浅析离心压缩机浮环密封漏油原因

周永林(安徽淮化集团有限公司 安徽淮南 232038)

0 前言

安徽淮化集团有限公司合成氨二分厂2台离心式压缩机(氢氮气压缩机和氨压缩机)的轴端密封均采用浮环油膜密封。压缩机投运以来，该机组发生过不同形式的密封油进缸事故，造成重大经济损失。因此，查明浮环密封漏油的原因，在生产运行过程中规范操作和对浮环进行定期的检查和检修，对保证生产系统安全长周期运行具有重要意义。

1 浮环密封的原理

浮环密封是非接触式密封，主要由内浮环、外浮环、浮环座、弹簧、防转销等组成。为了防止气体漏出机外，在高压密封环与低压密封环之间注入压力稍高(0.05 MPa左右)于被密封气体压力的密封油。密封油通过高压密封环和低压密封环与轴之间的间隙，沿轴线方向向两端流出，一路经高压环与轴之间的间隙流向高压侧，在间隙中形成油膜，将工艺气体封住；另一路则由低压环与轴之间的间隙流出。流入浮环间的密封油在浮环与轴之间形成稳定的油膜，由于油膜充满整个浮环间隙，所以可阻止气体介质的外漏，并利用油膜产生的浮力来承担载荷。浮环由锻钢制成，浮环内表面浇铸一层巴氏合金，与旋转轴相配合，两者保持较小的间隙浮环，侧面有防转销，使浮环只能浮动，不能随轴转动。内、外浮环之间还装有弹簧，将两浮环与密封体的外侧面压紧，防止密封油从侧面泄漏，影响密封效果。

2 浮环密封漏油原因及处理办法

2.1 晃电造成密封油高位油罐漫液

机组在正常运行过程中，高位油罐维持在一定液位，如压缩机缸内压力下降太快或高位油罐液位调节阀失灵，容易引起高位油槽液位过高，密封油顺着参考气管道进入缸内。2012年12月31日，氢氮气压缩机因晃电造成全厂停车，操作人员按断电事故进行系统停车处理。停车后从氢氮气压缩机的缸体导淋处排出油污。通过对中控DCS控制系统上数据分析认为晃电造成系统停车时，由于仪表气源压力较低(<0.3 MPa)，造成氢氮气压缩机系统高、低压放空阀及2只密封油液位调节阀(均为气闭阀)突然全开，使压缩机系统压力快速降低，高、低压缸密封油高位罐液位因密封油与参考气压差突然减小、进油量突然增大而迅速升高漫罐，并经过参考气管进入压缩机缸内。在此次断电事故处理过程中，操作人员未及时联系总调度，了解事故发生的范围，也未根据DCS控制系统仪表上显示数据及现场工况变化尽早作出仪表气源可能中断的判断，因此延误了处理时间，造成了密封油进缸的重大事故。

处理办法：认真监控密封油高位油罐液位仪表控制显示系统，保证中控显示与现场液位对应准确，操作人员应在断电事故状况下意识到有可能造成仪表气源压力降低或仪表气源中断，注意观察DCS控制系统上仪表数据显示及现场工况变化，尽早作出仪表气源可能中断的判断，按照厂用电中断应急预案，及时到现场停运密封油泵，现场手动关小压缩机高、低压放空阀，控制好压缩机系统压力，利用2只密封油液位调节阀前、后切断阀调整高、低压缸密封油高位罐液位，以防发生高、低压缸密封油高位罐漫油进缸事故。

2.2 密封油与参考气压差较小造成油进缸

2007年4月，操作人员发现氨压缩机密封油与参考气压差过小，仅仅为8 kPa(正常值为58 kPa)。经过仪表工检查，表计工作正常不存在假指示处理，但在打开参考气管排大气阀门时，有大量的油喷出。通过对氨压缩机缸体导淋排污发现有密封油进缸现象，并从合成系统第2氨冷器底部排出大量污油。原因分析：在油气分离器污油进口装有1块Φ5 mm的限流孔板，被污油中的油垢堵塞，造成参考气的放空量减少。其后果：通过迷宫齿的泄漏气量的速度降低；通过平衡气的参考气气量会增大；严重时，会使参考气管内充满污油。理论上，如果通过油气分离器外排放气体的流速<1 m/s时，密封油就会顺着迷宫齿漏进缸内。通过平衡气管线的气量如果加大，则气体在参考气腔室的压力就会上升，密封油极易从轴端漏进缸内。另外，严重时，参考气管内会充满污油，也极易造成油进缸或通过参考气管进入密封油高位罐污染纯净的密封油。

处理办法：由于参考气管低点没有排放导淋，在压缩机运行过程中，又不能拆开参考气管与油气分离器间法兰来清除堵塞的油垢，于是将2只油气分离器液位调节阀手动全开，排尽污油泄压，使油气分离器内压力突然降低，增大了油气分离器限流孔板前、后压差冲通限流孔；排尽参考气管内污油，然后手动关闭2只油气分离器液位调节阀，再投自调控制正常液位，使密封油与参考气压差恢复至正常值58 kPa(此过程中应注意密封油高位罐的液位变化)。所以，平时应经常测量平衡管线的温度，如果其温度异常，则平衡管线内的气体流量会发生变化。另外，在不同的负荷下记录参考气的压力和密封油与参考气的压差，定期对压缩机缸体进行排污检查，可为提前发现油气分离器限流孔板堵塞提供前期判断依据，从而防止发生油进缸事故。

2.3 内浮环密封面磨损及处理办法

通过内浮环的密封污油流量是与浮环与轴之间间隙的立方成正比。间隙越大，浮环漏油量势必成倍数增大。因污油回油量一定，密封油漏油量过大会从轴端迷宫齿进入缸内。在2005年大修过程中发现氢氮气压缩机高压缸浮环内浮环密封面磨损严重，间隙较大，进行了更换处理。造成浮环间隙大的原因：密封油过滤器过滤油不干净，使浮环磨损；在高速运行中，巴氏合金表面产生电蚀，从而引起间隙增大；由于操作不当，浮环有干摩擦现象，造成浮环磨损。

处理办法：定期对油品进行取样分析，加强对油品监控；密切观察密封油过滤器压差，如果压差增大应及时更换滤芯，以保证密封油清洁；加强对操作员工业务培训，严格按操作规程进行操作；必要时，更换浮环。

2.4 浮环密封座O形密封圈老化破损及处理办法

浮环密封座高压气体侧外端面装有O形密封圈，主要是防止密封油从浮环密封座外端面漏油，尤其是高压气体侧O形密封圈损坏或O形密封圈老化，外端面漏油量增大，导致大量密封油流进参考气腔室；如果此时污油排放量小于浮环密封泄漏量，密封污油就会从高压气体侧迷宫齿进入缸内及参考气管线。这是浮环漏油进入缸内最常见的原因之一。氢氮气压缩机和氨压缩机在检修时均出现过密封浮环O形密封圈不同程度损坏的现象，特别是氨压缩机，每次检修时均发现有O形密封圈老化或破损现象。

处理办法：出现浮环座O形密封圈老化破损情况，只有在停车情况下对浮环座O形密封圈进行更换。在更换O形密封圈过程中，注意不得锉碰、过分挤压密封圈，以防O形密封圈损伤或移位。在气氨介质中，O形密封圈材质宜采用乙烯和丙烯橡胶；在高压氢氮气介质中，O形密封圈材质宜采用乙烯硅橡胶，可延长运行使用时间。在安装O形密封圈时涂上加入二硫化钼的聚硅酮脂膏可达到较好的效果。

3 浮环密封运行注意事项

由于浮环密封在压缩机工作系统的重要性，在操作中应确保浮环密封系统可靠运行。其注意事项：应控制好密封油高位油罐的液位，认真监控密封油与参考气的压差；密切监控密封油过滤器的压差，及时切换更换过滤器滤芯；监控浮环密封的内、外环回油油量及回油温度，若发现异常及时分析原因，并进行处理；压缩机严禁在无密封油状况下连续盘车；控制好油气分离器液位及保持放空畅通；稳定缓冲气与平衡气的压差；注意防止参考气管线内出现积液；定期对压缩机缸体进行排污检查，是否有油；定期对油品进行取样分析，加强对油品的监控；做好应急预案的演练，提高操作工在事故状况下的应变处置能力。