預(yù)加氫壓縮機(jī)填料密封泄漏的解決方法

路則超

（中國石化青島煉油化工有限責(zé)任公司，山東 青島 266500）

預(yù)加氫壓縮機(jī)于2008年投入運(yùn)行，運(yùn)行時(shí)填料存在輕微泄漏，拆檢發(fā)現(xiàn)填料盒外部存在大量粉末，填料環(huán)、活塞桿磨損嚴(yán)重。填料環(huán)與活塞桿接觸部位磨損明顯，已無法繼續(xù)使用，活塞桿表面存在明顯的軸向劃痕，無法滿足活塞桿表面粗糙度Ra0.2~0.4μm要求。

填料環(huán)和活塞桿磨損后，無法達(dá)到密封效果，導(dǎo)致密封泄漏。根據(jù)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，此填料密封可靠性較低，填料環(huán)磨損較快，填料運(yùn)行壽命1 a左右，遂決定對(duì)填料結(jié)構(gòu)改進(jìn)。

1 填料密封結(jié)構(gòu)

填料由節(jié)流套、節(jié)流環(huán)、阻流環(huán)、若干個(gè)填料小室以及壓蓋等組成。在靠近氣缸側(cè)的第1檔是節(jié)流套，內(nèi)裝節(jié)流環(huán)。接筒側(cè)為壓蓋，與氣缸的填料腔聯(lián)接，壓緊每組填料。每個(gè)填料小室內(nèi)裝1組填料，每組填料包括波形彈簧、元件、鎖閉環(huán)、密封環(huán)、阻流環(huán)。鎖閉環(huán)和密封環(huán)用填充CRPTFE制成，以拉伸彈簧將其箍住。運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)主要依靠節(jié)流后的氣體壓力使其緊箍于活塞桿，從而達(dá)到密封氣體的目的［1］。填料盒的結(jié)構(gòu)見圖1。

2 泄漏原因分析

2.1 密封組件結(jié)構(gòu)繁瑣

發(fā)生泄漏的填料主密封由阻流環(huán)、六瓣斜口密封環(huán)、徑向環(huán)、元件、波形彈簧組成，結(jié)構(gòu)比較繁瑣，波形彈簧起到壓緊密封環(huán)的作用，壓縮機(jī)運(yùn)行時(shí)密封組件在活塞桿的軸向運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)下不斷在填料室內(nèi)浮動(dòng)，會(huì)對(duì)波形彈簧的強(qiáng)度和彈力產(chǎn)生一定影響，波形彈簧如果發(fā)生變形或者彈力失效容易使密封環(huán)卡澀和磨損，直接影響密封效果。

填料盒的結(jié)構(gòu)見圖1，主密封結(jié)構(gòu)見圖2。

圖1 填料盒結(jié)構(gòu)

圖2 主密封組合

氮?dú)饷芊猸h(huán)由6瓣斜口密封環(huán)、徑向環(huán)、元件、波形彈簧組成，同樣是比較繁瑣的組合，在運(yùn)行中容易出現(xiàn)卡澀和磨損，可靠性較低，其結(jié)構(gòu)見圖3。

圖3 氮?dú)饷芊饨M合

2.2 填料盒氮?dú)饷芊庵挥?組

填料盒的氮?dú)馓盍现挥?組，氮?dú)獬淙牒罂赡苤苯訌牡獨(dú)馓盍蟼?cè)直接流向壓縮機(jī)接筒側(cè)，在氮?dú)庾⑷肓坑邢薜那闆r下，無法形成穩(wěn)定的氮?dú)鈮毫ΡＷo(hù)，阻止氣體外泄。如果氮?dú)馓盍鲜В敲吹獨(dú)馓盍蠈⑹プ饔茫绊懨芊獾姆€(wěn)定運(yùn)行。

2.3 節(jié)流環(huán)結(jié)構(gòu)不合理

填料盒高壓側(cè)設(shè)置節(jié)流環(huán)，節(jié)流環(huán)內(nèi)孔結(jié)構(gòu)為螺旋線結(jié)構(gòu)，且節(jié)流環(huán)與活塞桿之間間隙較大。此結(jié)構(gòu)適用于軸向旋轉(zhuǎn)密封位置使用，在往復(fù)式結(jié)構(gòu)密封效果往往不理想，無法起到節(jié)流減壓的作用，使高壓或高流量氣體直接沖擊密封組件［2］。

2.4 填料冷卻效果不好

填料盒的冷卻對(duì)密封環(huán)的運(yùn)行至關(guān)重要［3］，此臺(tái)壓縮機(jī)雖然采用有油潤滑，但潤滑油帶走的熱量極為有限，填料冷卻水通道小，冷卻水流速低，在水質(zhì)不好的情況下容易結(jié)垢，影響冷卻效果，導(dǎo)致填料部分溫度升高，影響密封環(huán)運(yùn)行壽命。

3 采取的措施

3.1 改進(jìn)密封組件結(jié)構(gòu)和材質(zhì)

改進(jìn)后主密封由阻流環(huán)、斜口密封環(huán)、鎖閉環(huán)組成。斜口密封環(huán)、鎖閉環(huán)材料由CRPTFE改為RPTFE，阻流環(huán)為錫青銅6-6-3材料，增強(qiáng)了密封組件的潤滑性和耐磨性。彈簧為17-7PH材料，提升了彈簧的使用壽命。改進(jìn)后主密封結(jié)構(gòu)見圖4。

圖4 改進(jìn)后主密封組合

氮?dú)饷芊庥?件斜口密封環(huán)、1件阻流環(huán)組成。斜口密封環(huán)材料同樣由CRPTFE改為RPTFE，阻流環(huán)為錫青銅6-6-3材料，彈簧為17-7PH材料，提升了使用性能。改進(jìn)后氮?dú)饷芊庖妶D5。

圖5 改進(jìn)后氮?dú)饷芊饨M合

3.2 增加1組氮?dú)饷芊?/h3>

在原有氮?dú)饷芊饣A(chǔ)上，增加1組氮?dú)饷芊饨M件，充氮口設(shè)置在2組氮?dú)饷芊庵虚g，如此氮?dú)獬淙牒笤?組氮?dú)饷芊庵虚g形成1個(gè)正壓的氮?dú)饷芊饪臻g，可以阻止工藝氣體外泄［4］。

3.3 改進(jìn)節(jié)流環(huán)結(jié)構(gòu)

節(jié)流環(huán)結(jié)構(gòu)改為迷宮結(jié)構(gòu)，端面加工減壓槽，并縮短了節(jié)流環(huán)軸向長度。材料選擇RPTFE，增強(qiáng)自潤滑和耐磨性能。改進(jìn)后的密封結(jié)構(gòu)見圖6。

圖6 改造后節(jié)流環(huán)結(jié)構(gòu)

3.4 改進(jìn)填料冷卻方式見

填料冷卻結(jié)構(gòu)改進(jìn)為水套形式，加大了冷卻面積，消除了原結(jié)構(gòu)通道小，容易結(jié)垢，影響冷卻效果的缺陷［5］。

填料冷卻結(jié)構(gòu)改進(jìn)后，冷卻水回水溫度降低了5℃，填料位置溫度降低了15℃，效果明顯。

3.5 增加活塞桿耐磨性

該機(jī)組在使用陶瓷噴涂活塞桿期間填料泄漏，拆檢發(fā)現(xiàn)活塞桿表面涂層脫落，分析活塞桿表面陶瓷噴涂存在質(zhì)量問題。之后將活塞桿表面重新做滲氮處理，滿足了對(duì)粗糙度的要求，同時(shí)保證了耐磨性。另外，每次檢修必須對(duì)活塞桿表面粗糙度和硬度檢查［6］，硬度要在HRC50以上，粗糙度在Ra0.2~0.4μm。

3.6 加強(qiáng)工藝介質(zhì)過濾和脫液

工藝介質(zhì)中的灰塵、焦油、水分等進(jìn)入氣缸會(huì)造成密封組件、氣缸和活塞桿的磨損［7］。尤其是介質(zhì)中既帶灰塵又帶液，會(huì)加劇密封磨損，縮短密封壽命。壓縮機(jī)過濾器前后差壓超過0.1 MPa就需要清理過濾器，控制壓縮機(jī)入口分液罐液位不超過5%，壓縮機(jī)入口緩沖罐每3個(gè)月脫液檢查1次，避免壓縮機(jī)帶液和其它雜質(zhì)。

3.7 加強(qiáng)填料泄漏監(jiān)控

為避免密封泄漏氣排至大氣，將泄漏氣管線流程由排大氣改至火炬線，并在火炬氣緩沖罐安裝精密壓力表，隨時(shí)監(jiān)控泄漏情況。當(dāng)密封泄漏量增大時(shí)，壓力表指示會(huì)上升，方便巡檢和監(jiān)控［3］。

4 結(jié)束語

（1）壓縮機(jī)填料密封泄漏的主要原因是填料結(jié)構(gòu)不合理導(dǎo)致的填料環(huán)、活塞桿的快速磨損。

（2）主密封結(jié)構(gòu)由阻流環(huán)、六瓣斜口密封環(huán)、徑向環(huán)、元件、波形彈簧改為阻流環(huán)、斜口密封環(huán)、鎖閉環(huán)組成的結(jié)構(gòu)，化繁為簡，減小了運(yùn)行過程中密封件的卡澀和磨損。

（3）填料環(huán)材質(zhì)選用潤滑和耐磨性能好的RPTFE材料，可提高密封的運(yùn)行壽命。

（4）填料盒節(jié)流環(huán)改為迷宮結(jié)構(gòu)、增加氮?dú)饷芊?、加?qiáng)填料冷卻、加強(qiáng)工藝介質(zhì)的過濾和脫液的方法可改善填料密封的運(yùn)行狀況。

（5）填料結(jié)構(gòu)改進(jìn)后取得較好效果，可為往復(fù)壓縮機(jī)填料泄漏問題處理和密封改進(jìn)提供借鑒。