裂解制冷压缩机机械密封故障分析与技术改造

王铁龙

摘 要：裂解制冷压缩机是石油化工行业生产中使用比较广泛的机械类型，其是乙烯裂解装置的核心设备，其运转的性能直接和乙烯裂解装置的正常生产有着密切的关系，因此，石油化工行业生产中一定要保证其正常的运转。在裂解制冷压缩机运转的过程中，还会出现一定的机械密封故障问题，这对其运行的性能是具有严重影响，进而影响生产的质量和效率，下面，本文就针对裂解制冷压缩机机械密封故障进行分析，进而提出相应的技术改造措施。

关键词：裂解制冷；压缩机；机械密封；故障分析；技术改造

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.20.012

0 前言

在石油化工行业生产中，裂解制冷压缩机的使用主要类型是乙烯制冷压缩机，其能够为装置深冷分离的系统提供一定的低温冷剂，从而保证整个装置系统能够正常稳定的运行，本文也主要针对乙烯制冷压缩机进行分析。在乙烯制冷压缩机运行中，其污油处理与控制系统的操作是比较复杂的，也频发密封故障情况，其泄漏的密封油还比较容易造成系统冻堵，因此，这就需要对其进行有效的技术改造，保证其具有良好的机械性能。

1 乙烯制冷压缩机密封工作原理

在传统的乙烯制冷压缩机密封中，主要是采用浮环密封的手段，其又被称作油膜密封，其主要是通过浮环的端面和密封座室间密封面、浮环和轴间小间隙区节流来进行密封，并且通过相应的油楔作用来使浮环有效的克服自重和轴或者轴套保持相应间隙，从而避免其固体间直接的接触，它其实是液体节流式的非接触性密封。乙烯制冷压缩机浮环密封主要是两个浮环来组成，其浮环能够于径向以及轴向进行一定位移，两环间通过注入比其密封的气压高 0.035MPa密封油进行密封，压缩机朝向气侧内浮环是比外浮环要短的，并且其间隙也比较小，其内浮环的内部还通过迷宫密封以及挡油结构等，来避免其油向气侧泄漏，因为其外浮环的间隙比较大，其大多密封油是经过外浮环向常压的回油箱流动，其它密封油则是携带部分的密封乙烯的气流流向油气的分离器中，进而进行油相和气相分离，其油相返回到主油箱内循环进行使用。

2 乙烯制冷压缩机浮环密封存在问题

2.1 内泄漏问题造成冷箱冻堵

乙烯制冷压缩机的浮环密封是通过密封室内注入一定的密封油，其浮环密封效果也是依靠其浮环和轴间的非常小间隙来实现对密封油的节流，而随着其机组运行的时间逐渐增加，浮环和轴配合的部位就会出现一定的磨损，进而导致其间隙过大，其密封的效果也会变差，则就会发生密封油的内漏，造成泄漏油进入到机体的低温工艺系统内，由于其分离系统内的冷箱板翅式换热器间的流道比较小，其密封油在低温的条件下就会凝结，导致冻堵现象，这对装置的负荷是有一定影响的，进一步的也会导致装置出现停车情况[1]。

2.2 辅助系统复杂庞大

在乙烯制冷压缩运行中，其辅助系统是十分复杂和庞大的，這主要是由于浮环密封油气的差压十分小，进而导致控制系统和回收处理中的污油设备就比较复杂，其主要有控制系统以及油气的分离器等，这也就增加了其密封系统故障的几率，并且这也增加了其日常维护的难度，比如，对油气的差压进行控制和调整、对密封油的油质进行定期的分析以及对密封油泵日常的维护等，这些不仅操作复杂，同时其投资和运行的费用也比较高。由于这种浮环密封的方法并不能有效的达到其乙烯制冷压缩机组密封的要求，其装置也不能长周期稳定的运行，本文就将浮环密封改造成干气密封的方式。

3 干气密封的原理

干气密封主要是固定与密封于转动轴上部的动环和由弹簧力来顶着的相应静环来配合组成，它是由气膜润滑形成的一种非接触式的机械密封方式，在其旋转环的表面上一般还开有相应的螺旋槽，本文中的技术改造采用的是双端面的可双向旋转的密封方式。

在这种密封方式的运转下，其密封气就会被泵引入螺旋槽的根部，进而就会顺着其密封槽堰进行流动，其密封槽堰会对气体进行节制，然后流向中心部分，其气体会被压缩而造成压力的升高，其所产生压力也会使动静环产生分离，并在其间产生相应的稳定气膜，其稳定气膜的厚度一般在3～5μm，这样就形成了一定的密封气膜，就能够有效的实现对其轴向泄漏的密封。

4 干气密封的具体技术改造措施

4.1 主密封系统

干气密封主密封系统的密封气体主要由乙烯气、氮气以及压缩机的出口气等三种气体内任一气体进行供给，氮气一般常用于其压速机的启动以及停车，在其运行达到正常后，就会将压缩机的出口气来当做密封气，而乙烯气主要是作为备用的密封气使用，在其主密封气得到引入之后，需要先经过过滤器进行净化，并且要求其过滤的精度达到1μ，进而再分两路来进行压缩机高和低压端部分的密封腔[2]。

4.2 隔离系统

由于润滑油粘度是比气体的粘度大的，因此进入到密封腔的润滑油就会将静环造成剪碎或者导致其端面出现烧毁，想要避免润滑油流入到干气密封的端面，造成其密封系统的破坏，于密封腔和轴承箱间还需要设置相应的隔离气，隔离气主要是进行密封系统和润滑系统的隔离，隔离气主要使用氮气，其氮气在经过相应的过滤器进行净化后，进入到其压缩机的高低压断的隔离腔，并且其过滤器的精度要求达到10μ。

4.3 泄放系统

在改造后的压缩机运行中，其主密封气和隔离气泄漏部分在通过汇集之后，就能够通过相应的管路进入到火炬系统中，其管路中还设置了安全阀的保护装置，为了实现对密封运行的监控，还可以设置异形的报警装置，其主密封气需要设置压力的低位报警和流量的高位报警等，隔离气也设置压力的低位报警。

5 结语

乙烯制冷压缩机在进行干气密封的改造后，能够有效的发现其运行比较稳定，同时各项的技术指标也达到了相应的设计要求，实现了对浮环密封系统密封油内漏以及冷箱冻堵的问题，并且也有效的降低了维护的难度和费用，因此，其经济效益也比较良好。

参考文献：

[1]陈华豪，莫才颂.裂解制冷压缩机机械密封故障分析与技术改造[J].液压气动与密封，2017，37（10）：33-36.

[2]陈绪兵.螺杆式制冷压缩机机械密封温度测试研究[J].建材与装饰，2014（04）：00036.