【壓縮機(jī)網(wǎng)】1、引言

 

　　同煤廣發(fā)化學(xué)工業(yè)有限公司60萬(wàn)噸甲醇項(xiàng)目）現(xiàn)有年產(chǎn)60萬(wàn)噸甲醇、10萬(wàn)噸硫磺裝置，60萬(wàn)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(jī)是由高壓蒸汽透平驅(qū)動(dòng)的離心式壓縮機(jī)，該設(shè)備由沈陽(yáng)鼓風(fēng)機(jī)制造有限公司生產(chǎn)，壓縮機(jī)兩端外部密封采用的是JHON CRANE串聯(lián)式干氣密封，利用壓縮機(jī)出口氨作為密封氣。2015年4月壓縮機(jī)檢修時(shí)，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(gè)可以軸向浮動(dòng)的靜環(huán)和一個(gè)固定在軸套上的動(dòng)環(huán)組成。靜環(huán)背后有彈簧對(duì)其施加貼合作用力，動(dòng)環(huán)隨壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子做高速運(yùn)轉(zhuǎn)。密封的工作原理是流體靜壓力和流體動(dòng)壓力的平衡。高速旋轉(zhuǎn)的動(dòng)環(huán)產(chǎn)生粘性剪切力帶動(dòng)流體進(jìn)入流體動(dòng)力槽內(nèi)，由外徑向中心運(yùn)動(dòng)，密封壩提供流體阻力，節(jié)制氣體流向低壓端，于是氣體被壓縮壓力升高，密封面分開(kāi)，形成一定厚度的氣膜，約3μm。當(dāng)流體的靜壓力和彈簧的閉合力等于氣膜內(nèi)的開(kāi)啟力時(shí)，密封端面之間就形成了穩(wěn)定的間隙，于是密封實(shí)現(xiàn)非接觸運(yùn)轉(zhuǎn)。裝置干氣密封為中間帶迷宮的串聯(lián)式集裝式干氣密封，密封氣由兩種氣體組成，分別是0.6MPa氮?dú)狻?a href="http://www.bxrope.com" target="_blank" class="keylink">空分提供的高壓氮?dú)?.0MPa。靠壓縮機(jī)氣缸內(nèi)側(cè)的一級(jí)密封，由高壓氮密封，用粗濾器和精濾器過(guò)濾；中間的二級(jí)密封，用0.6MPa氮?dú)膺M(jìn)行密封；靠壓縮機(jī)氣缸外側(cè)的隔離氣，用氮?dú)饷芊猓粴飧變?nèi)的大量氮?dú)馐紫缺豢績(jī)?nèi)側(cè)的密封氮?dú)饷芊猓Ｓ嗤饴┑牡獨(dú)夂兔芊鈿饪扛邏旱獨(dú)鈦?lái)密封，為了防止?jié)櫥瓦M(jìn)入密封腔，在最外側(cè)用氮?dú)膺M(jìn)行密封。

 

　　3、氨壓縮機(jī)干氣密封泄漏情況

 

　　2015年4月27日，氨氣壓縮機(jī)檢修后開(kāi)車(chē)，當(dāng)轉(zhuǎn)速升至最低控制轉(zhuǎn)速7260r/min時(shí)，驅(qū)動(dòng)側(cè)一級(jí)放空流量指示從0上漲到2.5Nm3/h，現(xiàn)場(chǎng)轉(zhuǎn)子流量計(jì)打滿(mǎn)。由于一級(jí)放空采取的是就地排放，現(xiàn)場(chǎng)有氨味。5月4日，為了減少干氣密封的就地排放，將驅(qū)動(dòng)側(cè)一級(jí)放空改至氨放空總管進(jìn)行排放，氨污染有所減少，但還是有氨味，判斷為驅(qū)動(dòng)側(cè)二級(jí)放空泄漏的氨氣。由以上現(xiàn)象我們判斷氨氣壓縮機(jī)驅(qū)動(dòng)側(cè)干氣密封一級(jí)密封損壞，二級(jí)密封也可能損壞。2015年5月8日在進(jìn)行氮?dú)庵脫Q時(shí)，發(fā)現(xiàn)氨壓縮機(jī)缸體壓力下降很快，基本上無(wú)法保壓。

 

　　2015年5月9日，壓縮機(jī)開(kāi)車(chē)正常后，驅(qū)動(dòng)側(cè)一級(jí)放空仍然打滿(mǎn)，但測(cè)量現(xiàn)場(chǎng)二級(jí)放空管線外側(cè)溫度時(shí)，溫度很高，達(dá)到了60℃以上，此時(shí)判斷二級(jí)密封泄漏量有增大的趨勢(shì)，現(xiàn)場(chǎng)氨味比較大，也證明干氣密封泄漏量在增加。

 

　　4、停機(jī)拆檢情況

 

　　2015年5月18日裝置停車(chē)檢修，對(duì)氨氣壓縮機(jī)驅(qū)動(dòng)側(cè)密封件進(jìn)行了拆檢，同時(shí)對(duì)干氣密封過(guò)濾器濾芯進(jìn)行了拆檢、更換。

 

　　（1）氨氣壓縮機(jī)驅(qū)動(dòng)側(cè)干氣密封拆檢在拆檢時(shí)發(fā)現(xiàn)內(nèi)部已經(jīng)完全損壞，內(nèi)件在干氣密封腔體內(nèi)晃動(dòng)，相關(guān)彈簧全部失效，呈報(bào)廢性損壞；外腔有大量的碳環(huán)磨損的粉塵，呈泥狀；在干氣密封鎖緊螺母拆除時(shí)發(fā)現(xiàn)內(nèi)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(yùn)行導(dǎo)致老化；驅(qū)動(dòng)側(cè)徑向軸承拆除時(shí)有較嚴(yán)重的結(jié)垢和磨損現(xiàn)象，回裝的時(shí)候更換了新備件。

 

　　（2）干氣密封過(guò)濾芯拆檢本次檢修更換了干氣密封過(guò)濾芯，圖1為拆檢濾芯，左側(cè)為正常運(yùn)行時(shí)投用的濾芯，局部有鼓包，右側(cè)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(jìn)油

 

　　干氣密封系統(tǒng)包括三部分，即密封氣過(guò)濾單元、干氣密封泄漏監(jiān)測(cè)單元、密封隔離氣單元。其中密封隔離氣單元的作用是通過(guò)注入低壓氮?dú)饣騼x表空氣將干氣密封與軸承潤(rùn)滑油隔離，防止干氣密封受潤(rùn)滑油的污染。同時(shí)，隔離氣可將二級(jí)密封泄漏出的微量工藝氣體帶走排空。如果在正常運(yùn)行中隔離氣中斷或者在開(kāi)車(chē)過(guò)程中隔離氣投用滯后，會(huì)造成干氣密封進(jìn)油，引起密封面動(dòng)、靜環(huán)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(jī)內(nèi)介質(zhì)外泄，造成密封失效。4月18日檢修后隔離氣投用在潤(rùn)滑油升壓之前，所以不會(huì)出現(xiàn)由于隔離氣未投用導(dǎo)致干氣密封進(jìn)油，從而損壞干氣密封的情況。

 

　　5.2固體雜質(zhì)進(jìn)入干氣密封件

 

　　干氣密封在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，動(dòng)靜環(huán)間的氣膜層一般只有3～10um，如有異物或液體進(jìn)入密封間隙，會(huì)引起密封面損傷，表現(xiàn)在因摩擦使氣膜升溫，引起工藝氣體結(jié)焦或聚合，積聚填滿(mǎn)槽體，以致不能形成密封的氣膜，從而使密封面由非接觸變?yōu)榻佑|，產(chǎn)生干摩擦而發(fā)出強(qiáng)噪聲。因此在干氣密封中，氣體需經(jīng)過(guò)一組過(guò)濾芯，其過(guò)濾精度一般要在3um以下，當(dāng)氣體含濕量大時(shí)，還需設(shè)置干燥過(guò)濾芯，以保證密封氣體的干燥和潔凈。

 

　　5.3液態(tài)氨或者水進(jìn)入干氣密封件

 

　　液體對(duì)干氣密封的損害如同油對(duì)干氣密封的損害一樣，都會(huì)造成干氣密封所要求的剛性氣膜無(wú)法形成。氨氣壓縮機(jī)正常運(yùn)行時(shí)密封氣是從壓縮機(jī)出口過(guò)來(lái)的1.5MPa、100℃的氣氨，不可能產(chǎn)生液氨進(jìn)入干氣密封件。但在停車(chē)尤其是檢修停車(chē)時(shí)，如果來(lái)自出口的氣氨壓力較高，當(dāng)環(huán)境溫度達(dá)到氣氨的冷凝溫度時(shí)，會(huì)形成液氨，因此開(kāi)車(chē)時(shí)管線內(nèi)積蓄著液氨是實(shí)際存在的。

 

　　5.4 螺旋槽錯(cuò)誤安裝導(dǎo)致干氣密封件損壞

 

　　當(dāng)兩個(gè)密封的端面尺寸一致時(shí)，往往由于安裝原因，將兩端的密封裝反。對(duì)于單向運(yùn)轉(zhuǎn)的干氣密封，密封裝反就意味著密封相對(duì)于原設(shè)計(jì)反轉(zhuǎn)了，這樣就不能使旋轉(zhuǎn)的密封面內(nèi)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(cuò)誤造成密封失效的一種形式。目前常見(jiàn)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(jiàn)圖2），在氨氣壓縮機(jī)上所使用的是螺旋槽，單向的，如果安裝反了，會(huì)造成干氣密封無(wú)法形成剛性氣膜，從而瞬間損壞。而氨氣壓縮機(jī)從開(kāi)始開(kāi)車(chē)到最低控制轉(zhuǎn)速需要 70min左右時(shí)間，因此不會(huì)是安裝問(wèn)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(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，以確認(rèn)檢修效果。

 

　　6、改進(jìn)措施

 

　　6.1 加強(qiáng)干氣密封的日常維護(hù)

 

　　需要加強(qiáng)對(duì)干氣密封濾芯的維護(hù)。根據(jù)本次事故修改操作規(guī)程，規(guī)范干氣密封濾芯更換頻率、設(shè)定更換壓差數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)。以前堅(jiān)持以過(guò)濾芯壓差超標(biāo)為更換濾芯標(biāo)準(zhǔn)不太合適，將采用每半年更換一次或利用停車(chē)機(jī)會(huì)進(jìn)行濾芯檢查，若出現(xiàn)過(guò)濾芯壓差高現(xiàn)象，及時(shí)切換過(guò)濾芯進(jìn)行更換。

 

　　6.2加強(qiáng)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(shí)需要拆卸干氣密封管線，而這些管線如果保護(hù)不好、安裝不當(dāng)也會(huì)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(shí)對(duì)拆下的管線進(jìn)行封頭，安裝之前用氮?dú)膺M(jìn)行整體管線吹掃，用酒精進(jìn)行清洗然后再安裝，安裝前需要填寫(xiě)質(zhì)量確認(rèn)卡，由相關(guān)人員進(jìn)行簽字確認(rèn)。

 

　　6.3加強(qiáng)干氣密封修復(fù)件的質(zhì)量及安裝管理

 

　　干氣密封的修復(fù)一般要求專(zhuān)業(yè)廠家進(jìn)行修復(fù)，有著嚴(yán)格的檢修程序及質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)，檢修好的干氣密封需要進(jìn)行試漏實(shí)驗(yàn)并打開(kāi)檢查。目前我公司對(duì)于重要的干氣密封修復(fù)件都會(huì)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)檢查驗(yàn)收，一般由保運(yùn)部組織使用部門(mén)進(jìn)行聯(lián)合驗(yàn)收。

 

　　7、結(jié)語(yǔ)

 

　　干氣密封在運(yùn)行過(guò)程中不可避免的會(huì)出現(xiàn)這樣那樣的故障，但只要我們查找出其中的原因，提出針對(duì)性的改進(jìn)措施，精心操作，我們就一定能夠使用好干氣密封。

 

　　參考文獻(xiàn)：

 

　　[1]邢桂坤，邵晨，范吉全.干氣密封在合成氨尿素裝置中的運(yùn)用及注意事項(xiàng)[J].化工設(shè)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(shù)在大型化肥裝置上的運(yùn)用[J].化肥工業(yè)，2013，40（2）：39-40.