【壓縮機網】1、引言

 

　　同煤廣發化學工業有限公司60萬噸甲醇項目）現有年產60萬噸甲醇、10萬噸硫磺裝置，60萬噸甲醇裝置的酸脫工序采用的是linde LTMW(低溫甲醇洗)工藝。其中氨氣壓縮機是由高壓蒸汽透平驅動的離心式壓縮機，該設備由沈陽鼓風機制造有限公司生產，壓縮機兩端外部密封采用的是JHON CRANE串聯式干氣密封，利用壓縮機出口氨作為密封氣。2015年4月壓縮機檢修時，更換了兩端干氣密封。

 

　　2、干氣密封的工作原理

 

　　干氣密封單元一般由一個可以軸向浮動的靜環和一個固定在軸套上的動環組成。靜環背后有彈簧對其施加貼合作用力，動環隨壓縮機轉子做高速運轉。密封的工作原理是流體靜壓力和流體動壓力的平衡。高速旋轉的動環產生粘性剪切力帶動流體進入流體動力槽內，由外徑向中心運動，密封壩提供流體阻力，節制氣體流向低壓端，于是氣體被壓縮壓力升高，密封面分開，形成一定厚度的氣膜，約3μm。當流體的靜壓力和彈簧的閉合力等于氣膜內的開啟力時，密封端面之間就形成了穩定的間隙，于是密封實現非接觸運轉。裝置干氣密封為中間帶迷宮的串聯式集裝式干氣密封，密封氣由兩種氣體組成，分別是0.6MPa氮氣、空分提供的高壓氮氣8.0MPa。靠壓縮機氣缸內側的一級密封，由高壓氮密封，用粗濾器和精濾器過濾；中間的二級密封，用0.6MPa氮氣進行密封；靠壓縮機氣缸外側的隔離氣，用氮氣密封；氣缸內的大量氮氣首先被靠內側的密封氮氣密封，剩余外漏的氮氣和密封氣靠高壓氮氣來密封，為了防止潤滑油進入密封腔，在最外側用氮氣進行密封。

 

　　3、氨壓縮機干氣密封泄漏情況

 

　　2015年4月27日，氨氣壓縮機檢修后開車，當轉速升至最低控制轉速7260r/min時，驅動側一級放空流量指示從0上漲到2.5Nm3/h，現場轉子流量計打滿。由于一級放空采取的是就地排放，現場有氨味。5月4日，為了減少干氣密封的就地排放，將驅動側一級放空改至氨放空總管進行排放，氨污染有所減少，但還是有氨味，判斷為驅動側二級放空泄漏的氨氣。由以上現象我們判斷氨氣壓縮機驅動側干氣密封一級密封損壞，二級密封也可能損壞。2015年5月8日在進行氮氣置換時，發現氨壓縮機缸體壓力下降很快，基本上無法保壓。

 

　　2015年5月9日，壓縮機開車正常后，驅動側一級放空仍然打滿，但測量現場二級放空管線外側溫度時，溫度很高，達到了60℃以上，此時判斷二級密封泄漏量有增大的趨勢，現場氨味比較大，也證明干氣密封泄漏量在增加。

 

　　4、停機拆檢情況

 

　　2015年5月18日裝置停車檢修，對氨氣壓縮機驅動側密封件進行了拆檢，同時對干氣密封過濾器濾芯進行了拆檢、更換。

 

　　（1）氨氣壓縮機驅動側干氣密封拆檢在拆檢時發現內部已經完全損壞，內件在干氣密封腔體內晃動，相關彈簧全部失效，呈報廢性損壞；外腔有大量的碳環磨損的粉塵，呈泥狀；在干氣密封鎖緊螺母拆除時發現內部有較多的油，該部位的 O形圈因干氣密封大量泄漏及高溫條件下運行導致老化；驅動側徑向軸承拆除時有較嚴重的結垢和磨損現象，回裝的時候更換了新備件。

 

　　（2）干氣密封過濾芯拆檢本次檢修更換了干氣密封過濾芯，圖1為拆檢濾芯，左側為正常運行時投用的濾芯，局部有鼓包，右側下方為備用濾芯，投用的濾芯及備用濾芯都被污染，原本為白色變成了黃黑色。

 

 

　　5、故障原因分析

 

　　5.1干氣密封件進油

 

　　干氣密封系統包括三部分，即密封氣過濾單元、干氣密封泄漏監測單元、密封隔離氣單元。其中密封隔離氣單元的作用是通過注入低壓氮氣或儀表空氣將干氣密封與軸承潤滑油隔離，防止干氣密封受潤滑油的污染。同時，隔離氣可將二級密封泄漏出的微量工藝氣體帶走排空。如果在正常運行中隔離氣中斷或者在開車過程中隔離氣投用滯后，會造成干氣密封進油，引起密封面動、靜環的粘合，密封面上不能形成要求厚度的剛性氣膜，從而阻止機內介質外泄，造成密封失效。4月18日檢修后隔離氣投用在潤滑油升壓之前，所以不會出現由于隔離氣未投用導致干氣密封進油，從而損壞干氣密封的情況。

 

　　5.2固體雜質進入干氣密封件

 

　　干氣密封在運轉時，動靜環間的氣膜層一般只有3～10um，如有異物或液體進入密封間隙，會引起密封面損傷，表現在因摩擦使氣膜升溫，引起工藝氣體結焦或聚合，積聚填滿槽體，以致不能形成密封的氣膜，從而使密封面由非接觸變為接觸，產生干摩擦而發出強噪聲。因此在干氣密封中，氣體需經過一組過濾芯，其過濾精度一般要在3um以下，當氣體含濕量大時，還需設置干燥過濾芯，以保證密封氣體的干燥和潔凈。

 

　　5.3液態氨或者水進入干氣密封件

 

　　液體對干氣密封的損害如同油對干氣密封的損害一樣，都會造成干氣密封所要求的剛性氣膜無法形成。氨氣壓縮機正常運行時密封氣是從壓縮機出口過來的1.5MPa、100℃的氣氨，不可能產生液氨進入干氣密封件。但在停車尤其是檢修停車時，如果來自出口的氣氨壓力較高，當環境溫度達到氣氨的冷凝溫度時，會形成液氨，因此開車時管線內積蓄著液氨是實際存在的。

 

　　5.4 螺旋槽錯誤安裝導致干氣密封件損壞

 

　　當兩個密封的端面尺寸一致時，往往由于安裝原因，將兩端的密封裝反。對于單向運轉的干氣密封，密封裝反就意味著密封相對于原設計反轉了，這樣就不能使旋轉的密封面內形成有效的氣膜，造成密封干摩擦燒損，這主要是由于安裝錯誤造成密封失效的一種形式。目前常見的單向密封面的有弧形槽、螺旋槽、人字形槽，雙向密封面的有矩形槽、T形槽、燕尾形槽（見圖2），在氨氣壓縮機上所使用的是螺旋槽，單向的，如果安裝反了，會造成干氣密封無法形成剛性氣膜，從而瞬間損壞。而氨氣壓縮機從開始開車到最低控制轉速需要 70min左右時間，因此不會是安裝問題，而且約翰·克蘭型干氣密封都需要派使用單位人員參與現場測試，以確認檢修效果。

 

　　6、改進措施

 

　　6.1 加強干氣密封的日常維護

 

　　需要加強對干氣密封濾芯的維護。根據本次事故修改操作規程，規范干氣密封濾芯更換頻率、設定更換壓差數據標準。以前堅持以過濾芯壓差超標為更換濾芯標準不太合適，將采用每半年更換一次或利用停車機會進行濾芯檢查，若出現過濾芯壓差高現象，及時切換過濾芯進行更換。

 

　　6.2加強干氣密封的檢、維修管理

 

　　檢修也是造成干氣密封污染的原因之一，因此要格外重視。檢修時需要拆卸干氣密封管線，而這些管線如果保護不好、安裝不當也會造成干氣密封被污染，從而損壞干氣密封。目前采用的方式是檢修時對拆下的管線進行封頭，安裝之前用氮氣進行整體管線吹掃，用酒精進行清洗然后再安裝，安裝前需要填寫質量確認卡，由相關人員進行簽字確認。

 

　　6.3加強干氣密封修復件的質量及安裝管理

 

　　干氣密封的修復一般要求專業廠家進行修復，有著嚴格的檢修程序及質量驗收標準，檢修好的干氣密封需要進行試漏實驗并打開檢查。目前我公司對于重要的干氣密封修復件都會進行現場檢查驗收，一般由保運部組織使用部門進行聯合驗收。

 

　　7、結語

 

　　干氣密封在運行過程中不可避免的會出現這樣那樣的故障，但只要我們查找出其中的原因，提出針對性的改進措施，精心操作，我們就一定能夠使用好干氣密封。

 

　　參考文獻：

 

　　[1]邢桂坤，邵晨，范吉全.干氣密封在合成氨尿素裝置中的運用及注意事項[J].化工設備與管道，2010，47（6）：42-43.

　　[2]張錫德，邵士銘，阿不都熱合木·托乎提，等.干氣密封技術在大型化肥裝置上的運用[J].化肥工業，2013，40（2）：39-40.