LG0.3/3.5螺杆式压缩机密封装置改造

董伟杰

（茂名市高技能人才公共实训中心 广东茂名）

一、问题

螺杆式压缩机是油田原油稳定装置的关键设备之一，其作用是把进入原油稳定塔的原油伴生气抽出，压缩后送到分离器进行初步分离。螺杆式压缩机在运行过程中，经常出现轴承损坏故障，严重影响生产的顺利进行。

二、原因分析

LG0.3/3.5型螺杆式压缩机阴阳转子轴的两端采用注气式迷宫密封，由密封槽和密封套组成，注入密封的气体是压力0.03～0.1 MPa的干气。

（1）密封槽与密封套的间隙为0.02～0.05 mm，如果密封槽损坏、堵塞或密封套与密封槽的间隙增大，将使迷宫密封的密封性能急剧下降。

（2）迷宫密封用于密封的气体要求是干燥的，如果密封气体中含有液体，也会使迷宫密封的密封性能下降。

（3）原油伴生气中含有大量的轻质油（C4、C5）成分，轻质油成分在压缩机压缩腔内受压变成具有一定压力的液体，渗透到迷宫密封，填堵密封槽，使迷宫密封的密封性能丧失，轻质油就会进到轴承和润滑油箱里，由于轻质油对润滑油有很强的稀释作用，使润滑油很快变质，润滑性能急剧下降，轴承得不到良好的润滑很快就会损坏。

（4）轴承受损后，压缩机运行时阴阳转子的轴线不平行，运行中转子两端的迷宫密封槽与密封套接触并相互磨损，使密封槽与密封套之间的间隙增大。每次轴承损坏，都使密封槽和密封套磨损一部分，经过多次的轴承损坏后，密封槽与密封套的间隙越来越大，直至迷宫密封完全失去密封作用。

（5）迷宫密封失效后，压缩腔内有一定压力的轻质油很容易进到轴承和油箱，使润滑油很快就会失去润滑作用，加速轴承的磨损，这样的恶性循环，致使螺杆式压缩机的性能越来越差。

通过以上分析可知，螺杆式压缩机经常发生轴承损坏，是由阴阳转子轴密封形式不当引发的。

三、改造

（1）改造思路。压缩机进气成分因工艺原因不能改变，进入压缩腔的气体肯定含有一定量的轻质油成分，气态的轻质油成分被压缩后，就会变成液态的轻质油，如果轴端密封不好，液态的轻质油进到轴承部位，使润滑油变质，所以改造思路是采用能密封液体的密封装置。

（2）改造过程。用机械密封代替迷宫密封。分别把阴阳转子装夹在车床上，根据机械密封的尺寸，把转子两端原有迷宫密封槽全部切掉，车成光轴，再在光轴上钻一凹坑，用于固定机械密封的弹簧座，去掉压缩机的机内迷宫密封套，用压盖固定静环，组装成机械密封装置，改造前后密封装置如图1、图2所示。为解决机械密封的散热问题，用镀锌管连接同一个转子轴两端的原密封气注气孔，作为冷却循环管，压缩机工作时，由于排气端的压力高于吸气端的压力，使一部分冷却液从排气端通过冷却循环管到达吸气端，这部分液体再和转子冷却液相互混合，进行热量交换。这一不断循环的过程，可以保证机械密封温度在规定的范围内。

图1 改造前转子两端的迷宫密封

图2 改造后转子两端的机械密封

四、机械密封的校核

1.设备型号及工作参数

压缩机为双螺杆水冷压缩机，型号LG0.3/3.5，主要参数：吸入压力0.03 MPa，排出压力0.35 MPa，输送介质为原油伴生气，流量3.6 m3/min，轴直径100 mm，电机功率30 kW，电机转速2950 r/min。

2.机械密封参数

根据密封手册，拟选用103JMh3-100/15型机械密封，该机械密封的主要参数：密封面内径103.5 mm，密封面外径115.5 mm，密封面宽度6 mm，弹簧总推力22 kg，动环材料为金属陶瓷，静环材料为浸渍酚醛石墨，密封圈材料为氟橡胶。

3.计算校核

（1）载荷系数根据公式1计算得出K=1.27。

式中K——载荷系数

D1——密封面内径，m

D2——密封面外径，m

（2）动环线速度根据公式2计算得出U=16.9 m/s。

式中U——动环线速度，m/s

n——电机转速，r/min

（3）膜压系数根据公式3计算得出λ=0.51。

式中λ——膜压系数

（4）密封面面积根据公式4计算得出A=0.00206 m2。

式中A——密封面面积，m2

（5）弹簧比压根据公式5计算得出P弹=0.107 MPa。

式中P弹——弹簧比压，MPa

T——弹簧总推力，kg

（6）端面比压根据公式6计算得出P比=0.373 MPa。

式中P比——端面比压，MPa

（7）磨耗性参数P比·U=6.3 MPa·m/s。

4.校核结论

内装式机械密封端面比压一般为0.2 MPa～0.4 MPa，以保证机械密封端面良好配合，使密封面间形成有效液膜。通过以上计算可知，所选机械密封的端面比压P比=0.373 MPa，在设计的范围之内，能满足密封性要求。查相关手册得磨耗性标准数a2=7.1 MPa·m/s，校核选用机械密封的磨耗性参数为P比·U=6.3 MPa·m/s，P比·U＜a2， 所选机械密封的磨耗性可以满足使用要求。

五、改造效果

改造后，LG0.3/3.5型螺杆式压缩机的使用周期由改造前使用时间最长30 d提高到325 d，最短运转时间从7 d提高到253 d，轴承故障现象大幅减少，节约大量的人力和物力，保证生产的正常进行，并产生良好的经济效益。