離心式壓縮機干氣密封故障分析及處理

王臣，肖婷方

（中國石油遼陽石化分公司，遼寧 遼陽 111003）

離心式壓縮機干氣密封是一種借助于流體動力學(xué)基本原理來實現(xiàn)氣體密封處理的技術(shù)類型，被廣泛的應(yīng)用于現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)活動當(dāng)中。相比于傳統(tǒng)的機械密封模式而言，其具有許多領(lǐng)域的優(yōu)勢與價值，包括可以實現(xiàn)非接觸式密封，能夠有效降低磨損與功率消耗，同時也有助于提升運行的平穩(wěn)度，滿足高速、高壓生產(chǎn)設(shè)備的實際需求。但是，由于其對于人員的技術(shù)操作以及養(yǎng)護(hù)管理具有較高的要求，所以在實際使用過程中如果操作不到位，很容易出現(xiàn)離心式壓縮機干氣密封故障問題，影響經(jīng)濟(jì)效益的實現(xiàn)，現(xiàn)結(jié)合具體的案例，就離心式壓縮機干氣密封的故障處理說明如下。

1 離心式壓縮機干氣密封的構(gòu)成與技術(shù)原理

分析離心式壓縮機干氣密封的故障類型，往往離不開其基本構(gòu)成與技術(shù)條件，分別探討如下。

1.1 基本定義與構(gòu)成

離心式壓縮機干氣密封是采取非接觸方式實現(xiàn)氣體密封的處理技術(shù)，該處理過程中需要借助于動環(huán)、彈簧、靜環(huán)、密封圈以及其他軸套設(shè)備來實現(xiàn)。其中，靜環(huán)與動環(huán)是主要的設(shè)備元器件，其通過碳化硅、碳化鎢處理的方式來提升耐磨度以及拋光水平，經(jīng)過特殊處理后，能夠借助于流體動力學(xué)的特征來滿足密封的實際需求。

1.2 主要工作原理

從技術(shù)原理上來看，離心式壓縮機干氣密封的工作原理并不復(fù)雜。在軸處于靜止未提升壓力的狀態(tài)下，靜環(huán)借助于背后的彈簧推力來實現(xiàn)動環(huán)的接觸，同時處于相對封閉的狀態(tài)。在機組充壓旋轉(zhuǎn)過程中，密封氣體會持續(xù)吸入到動壓槽內(nèi)部，同時受到密封堰的影響而出現(xiàn)局部氣體壓力增加的情況，在持續(xù)壓力作用影響下，密封面會被推開，此時會形成一個相對密封的氣膜結(jié)構(gòu)，這個結(jié)構(gòu)的推力與氣體靜壓力能夠形成很好的力學(xué)平衡，密封面與其之間則會形成更為穩(wěn)定的分離環(huán)境，間隙會隨著需要持續(xù)增加。流體動力學(xué)的主要功能在于端面分離，所以間隙也會相應(yīng)的降低。干氣密封的自動平衡是離心式壓縮機干氣密封的核心原理，通過平衡間隙與泄漏量來達(dá)到動態(tài)平衡的效果，既不會影響耐磨性能，同樣也可以進(jìn)一步延長設(shè)備的使用壽命，達(dá)到一舉兩得的效果。

1.3 基本工作特征

離心式壓縮機干氣密封的工作往往需要遵從一定的工作特征與技術(shù)原則，分別分析如下：一是避免出現(xiàn)反壓。從技術(shù)上來看，干氣密封主要借助于下游泵送處理模式，在旋轉(zhuǎn)過程中密封氣泵會被傳送到螺旋槽的內(nèi)部，同時在壩的作用與影響下形成新的氣膜，進(jìn)而達(dá)到密封端面的效果。在上游壓力低于下游的條件下，氣體不會從側(cè)面進(jìn)入到螺旋槽的內(nèi)部，此時氣膜無法形成，端面也就無法定向打開，更多的情況下密封磨損程度加劇，逐漸出現(xiàn)損壞問題；二是密封氣內(nèi)部避免攜帶顆粒。攜帶顆粒不但會導(dǎo)致端面的打開間隙變化，同樣也會影響到密封面的控制，導(dǎo)致內(nèi)部的密封面劃痕數(shù)量增加，甚至?xí)?dǎo)致不潔密封氣的存在而影響到微小顆粒的變化，對氣膜的形成也會形成一些影響，是導(dǎo)致故障出現(xiàn)的重要原因。

2 離心式壓縮機干氣密封故障分析

離心式壓縮機干氣密封故障的類型具有多樣化特征，現(xiàn)選擇幾個有代表性的故障分析如下。

2.1 O 型圈破損

O 型圈破損故障主要出現(xiàn)于運行過程中壓縮機的驅(qū)動端，該故障發(fā)生時會引發(fā)二級放空管報警，導(dǎo)致設(shè)備停機，隨后對現(xiàn)場進(jìn)行檢查后發(fā)現(xiàn)機組潤滑油箱體內(nèi)存在有可燃?xì)怏w超標(biāo)問題，此為故障背景。通過故障分析診斷后發(fā)現(xiàn)，機組進(jìn)出口的閥門部分經(jīng)過管段憋壓測試，管段的內(nèi)部沒有出現(xiàn)明顯的壓力下降問題，根據(jù)該特征可以推斷出壓縮機驅(qū)動端的干氣密封動靜環(huán)的接觸并沒有發(fā)生異常，同時也可以排除由于動靜環(huán)間隙較大導(dǎo)致干氣密封泄漏問題。進(jìn)一步分析后發(fā)現(xiàn)，離心式壓縮機干氣密封在原理上更接近于壓縮機的殼體，通過三個O 型圈來實現(xiàn)接觸，干氣密封與動力軸借助于圈體來達(dá)到密封處理效果，根據(jù)這個特征可以判斷出O 型圈破損是導(dǎo)致干氣密封失效的重要原因。做好分析工作后進(jìn)入到故障處理環(huán)節(jié)，分別需要做好外觀分析以及內(nèi)部干氣密封機芯的更換，同時對殼體之間的O 型圈形狀進(jìn)行分析判斷，做好干氣密封與動力軸的破損分析，避免密封失效問題發(fā)生，并且在試驗后確保無誤即可使用。

2.2 干氣密封動靜環(huán)匹配出現(xiàn)故障

離心式壓縮機干氣密封動靜環(huán)匹配異常主要表現(xiàn)為壓縮機更換機芯后狀態(tài)不穩(wěn)定，分析過程中出現(xiàn)驅(qū)動端放空管漏油以及潤滑油內(nèi)部檢測到高濃度可燃?xì)怏w等。通過合理故障分析后，對離心式壓縮機干氣密封裝置動靜環(huán)接觸情況進(jìn)行進(jìn)一步梳理，發(fā)現(xiàn)動靜環(huán)接觸不良是異常發(fā)生的主要原因。故障處理依然通過外觀到內(nèi)部逐步進(jìn)行梳理，主要做好手動旋轉(zhuǎn)密封機芯的轉(zhuǎn)動與調(diào)整，彈性穩(wěn)定且O 型圈形狀完好即可達(dá)到故障處理要求。

3 離心式壓縮機干氣密封故障處理的注意事項

3.1 加強操作與維護(hù)人員隊伍建設(shè)

選擇合適的操作模式并建立完善的人員隊伍對于更好的開展離心式壓縮機干氣密封故障處理工作具有積極的意義。就目前來看，裝置大修前的工藝流程需要進(jìn)一步進(jìn)行理順，包括做好存水處理，完善機組運行條件，加強相關(guān)裝置的設(shè)置等。做好基本操作規(guī)程要求后，還需要根據(jù)緊急放空的要求來做好系統(tǒng)壓力的調(diào)整，避免出現(xiàn)大量火炬內(nèi)部壓力異常增加的情況。如果在冬季，那么需要做好低處的處理，避免由于大量結(jié)冰導(dǎo)致堵塞，進(jìn)一步釀成事故。選擇合適的檢查模式能夠更好的適應(yīng)分液罐的濾芯控制需要，避免過濾遭受阻礙。壓差報警問題出現(xiàn)后，則需要及時對密封氣的過濾濾芯進(jìn)行清潔，確保密封氣的整體凈化效果。除了需要做好定期密封分液罐的處理，也要做好壓差警報的處理，確保密封氣的實際使用效果，避免液體越積越多的情況發(fā)生。最后，還需要進(jìn)一步提升平穩(wěn)工藝的應(yīng)用比例，避免由于工藝選擇問題導(dǎo)致出現(xiàn)介質(zhì)帶液的情況，同時進(jìn)一步做好壓縮機的入口液位管理，及時完成切液處理。

3.2 改進(jìn)干氣密封操作技術(shù)

干氣密封是基于單軸離心壓縮機實現(xiàn)密封處理的設(shè)備，所以在機械設(shè)備的選擇與技術(shù)改造上也應(yīng)該緊緊圍繞設(shè)備的結(jié)構(gòu)與特征。其中，齒輪壓縮機、透平膨脹機以及高速透平機械設(shè)備等都是應(yīng)用廣泛的設(shè)備類型。在不同類型的行業(yè)當(dāng)中，技術(shù)改進(jìn)的策略與標(biāo)準(zhǔn)也不盡相同。為了確保干氣密封技術(shù)的合理應(yīng)用，要采取必要的干氣密封策略，提升手段的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與先進(jìn)性，同時做好機組的密封改造與處置，提升技術(shù)適應(yīng)性，確保離心式壓縮機干氣密封技術(shù)改造的整體效果。在實施技術(shù)改造過程中，要特別做好新老機組的更替管理工作，既要確保新機組的正常使用效率，也要兼顧一些老機組的使用效益與投資回報率，從而提升整體收益率。

3.3 做好事故的分析總結(jié)工作

針對離心式壓縮機干氣密封故障類型做好故障的總結(jié)反思對于進(jìn)一步改善生產(chǎn)效率也具有重要的意義。就目前來看，壓縮機的運行負(fù)荷較高、運行時間過久都是導(dǎo)致設(shè)備故障的重要原因。長期的使用缺乏合理的維護(hù)，導(dǎo)致動靜環(huán)的端面磨損加劇，同時干氣密封內(nèi)部受到污染物的影響與侵蝕，出現(xiàn)整體腐蝕加劇的問題。為了進(jìn)一步解決生產(chǎn)問題，需要特別關(guān)注機組運行的狀態(tài)，及時發(fā)現(xiàn)問題并予以處理。另外，干氣密封的附屬設(shè)備也需要做好針對性的維護(hù)管理，包括做好定期的檢查與密封氣增壓調(diào)整，密封氣調(diào)壓裝置與壓差控制裝置的穩(wěn)定高效運行也是不可或缺的組成部分。最后還需要做好壓縮機的跟蹤監(jiān)控，確保運行工況的整體穩(wěn)定性，在整體運行穩(wěn)定的條件下還要保持轉(zhuǎn)速的恒定，這樣才能夠盡可能滿足操作的效果要求，避免轉(zhuǎn)動波動影響過大對干氣密封產(chǎn)生了不良的影響。

4 結(jié)語

綜上所述，離心式壓縮機干氣密封是現(xiàn)階段壓縮機核心組成要素之一，同時也是提升生產(chǎn)效益與穩(wěn)定性的關(guān)鍵設(shè)備類型。從客觀上來看，干氣密封的質(zhì)量與效率就是壓縮機的效率，所以輔助設(shè)備的選擇以及操作人員的培訓(xùn)都是顯著提升離心式壓縮機干氣密封使用效果的基本前提。在做好故障分析的基礎(chǔ)上，還需要進(jìn)一步改善操作技術(shù)，選擇更多具有針對性的技術(shù)來適應(yīng)事故分析的實際需求，為提升干氣密封故障處理效果，滿足現(xiàn)代化的發(fā)展需要創(chuàng)造條件。