【壓縮機網】1、引言

　　離心式壓縮機的密封分內密封、外密封兩種。內密封的作用是防止氣體在級間倒流，如輪蓋處的輪蓋密封，隔板和轉子間的隔板密封；外密封的設置是為了減少和杜絕機器內部的氣體向外泄漏，或外界空氣竄入機器內部，如機器端的密封。即是迷宮密封和干氣密封。

　　目前，國內大多數長輸管道壓氣站壓縮機都采用干氣密封作為主要密封系統。干氣密封主要有以下優點：（1）端面非接觸，使用壽命較長，并且具有很高的可靠性；（2）密封時的功耗低，對于節約能源具有重要意義；（3）不需要龐大的密封油系統，占有空間??；（4）對工藝回路的污染小；（5）運行和日常維護成本低。

　　2、干氣密封

　　干氣密封組件安裝在轉子上，機組運行時隨轉子一起旋轉，故靜環、動環端面均為環形平面。如圖5示，當動環旋轉時，將密封氣周向吸入螺旋槽內，由外徑朝向中心，徑向方向朝著密封堰流動，而密封堰起著阻擋氣體流向中心的作用，于是氣體被壓縮引起壓力升高，此氣體膜層壓力企圖推開密封，形成要求的氣膜。此平衡間隙或膜厚h典型值為3。這樣，被密封氣體壓力和彈簧力與氣體靜力荷載達到力平衡，使氣膜具有良好的彈性即氣膜剛度高，形成穩定的運轉并防止密封面相互接觸，同時具有良好剛度的氣膜可有效的阻止介質的泄漏。另外，由于氣膜厚度非常小，泄漏出的氣體量也非常小。

　　3、氣質條件

　　目前澀寧蘭干氣的供給途徑有3種來源：

　?。?）壓縮機出口匯管；

　　（2）備用氮氣系統；

　　（3）機組正常啟動之后，來自壓縮機出口處。

　　以上3種氣體任意一種氣體在干氣密封流程中依次通過干氣密封過濾器、加熱器、調壓閥，然后進入到壓縮機的驅動端與非驅動端干氣密封組件。另外，在加熱器之后加裝保溫層和電伴熱，目的是保持干氣溫度防止液態物質析出破壞干氣密封系統。

　　4、干磨故障

　　干磨現象多發于啟機階段，同時如果干磨現象不在短時間內消除，極易引發干氣密封進出口排氣壓差低，z*終導致停機。

　　在壓縮機啟機進出口還未建立壓差時（即：壓縮機處于空載狀態，對天然氣沒有起壓縮作用），此時干氣密封系統已經投入使用，而此時干氣氣源來自于壓縮機出口和出口匯管，在經過圖2的流程之后，干氣進入到壓縮機的驅動端與非驅動端的A口（干氣進口孔），進而開始工作。此時，在工藝氣與干氣的迷宮密封交匯處，不存在壓差的關系（迷宮密封右側工藝氣為來自平衡管天然氣，壓力為壓縮機進口壓力），存在著工藝氣向干氣方向溢流的現象或者是干氣全部流向壓縮機內部（這種現象不會因為氣質差把雜質帶入干氣密封）。另外，調壓閥的作用只能是向低的方向調壓，如圖3所示。

　　同時，由于壓差未建立，導致在動環與靜環之間由于壓力的關系無法建立，使得彈簧的彈力和流體的靜力荷載把靜環壓在動環上，在這一段時間之內動環與靜環一直處于接觸狀態，在機組啟機到壓差建立的這段時間內，動環的旋轉與靜環的接觸是沒有間隙的，也就是干磨狀態，如圖4所示。如圖5所示，當壓縮機在運轉的時候，這種狀態會嚴重地損壞動環上的凹槽，凹槽的深度達不到產生足夠氣膜的要求，使得動靜環之間密封失效，z*終導致干氣密封系統失效。另外一方面，由于工藝氣的竄入，可能會帶入一些固體顆粒、液態烴類，這也會導致動靜環之間的密封損壞，達不到z*終的密封效果。但是，這種干磨的情況會在機組啟動之后消失，也就是壓縮機進出口壓差建立，干氣壓差建立的時候。

　　5、危害分析

　　根據干磨現象分析，得出以下幾種常見故障。

　　5.1 倒流現象

　　倒流現象指的是工藝氣竄入到干氣密封系統中，產生一定破壞的現象。在壓縮機組啟動時，由于密封管線充壓速度略低于壓縮機殼體內的充壓速度，會造成壓縮機殼體內的氣體通過迷宮密封倒流到干氣密封裝置區域，工藝天然氣中未經過濾的雜質也可能隨倒流的天然氣進入干氣密封裝置。從圖1來看是圖右側的工藝氣在壓力差的作用下經過迷宮密封，進入到干氣密封系統。長期多次對干氣密封裝置的污染，導致其z*終失效。

　　5.2 干氣密封進出口排氣壓差低報警

　　在機組正常帶載之后，干磨現象會因為壓差的建立逐漸消失。在機組控制系統中，帶載之后允許一段時間的壓差建立（正常情況下進出口排氣壓差在300 kPa左右），超過這段時間如果還沒有建立壓差有可能引起報警停機。這也是干磨造成的一個較大影響。

　　5.3 排氣量增加、內部雜質變多

　　排氣量增加和雜質的增多都是因為倒流的原因。對于排氣量，正常情況下一次排氣流量驅動端和非驅動端都應該小于7kg/h，壓力小于300kPa。

　　在倒流發生時，工藝氣竄入干氣密封系統腔體內部，干氣也在進氣，此時二者壓差相差不大，排氣口只能是從動靜環之間，即使現在是干磨狀態，也會因為壓力較高，大量氣體從動靜環之間流走，導致排氣量顯著增加。一旦一次排氣量超過停機值，將會發生停機報警，導致機組停機。

　　對于內部雜質增多，主要是由于氣質原因，工藝氣竄入干氣密封系統內部，將雜質也一并帶入到干氣密封系統內部，在拐角處、細縫處這些雜質就會聚集。長此以往，雜質越積越多，z*終會使得動環凹槽被填滿，整個腔體內部被填滿，干氣通過能力大大降低。

　　5.4 干氣密封系統損壞

　　較以上兩種現象，z*為嚴重的結果就是干氣密封系統的損壞。

　　對于干磨現象，導致干氣密封被損壞的直接原因就是動靜環直接接觸磨損，導致動環表面的凹槽被磨平。在正常干氣密封擺脫干磨狀態之后，會因為凹槽的缺失導致氣膜無法建立，無法起到密封作用。進一步來講，如果氣膜無法建立，動靜環之間就無法建立正常的平衡狀態，z*終導致干氣的損壞。干磨無法避免，所以必須采取一定的方法避免干磨現象加劇。

　　對于倒流現象，z*為直接的原因導致干氣密封系統被破壞是干氣氣質的原因。如果氣質不干凈，雜質較多，將會因為倒流現象將這些雜質帶入到干氣密封系統的內部，在拐角處、細縫處這些雜質就會聚集，長此以往，雜質越積越多。z*終會使得動環凹槽被填滿，整個腔體內部被填滿，干氣通過能力大大降低。所以這種破壞情況倒流是原因，氣質不好是根本。

　　6、改進措施

　　澀寧蘭整條線上的干氣都是直接采用工藝氣作為干氣氣源，由于青海氣田氣質較好，如果倒流發生，即使是工藝氣竄入到干氣密封系統內部，也不會產生較大的破壞。

　　這里需要注意是，如果因為氣田設備原因，導致氣體處理不干凈，可能會因為干磨現象存在，導致液態水、固體顆粒等進入到干氣密封系統，整個干氣密封系統就會癱瘓。下面就干磨等給出一些如下措施：

　　6.1 加載時間

　　機組正常啟機執行啟機順序到加載這段時間都是一樣，無法改變，這一段時間干氣密封也正處于干磨狀態。在啟機準備帶載時，使用自動帶載方式，使壓縮機的負荷速度更快。在NGP達到85%左右，將加載方式由自動改為手動（有些設置自動加載至85%），這樣能夠有效縮短加載時間，有利于壓縮機進出口壓差能夠迅速建立。

　　6.2 啟機次數

　　為避免干氣密封系統出現以上的現象，減少啟機次數也是一個有效的措施。非計劃停機、非故障停機盡量減少啟機次數。同時，如果需要切換機組時，先讓備用機組啟機（運行機組先不要卸載），準備帶載，這個過程保證了干氣密封干氣壓力高于平衡管壓力，干磨、倒流等現象不會發生。待啟機成功準備帶載時，先卸掉運行機組負荷，然后停機，卸掉之后再讓備用機組帶載。s*先保證機組不會因為流量小發生喘振現象；其次保證干氣密封氣源有足夠壓力。

　　6.3 西氣東輸經驗

　　相比于澀寧蘭，西氣東輸對干氣密封系統做了如下改進：

　?。?）采用一個增壓裝置，在正常運行時此增壓裝置不工作。在啟機時，投入使用，可以有效增加干氣壓差，保證在啟機階段也不會產生干磨現象；另外一方面，壓差的建立也不會產生倒流現象，可以有效的防止干氣密封系統因為氣質差而被破壞。如圖6所示。

　?。?）設置單獨的氮氣干氣氣源，氮氣也是在啟機時使用，同時氮氣也配備有增壓裝置（或者氮氣壓力也能夠滿足干氣壓差的條件），正常啟機之后，氮氣退出使用，工藝氣為干氣氣源投入使用。