压缩机干气密封系统改进与优化

刘大军

摘 要：煤化工是以煤炭为原料通过一系列的物理或是化学反应将煤炭转化为多种可广泛应用于能源、化工生产的生产技术。甲醇是煤化工生产所获得的重要的产物之一，在煤化工生产的过程中转化反应生成的合成气通过压缩机提压来为甲醇的生产转化提供合适的生产条件。压缩机作为一种重要的生产机械，主要采用旋转密封来避免进入压缩机中的合成气（一氧化碳、氢气）泄漏到空气中，造成环境污染。该文在分析压缩机密封系统失效原因的基础上对如何做好压缩机密封系统的优化改进进行了分析阐述。

关键词：压缩机；密封系统；失效

中图分类号：TE974 文献标志码：A

0 前言

干气密封是一种应用于压缩机密封的新型密封方式，相较于普通接触式机械密封在各方面都得到了极大程度地改进，并已经成了大多数离心式压缩机的首选轴封方式。干气密封虽然在各方面都得到了优化，但是在实际的生产应用中其故障率仍然较高。为确保压缩机密封系统能够获得良好的密封效果，需要对干气密封所存在的问题进行分析并进行针对性的优化，用以提高压缩机的使用效果。

1 压缩机干气密封系统失效原因分析

压缩机干气密封系统损坏现象可以分为2种类型：1）极端异常轴向力所导致的压缩机干气密封系统损坏。压缩机干气密封系统在压缩机运行过程中将承受来自于轴向和径向的复杂作用力。离心式压缩机运行过程中其内部的止推轴承将承受来自于压缩机内多余的转子轴向力，止推轴承主要用于限制转子的轴向窜动确保转子能够在压缩机缸体中的轴向位置。止推轴承所承受的额外轴向力将加速止推轴承的磨损影响压缩机干气密封系统的密封效果。通过对损坏压缩机干气密封系统进行拆解后发现，压缩机干气密封系统在承受来自于压缩机的复杂轴向力的作用下将导致止推盘锁母变形，导致止推盘无法在装配位置发挥其应有的作用，导致多余轴向推力无法得到有效的抵消，而过量的轴推力将使转子继续向高压段进口窜动，从而使压缩机干气密封系统的密封效果受到了进一步的影响。以某型号的压缩机干气密封系统为例，压缩机干气密封系统在运动过程中将会受到复杂外力的作用使压缩机干气密封系统内部的动、静环在停车过程中产生接触，影响压缩机干气密封系统的密封效果。2）压缩机干气密封系统失效的现象不仅有压缩机干气密封系统损坏失效方面的，压缩机干气密封系统泄漏量异常增大也是压缩机干气密封系统失效的重要现象之一。造成压缩机干气密封系统泄漏量异常增大的原因主要集中在压缩机干气密封系统的密封面受损、密封用O型圈破损老化失效等两大方面。在压缩机干气密封系统运行过程中，如果压缩机干气密封一次密封气供气不足将导致未经过滤的工艺气顺着梳齿密封进入干气密封工作区域中，工艺气的逆向进入将带来诸多的杂质影响密封。尤其是当压缩机跳车时，压缩机干气密封供气压差将瞬间降低至0 MPa，密封的工艺气将大量的反向涌入压缩机干气密封一次供气腔室内，并带着主动杂质颗粒或是液体等进入密闭腔室内，导致压缩机干气密封系统受损。O型圈主要用于避免压缩机中的密封气泄漏进入大气中，是一种重要的密封组件。O型圈在长期的使用中将老化破损进而直接影响压缩机干气密封系统的密封效果，压缩机中的密封气将不经过动、静面直接漏入下游低压管线中，造成密封气泄漏量的异常升高，影响压缩机的正常运行。压缩机转子密封结构图如图1所示。

2 压缩机干气密封系统的优化改进

2.1 消除压缩机运行中所产生的异常轴向力

通过对压缩机平衡管出口处的内缸壁进行增扩，增大间隙将能够有效降低压缩机干气密封系统在正常工况条件下的平衡管压差，从而使压缩机平衡管压差问题得到了根本性的解决，避免了压缩机紧急停车时所产生的巨大轴向力直接作用于止推轴承，提高了止推轴承的使用寿命；除了对压缩机平衡管缸壁处进行改进外，还需对壓缩机干气密封系统的一次供气气源进行改造，用以确保在压缩机干气密封系统在工作时能够提供充足的气压，避免未经净化的工艺气进入压缩机的密封端面中。在对压缩机干气密封系统一次气源的改进中，在压缩机高压缸和低压缸密封气系统中各增加一个增压机总成，使压缩机干气密封系统能够在压缩机工作过程中获得良好的密封效果；增加一次气就地排放装置。在压缩机干气密封系统中加装干气密封供气管线电伴热装置，并将温度控制在95 ℃，用以保证压缩机干气密封系统供气温度始终处于露点温度之上，降低了压缩机干气密封系统密封带液的风险。增设压缩机干气密封供气腔室导淋，可以更好的对压缩机干气密封系统工作过程中的一次供气气质进行检查，避免一次供气中形成带液供入破坏压缩机干气密封系统动、静环之间的气膜，保护压缩机干气密封系统。

2.2 改进压缩机干气密封系统工作操作方式

为提高压缩机干气密封系统的使用寿命应当尽量做好压缩机的合理使用.在压缩机的开、停车阶段加强对压缩机干气密封系统中的一次供气气墙室导淋排液的检查，确保一次进气气源品质，保证压缩机的正常运行。压缩机干气密封系统在500 r/min以上运行有利于在动静环之间形成稳定的间隙，既避免了动静环之间的摩擦损耗同时加高的转速也有利于压缩机干气密封的动静面打开。在压缩机干气密封系统启动的过程中需要注意密封气一次气、二次气、隔离气的投用顺序，避免因操作不当而影响压缩机干气密封系统的使用效果。操作时应首先投用一次气供气，之后使用二次气，通过上述操作可以有效地避免产生与压缩机正常工作时工作压力相反的力量，实现对于O型圈的保护。在压缩机缸体内需要首先投用干气密封供气在内部建立起足够的压力差。

3 结语

压缩机干气密封系统能够在大型甲醇制备过程中发挥出良好的密封效果，应当积极做好干气密封的研究与应用.该文在分析压缩机干气密封系统失效原因的基础上对如何做好压缩机干气密封系统的改进优化，提高压缩机干气密封系统的工作效率进行分析介绍。

参考文献

[1]杨烨，渠建儒.离心式压缩机干气密封系统常见故障分析[J].天然气与石油，2015，33（3）：87-89.

[2]张书波.离心压缩机干气密封系统泄漏的全面分析[J].设备管理与维修，2013（2）：63-64.