富气离心压缩机的干气密封改造

黄步云

【摘 要】本文从富气离心压缩机出发，先对其密封结构以及现存问题作了介绍，而后探析了轴端梳齿密封伴有的缺陷，并对双端面干气密封相关原理、结构以及测控系统等进行阐述，以期为推进干气密封的有效改造作出贡献。

【关键词】富气离心压缩机；干气密封；改造

离心压缩机过去通常借助蒸汽阻塞进行密封，但压缩机会因逐步使用而出现蒸汽富气的泄露，进而造成润滑油、调速油等受到污染，导致机器构件等遭到腐蚀。因此，必须推动蒸汽阻塞形式的密封向着双端面干式气体密封转变，为提升密封效果以及经济效益夯实基础。

一、压缩机原轴封基本概述

1、原轴封简介

过去压缩机依靠蒸汽阻塞进行密封，该方式主要是用蒸汽来充当阻塞流体，进而实现密封效果。首先需由主密封腔进行蒸汽的适当注入，而后通过梳齿分成两路，其中一路是阻挡瓦斯气，并进入到机内，另一路则是和些许瓦斯气一起进入蒸汽-油进行密封，并和外部空气进行混合，最终借助抽气器进入大气。此类密封结构相对简单，并且拆装等也较为方便。

2、原轴封现存问题

首先，压缩机内部瓦斯气的压力会因工艺操作而出现波动，并且密封的蒸汽压力也会时常波动，蒸汽以及瓦斯间的压差很难得到保障，而系统无法针对上述压差做到自动调节。这是若压力过大，那么瓦斯、蒸汽等极易进入轴承箱。其次，该方式无法诸如空气，若瓦斯过量同样会进入到轴承箱中。第三，梳齿密封多由铝合金制成，此类材料较易遭到瓦斯等的腐蚀，密封梳齿的径向间隙会逐步扩张，使得蒸汽泄露逐步增多，引发严重污染。

二、双端面干气密封结构、原理及其特点

1、结构与其工作原理

干气密封是以螺旋槽气体轴承为基础而转化出的非接触形式的机械密封，也就是可控间隙端面密封，其依靠气体来代替密封液，并且端面并未接觸，进而构成一层刚性气膜。该密封结构与机械密封基本相同，也是借助和旋转轴线相垂直的一对或者是多对密封端面来进行密封。双端面干气密封对应结构如下图所示，其密封端面主要由一个动换以及两个静环构成。其中动环依是依靠轴套在旋转轴上固定，并且随轴转动。而静环则是分别置于内外腔体，其背面安装了弹簧，依靠弹簧力来保证静环、动环有效贴合。

此类密封是通过气膜进行润滑，并将动静压进行有效融合的机械密封，其核心构件则是动环表面存有的螺旋槽。气体可以借助螺旋槽来泵入至端面间，进而于密封端面之间构成刚性气膜，同时具备开启力，促使静止环以及旋转环分开，进而构成非接触。

2、干气密封特点

首先，双端面干气密封是非接触的，因此其寿命以及可靠性均较为可观。其次，此类密封功耗不高，并且省掉了密封油系统，质量较轻并且占地较小。第三，干气密封还可防止工艺回路遭受密封油等的污染，不论是运行还是维护费用均较低。

三、双端面干气密封测控系统

1、改造后的系统流程

由于该工艺气隶属易燃易爆且有毒害的范围，所以必须避免工艺气窜出。对密封气源进行选取时要选择低压氮气，并且因为密封端面相应的间隙不大，因此需要借助测控系统来提供密封气并对其运行进行监控。该系统流程涵盖了主密封、前置、后置密封等流程。其中主密封流程如下：待系统氮气流入到控制盘之后，要先通过3μm精度的粗过滤器以及1μm的精过滤器，而后依次经过高压与低压端位置的流量计再进入到主密封腔之中。主密封以及前置密封均采取相同的过滤气源，后者需要经过SO3与SO4音速孔板流至缓冲气腔，避免密封体遭受富气污染，同时音速孔板还可针对缓冲器对应的消耗量进行控制，将其控制于10Nm3/h之中。

2、系统报警连锁相关设置

干气密封改造成双端面形式后，原有的蒸汽阻塞系统相应的报警连锁便会取消，并且会于主密封氮气以及平衡管间进行压差连锁的设置，也就是△p≤0.1MPa，与低报警相连锁；若△p≤0.05MPa，便会连锁停机。此外，主密封对应的氮气流量通常设置了警报，当Q≥2.5Mm3/h时，便会高报警。同时，还可针对双联过滤器的前后压差进行高报警的设置，也就是△p≥60kPa。此类连锁设置能够促使工作人员把握实时运行状态，确保机组得以高效、稳定运行。

四、对轴端梳齿密封进行改造

轴端梳齿密封因腐蚀影响，径向间隙会持续增加，会使主密封气以及缓冲气间的压差受到影响，导致机体内瓦斯气渗漏到主密封腔，造成部件受损、失效等问题。为确保轴端梳齿密封得到有效改善，可将其改成锻打45钢上镶嵌适当不锈钢片样式，并适当放大其径向间隙，可控制在0.6到0.7mm间。

五、总结

综上所述，针对富气离心压缩机实施干气密封改造，将其改造为双端面形式，能够避免富气泄露以及油品污染等问题，可以对生产伴有的诸多隐患进行规避，确保机组装置得以持久稳定运转。双端面模式干气密封可从根本上改善密封失效的缺陷，并且该模式相较于蒸汽阻塞密封而言，功耗更低、泄露更少、搜名更长，并且没有机组腐蚀。此外，双端面模式的干气密封还可避免润滑油遭受蒸汽污染，防止由污染引发的诸多故障，为机组高效运行夯实基础。

【参考文献】

[1]王丽丽，王福生，王斌.炼油装置离心压缩机干气密封的选型设计分析[J].石油和化工设备，2017，20（09）：98-100.

[2]姜世庆，刘经伟.富气离心压缩机的干气密封改造[J].风机技术，2009（05）：72-76.