单级高速离心式蒸汽压缩机进水问题分析及处理

刘德泼，陆建军，徐荷花，王星星

（江苏金通灵流体机械科技股份有限公司，江苏 南通 226001）

单级高速离心式蒸汽压缩机被广泛应用于食品加工、化工、纸业、盐场、制药等领域的MVR系统中，替代传统的罗茨蒸汽压缩机和低速蒸汽离心压缩机。机械蒸汽再压缩（MVR）技术，又称为热泵技术，其蒸发过程不需要外加蒸汽，即通过蒸汽压缩机用少量的电能将低温、低压的废蒸汽压缩，提高其热焓，达到高品位蒸汽标准后，作为蒸发系统的能量循环使用，从而减少系统对外界能源的消耗和废蒸汽排放，是替代传统多效蒸发的一项高效节能技术。

单级高速离心式蒸汽压缩机的叶轮采用三元流半开式结构，通过拉杆固定在小齿轮轴端，大齿轮通过膜片式联轴器与电机连接，大齿轮带动小齿轮，实现叶轮高速旋转。悬臂式结构决定了气封的轴向距离不能太长，导致了蒸汽极易泄漏到增速齿轮箱内，造成润滑油乳化问题，同时还会造成机组轴瓦温度高、振动加大，甚至造成轴瓦损坏、机组停机等问题。

1 蒸汽压缩机的密封作用及缺点

蒸汽压缩机的密封性能是其运行可靠性的重要指标之一。在蒸汽压缩机中，由于蜗壳内外存在压力差，会导致蒸汽泄漏或者空气窜入。若蜗壳内压力过高，气封中泄漏出的蒸汽会对其他设备产生污染；若蜗壳内压力过低，则外部的空气会通过轴端被吸入蜗壳，造成蜗壳内蒸汽中含有不冷凝气体，从而导致换热效率降低，影响系统的稳定性。迷宫密封是现有蒸汽压缩机密封中常见的一种密封方式，这种密封结构简单，加工及维修成本较低，被广泛地应用于蒸汽压缩机中的气封结构中，但其缺点是不能实现零泄漏。

2 进水问题原因分析

蒸汽通过气封的密封齿泄漏到大气侧，蒸汽部分冷凝成水，经过排水口排走，部分蒸汽通过增速齿轮箱的油封进入箱内，与润滑油混合到一起，时间长了，润滑油乳化变质，缩短了轴承和齿轮的寿命，降低了压缩机的稳定性。因单级高速离心式蒸汽压缩机采用悬臂式支撑结构，气封的轴向距离受到很大限制，不能通过齿数的增加来达到密封的效果。

3 气封结构及自动调节控制系统

针对蒸汽穿透性强、易冷凝的特点，气封采用充排式自动调节装置和多重保护方式，大大降低增速齿轮箱进水的可能性。气封布置图如图1所示。

图1 气封布置示意图

主轴与蜗壳侧板之间由气封连接，并且气封和蜗壳侧板为上下剖分式结构；气封包含气封本体和气封挡板；蜗壳侧板带有充气孔和排气孔；充气孔位于蜗壳侧板上半部，连通气封本体和充气自动控制系统；充气自动控制系统包含减压阀、自动调节阀和压力变送器，充入系统管路的蒸汽依次通过减压阀、自动调节阀和压力变送器。压力变送器将信号传至PLC控制柜，控制柜根据压力设定值，自动控制调节阀的开度，从而保证充入的蒸汽压力满足密封要求。排气孔位于蜗壳侧板底部，连通气封本体和排气自动控制系统，排气自动控制系统包含压力变送器和抽气泵，排出系统管路的蒸汽依次通过压力变送器和抽气泵。压力变送器将信号传至PLC控制柜，控制柜根据压力设定值，自动控制气泵的抽气量，从而保证排出的蒸汽压力满足密封要求。该气封装置采用迷宫密封，针对不同压力的蒸汽，通过充气、排气自动控制系统以充、抽蒸汽的方式来达到密封效果，并且在气封靠近大气处设有挡板，以防止蒸汽沿轴向泄漏。

4 处理进水问题的排查步骤

处理进水问题的排查步骤如下：①查看所有排水孔有无堵塞，如果堵塞，则需清理干净。②蒸汽压缩机启动前，系统充新鲜蒸汽时，根据压缩机管道压力变送器检测进行处理，如果高于大气压，气封处就存在蒸汽泄漏的可能性，压力越高，可能性越大。处理方法有3种，即开启真空泵；开启蒸汽压缩机，抽真空；减小新鲜蒸汽压力。调节的目标是气封处无蒸汽泄漏。③蒸汽压缩机运转时，根据叶轮背部压力变送器检测值进行处理，处理方法有2种——小于等于大气压时，查看充气自动控制系统，看蒸汽充气密封压力表调节范围是否在0～3 kPa（表压）之间，如果不是，按要求重新调节；大于大气压时，查看排气自动控制系统，看抽气压力调节范围是否在-5～0 kPa（表压）之间，如果不是，按要求重新调节。④冷却器损坏，冷却水进入油箱，处理方法为更换冷却器。⑤停机后，查看所有排水阀是否打开，如果不是，按要求操作。

5 结束语

单级高速离心式蒸汽压缩机具有效率高、噪声低、自动化程度高等特点，是目前MVR系统中应用最广的蒸汽压缩机。本文通过采用气封自动调节控制系统，满足系统压力在一定范围内的变化要求，有效地解决了增速齿轮箱进水问题，降低了现场操作工作难度，避免了润滑油乳化问题，节约了维修成本，为设备长期运行提供了保障。

参考文献：

［1］何睦盈，蔡宇凌，胥娟.机械蒸汽再压缩（MVR）技术的发展及应用［J］.广东化工，2013，17（40）：115-116.

［2］袁捷，何晓芳，刘振国.苯菲尔蒸汽压缩机技术改造［J］.天津化工，2014，28（5）：41-42.