離心式壓縮機干氣密封工作原理與典型故障研究

王莉　李旭昆　祁金青　李積鵬　安金兄

摘要：文章首先介紹了離心式壓縮機干氣密封的工作原理，接著結(jié)合當前的離心式壓縮機運行原理對離心式壓縮機運轉(zhuǎn)過程中發(fā)生的典型故障進行了分析，最后總結(jié)了離心式壓縮機發(fā)生故障的原因，并對其原因進行討論，以此為我國今后的壓縮機運行及故障檢測維修提供可行性參考。

關(guān)鍵詞：離心式壓縮機；干氣密封；工作原理；典型故障；故障檢測維修 文獻標識碼：A

中圖分類號：TH136 文章編號：1009-2374（2016）08-0064-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.08.034

在離心式壓縮機運行的過程中，高速旋轉(zhuǎn)的葉輪以及離心機的軸承會產(chǎn)生強大的離心力作用。本文主要對離心式壓縮機干氣密封的運行情況及典型故障情況進行分析，研究離心式壓縮機發(fā)生的典型故障以及其原因。

1 離心式壓縮機干氣密封工作原理

1.1 離心式壓縮機工作原理

離心式壓縮機的主要作用是對氣體進行壓縮，以達到人們在生活中某種需要的目的。在工作中，離心機會通過其葉輪高速旋轉(zhuǎn)，并且葉輪在旋轉(zhuǎn)的過程中會帶通管道中空氣進行高速旋轉(zhuǎn)，這樣不斷加速通道內(nèi)空氣旋轉(zhuǎn)，通過氣離心作用形成擴壓器。通常情況下，離心式壓縮機的主要工作原理是通過葉輪轉(zhuǎn)動，然后產(chǎn)生對空氣的推動力，在空氣的作用下，將擴壓器以及葉輪產(chǎn)生空氣在流通通道進行壓縮，并運用使用離心原則以及升壓原理、降速原理等，將離心機產(chǎn)生的機械能轉(zhuǎn)變?yōu)榭諝獾膲毫幽堋?/p>

除此之外，空氣在擴壓器的作用下不斷壓縮的過程中，會使得空氣的流通速度快速增加，從而導致通道底部空氣加速度降低，空氣將會降速，而后方的空氣仍然會不斷向前涌進、擠壓，這樣就會使空氣的動量勢能轉(zhuǎn)換為靜態(tài)壓能，達到壓縮空氣的目的。筆者通過對離心式壓縮機的軸系整體結(jié)構(gòu)圖進行研究，如圖1所示，維修檢測人員在今后的實踐工作中應(yīng)加強對壓縮機組整體結(jié)構(gòu)的維修與檢測，確保壓縮機設(shè)備的穩(wěn)定運行。

1.2 干氣密封工作原理

典型的干氣密封結(jié)構(gòu)主要由旋轉(zhuǎn)環(huán)、靜環(huán)、彈簧、彈簧座、密封圈組成，旋轉(zhuǎn)環(huán)密封面經(jīng)過研磨拋光處理后，在其上面加工出有特殊作用的流體動壓槽。干氣密封摩擦面的槽型具有代表性的單向螺旋、雙向棕樹槽以及T型槽等，在實際的使用中單項螺旋槽型能夠確保流體穩(wěn)定通暢。

氣膜具有非常強的剛度，在強壓下能夠保持其原本形狀。在這樣的情況下，該載荷軸承能力就會在原有的基礎(chǔ)上將瞬態(tài)工況，或者變動工況期間的長動態(tài)表面接觸的風險降低至最小。螺旋槽的內(nèi)泵動效應(yīng)是完善該性能的關(guān)鍵。在干氣密封的過程中，對高壓力、低分子量氣體通過瞬態(tài)工況對離心式壓縮機來說具有非常重要的作用，同時這種技術(shù)也是干氣密封的關(guān)鍵所在。

2 離心式壓縮機干氣密封典型故障問題

2.1 軸承溫度過高

在離心式壓縮機運作的過程中，其軸承的旋轉(zhuǎn)速度非?？?，這樣才能夠產(chǎn)生強大動力對空氣進行壓縮。但是，很多情況下軸承在高速旋轉(zhuǎn)的過程中，會發(fā)生溫度過高的現(xiàn)象。原因主要有：（1）離心壓縮機在運作的過程軸長時間沒有經(jīng)過維護，軸承的進油口過低，流量孔在長期的運作過程中因為灰塵以及油中的雜質(zhì)，造成流量孔過小甚至是堵塞，軸承的進油量過低，軸承在轉(zhuǎn)動的過程中產(chǎn)生的摩擦嚴重，使得軸承溫度過高；（2）潤滑油壓過低，對離心式壓縮機的軸承上潤滑油的時候油壓過低，潤滑油不能夠全部涂在軸承上，導致軸承在轉(zhuǎn)動的過程中溫度過高，加之濾油器堵塞，導致軸承上的進油量嚴重下降，使得軸承不能夠完全運轉(zhuǎn)；（3）為了避免離心式壓縮機在運作過程中過度發(fā)熱的問題，在對離心式壓縮機進行冷卻的過程中，冷卻劑的量過低，不能夠使離心式壓縮機完全冷卻，這樣就會導致溫度軸承過高；（4）無論是潤滑油，還是冷卻劑，在使用的過程中都需要對潤滑油以及冷卻劑進行檢驗，但是在檢驗的時候，因為疏忽其質(zhì)量，造成潤滑油和冷卻劑含有變質(zhì)油以及水分，使得潤滑油和冷卻劑在使用過程中不能完全發(fā)揮其作用。

2.2 軸承振動幅度過大

離心式壓縮機運作的過程中，軸承需要經(jīng)過固定，并在其轉(zhuǎn)動的過程中，軸承的轉(zhuǎn)動頻率是固定的，由于軸承的轉(zhuǎn)速過快，在其轉(zhuǎn)動的過程中往往會因為一些原因造成軸承振動幅度過大，嚴重影響離心式壓縮機的正常工作。原因主要是：（1）壓縮機機組精準度失效，壓縮機在安裝的過程中，往往會因為安裝不到位，造成壓縮機前后軸承出現(xiàn)偏差，導致軸承轉(zhuǎn)動不合理，軸承振動幅度過大；（2）增速器以及轉(zhuǎn)子的齒輪大小被改變，發(fā)生這樣的原因主要是離心式壓縮機長期運作的過程中，增速器以及轉(zhuǎn)子的齒輪發(fā)生的磨損嚴重，導致軸承不能夠正常運轉(zhuǎn)，使得軸承振動幅度過大；（3）在離心式壓縮機運行的過程中，軸頸以及軸襯之間的間隙過大會造成軸承在轉(zhuǎn)動過程中受離心力的影響，在其軸頸處發(fā)生嚴重的碰撞現(xiàn)象，這就會使得軸承振動明顯，嚴重的甚至會造成軸承與軸頸磨損嚴重，使得整個離心式壓縮機工作不能夠正常運轉(zhuǎn)。

2.3 氣體冷卻出入口溫度過高

氣體冷卻出入口溫度過高是離心式壓縮機在運轉(zhuǎn)的過程中常見的問題之一。由于在冷卻裝置中的冷卻劑含量過低，使得離心式壓縮機運作的過程中因為溫度過高發(fā)熱，但是離心式壓縮機的冷卻裝置卻不能在機械升溫時達到應(yīng)有的效果，致使氣體冷卻出入口溫度過高。同時氣體冷卻效果嚴重不足，離心式壓縮機在這樣的環(huán)境下運轉(zhuǎn)就會因為溫度過高啟動機械保護系統(tǒng)切斷電源而停止運轉(zhuǎn)。除此之外，影響氣體冷卻出入口溫度過高的原因還有冷卻管表面積聚污垢、冷卻管之間松動或破

裂等。

3 結(jié)語

綜上所述，本文主要對離心式壓縮機運行過程中軸承溫度過高、軸承振動幅度過大、氣體冷卻出入口溫度過高三個典型的問題進行研究，并分析產(chǎn)生問題的主要原因，以此為我國的石油化工企業(yè)今后的生產(chǎn)運作提供可行性參考。

參考文獻

[1]戴新西，賀運初，王大勇，等.大型往復壓縮機異常振動原因分析及處理[J].石油和化工設(shè)備，2006，12（14）.

[2]趙海力，王奉濤，宋魯濤，等.往復壓縮機十字頭銷載荷分析及其在故障診斷中的應(yīng)用[J].石油化工設(shè)備技術(shù)，2010，14（8）.

[3]張珊.機械密封環(huán)端面流體動壓槽的加工方法[J].流體機械，2010，28（3）.

[4]李澤豪，顧海明.往復壓縮機管道振動分析及減振措施[J].化工機械，2010，8（4）.

[5]肖德倉.天然氣往復壓縮機氣閥故障分析及診斷[J].油氣田地面工程，2012，5（8）.

（責任編輯：蔣建華）