和機(jī)體腔內(nèi)相連處的迷宮式密封間隙也非常重要，它直接影響到干氣密封體是否能夠形成獨(dú)立的運(yùn)行環(huán)境。

2.2 干氣密封系統(tǒng)內(nèi)有雜質(zhì)會(huì)導(dǎo)致密封損壞

由于干氣密封面的工作間隙一般為3μm，所以必須保證干氣密封系統(tǒng)內(nèi)無(wú)雜質(zhì)，尤其是第一次投用密封時(shí)更是非常重要。干氣密封系統(tǒng)的清潔是指流經(jīng)系統(tǒng)內(nèi)的清潔氣體以及整個(gè)本體系統(tǒng)。本體系統(tǒng)一般指機(jī)體上各個(gè)連接管線與密封的連接處以及干氣密封的系統(tǒng)管線。在干氣密封安裝時(shí)和設(shè)備運(yùn)行前，必須對(duì)密封腔體及相連的氣孔以及系統(tǒng)管線使用干燥的氮?dú)獯祾吒蓛舸_保整個(gè)密封系統(tǒng)清潔無(wú)雜質(zhì)。對(duì)于出現(xiàn)的雜質(zhì)用和好面沾凈，最后用白絲布檢查，嚴(yán)禁任何水、油污物和機(jī)械雜質(zhì)存在；密封控制柜和干氣密封體之間的所有系統(tǒng)管線必須使用不銹鋼材質(zhì)，而且要使用清潔劑浸泡或清洗，然后使用氮?dú)獯祾吒蓛?，最終通過(guò)技術(shù)手段檢驗(yàn)系統(tǒng)的清潔度[2]。

2.3工藝參數(shù)的改變引起系統(tǒng)的波動(dòng)導(dǎo)致密封損壞

在設(shè)備整個(gè)工藝流程的操作過(guò)程中，偶爾會(huì)由于系統(tǒng)上工藝參數(shù)的變化，致使設(shè)備運(yùn)行情況發(fā)生改變，這些工藝上波動(dòng)會(huì)給密封帶來(lái)不同程度的損傷甚至損壞。工藝運(yùn)行的不穩(wěn)定因素，會(huì)使機(jī)體密封腔內(nèi)氣體的流量和壓力發(fā)生較大變化，到達(dá)一定程度時(shí)，機(jī)體腔內(nèi)氣體的最高壓力可能會(huì)比密封氣體壓力高出許多，這樣會(huì)導(dǎo)致干氣密封的密封面內(nèi)存在部分顆粒物質(zhì)抑或雜質(zhì)，因密封面間隙非常小使得密封面出現(xiàn)損傷。此外，設(shè)備工藝上波動(dòng)也會(huì)引起設(shè)備發(fā)生喘振現(xiàn)象，設(shè)備發(fā)生喘振對(duì)整個(gè)機(jī)組系統(tǒng)的運(yùn)行非常不利危害也是非常大，與此同時(shí)也會(huì)影響干氣密封的正常運(yùn)行。

2.4 干氣密封系統(tǒng)本身的不穩(wěn)定因素

干氣密封的工作原理是在動(dòng)、靜環(huán)密封面形成氣膜，氣膜必須在在有穩(wěn)定的壓力以及流量的前提下，通過(guò)設(shè)計(jì)好的螺旋糟才能夠形成。一般在現(xiàn)場(chǎng)設(shè)計(jì)中，會(huì)利用來(lái)自設(shè)備系統(tǒng)外的氮?dú)夂蛠?lái)自設(shè)備出口的氣體實(shí)現(xiàn)干氣氣源在實(shí)際操作中壓力和流量的穩(wěn)定性。與此同時(shí)，會(huì)在干氣密封上設(shè)置兩個(gè)合適的過(guò)濾器，一個(gè)正常使用，一個(gè)處于備用狀態(tài)，由此可知，如果能夠保證干氣密封的氣源流量和壓力的穩(wěn)定，密封失效的現(xiàn)象發(fā)生非常少，多數(shù)是由于工藝上的誤操作所致。

2.5 設(shè)備啟停過(guò)程與突發(fā)狀況的處理

設(shè)備啟用或者停車(chē)過(guò)程是一個(gè)動(dòng)靜的轉(zhuǎn)換過(guò)程，也是工藝介質(zhì)狀態(tài)的轉(zhuǎn)變過(guò)程。設(shè)備一般在啟用或者停運(yùn)前，都會(huì)對(duì)系統(tǒng)內(nèi)的氣體進(jìn)行置換，置換氣體的過(guò)程中要時(shí)刻監(jiān)控好氣體流量和壓力，步步確認(rèn)，防止流量或壓力的增加導(dǎo)致氣體軸向泄漏量加大，致使動(dòng)靜環(huán)的外作用力突然加大，損傷干氣密封。相比較來(lái)說(shuō)，突發(fā)狀況導(dǎo)致設(shè)備緊急停車(chē)對(duì)設(shè)備本體及干氣密封的傷害更大，所以要嚴(yán)格執(zhí)行緊急停車(chē)的操作規(guī)程，防止出現(xiàn)錯(cuò)誤的操作致干氣密封受到損傷或者損壞。

3 結(jié)束語(yǔ)

干氣密封的故障分析，應(yīng)基于其基本結(jié)構(gòu)及工作原理。同時(shí)我們一定也要熟悉設(shè)備的結(jié)構(gòu)、工作原理及工藝條件，才能將故障診斷分析的越來(lái)越精確，確保干氣密封正常運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)

[1] 林崢.使用密封手冊(cè)[M].上海：上海科學(xué)技術(shù)出版社，2008.

[2] 周?chē)?guó)良等編.化工設(shè)備技術(shù)問(wèn)答叢書(shū)———技術(shù)問(wèn)答[M].北京：化學(xué)工業(yè)社，2009.

作者簡(jiǎn)介

隋?。?983-），男，漢族，，黑龍江省哈爾濱人，畢業(yè)于遼寧石油化工大學(xué)，過(guò)程裝備與控制工程專(zhuān)業(yè)，工程師，主要從事煉油設(shè)備管理工作。