离心式压缩机干气密封工作原理与典型故障研究

王莉　李旭昆　祁金青　李积鹏　安金兄

摘要：文章首先介绍了离心式压缩机干气密封的工作原理，接着结合当前的离心式压缩机运行原理对离心式压缩机运转过程中发生的典型故障进行了分析，最后总结了离心式压缩机发生故障的原因，并对其原因进行讨论，以此为我国今后的压缩机运行及故障检测维修提供可行性参考。

关键词：离心式压缩机；干气密封；工作原理；典型故障；故障检测维修 文献标识码：A

中图分类号：TH136 文章编号：1009-2374（2016）08-0064-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.08.034

在离心式压缩机运行的过程中，高速旋转的叶轮以及离心机的轴承会产生强大的离心力作用。本文主要对离心式压缩机干气密封的运行情况及典型故障情况进行分析，研究离心式压缩机发生的典型故障以及其原因。

1 离心式压缩机干气密封工作原理

1.1 离心式压缩机工作原理

离心式压缩机的主要作用是对气体进行压缩，以达到人们在生活中某种需要的目的。在工作中，离心机会通过其叶轮高速旋转，并且叶轮在旋转的过程中会带通管道中空气进行高速旋转，这样不断加速通道内空气旋转，通过气离心作用形成扩压器。通常情况下，离心式压缩机的主要工作原理是通过叶轮转动，然后产生对空气的推动力，在空气的作用下，将扩压器以及叶轮产生空气在流通通道进行压缩，并运用使用离心原则以及升压原理、降速原理等，将离心机产生的机械能转变为空气的压力动能。

除此之外，空气在扩压器的作用下不断压缩的过程中，会使得空气的流通速度快速增加，从而导致通道底部空气加速度降低，空气将会降速，而后方的空气仍然会不断向前涌进、挤压，这样就会使空气的动量势能转换为静态压能，达到压缩空气的目的。笔者通过对离心式压缩机的轴系整体结构图进行研究，如图1所示，维修检测人员在今后的实践工作中应加强对压缩机组整体结构的维修与检测，确保压缩机设备的稳定运行。

1.2 干气密封工作原理

典型的干气密封结构主要由旋转环、静环、弹簧、弹簧座、密封圈组成，旋转环密封面经过研磨抛光处理后，在其上面加工出有特殊作用的流体动压槽。干气密封摩擦面的槽型具有代表性的单向螺旋、双向棕树槽以及T型槽等，在实际的使用中单项螺旋槽型能够确保流体稳定通畅。

气膜具有非常强的刚度，在强压下能够保持其原本形状。在这样的情况下，该载荷轴承能力就会在原有的基础上将瞬态工况，或者变动工况期间的长动态表面接触的风险降低至最小。螺旋槽的内泵动效应是完善该性能的关键。在干气密封的过程中，对高压力、低分子量气体通过瞬态工况对离心式压缩机来说具有非常重要的作用，同时这种技术也是干气密封的关键所在。

2 离心式压缩机干气密封典型故障问题

2.1 轴承温度过高

在离心式压缩机运作的过程中，其轴承的旋转速度非常快，这样才能够产生强大动力对空气进行压缩。但是，很多情况下轴承在高速旋转的过程中，会发生温度过高的现象。原因主要有：（1）离心压缩机在运作的过程轴长时间没有经过维护，轴承的进油口过低，流量孔在长期的运作过程中因为灰尘以及油中的杂质，造成流量孔过小甚至是堵塞，轴承的进油量过低，轴承在转动的过程中产生的摩擦严重，使得轴承温度过高；（2）润滑油压过低，对离心式压缩机的轴承上润滑油的时候油压过低，润滑油不能够全部涂在轴承上，导致轴承在转动的过程中温度过高，加之滤油器堵塞，导致轴承上的进油量严重下降，使得轴承不能够完全运转；（3）为了避免离心式压缩机在运作过程中过度发热的问题，在对离心式压缩机进行冷却的过程中，冷却剂的量过低，不能够使离心式压缩机完全冷却，这样就会导致温度轴承过高；（4）无论是润滑油，还是冷却剂，在使用的过程中都需要对润滑油以及冷却剂进行检验，但是在检验的时候，因为疏忽其质量，造成润滑油和冷却剂含有变质油以及水分，使得润滑油和冷却剂在使用过程中不能完全发挥其作用。

2.2 轴承振动幅度过大

离心式压缩机运作的过程中，轴承需要经过固定，并在其转动的过程中，轴承的转动频率是固定的，由于轴承的转速过快，在其转动的过程中往往会因为一些原因造成轴承振动幅度过大，严重影响离心式压缩机的正常工作。原因主要是：（1）压缩机机组精准度失效，压缩机在安装的过程中，往往会因为安装不到位，造成压缩机前后轴承出现偏差，导致轴承转动不合理，轴承振动幅度过大；（2）增速器以及转子的齿轮大小被改变，发生这样的原因主要是离心式压缩机长期运作的过程中，增速器以及转子的齿轮发生的磨损严重，导致轴承不能够正常运转，使得轴承振动幅度过大；（3）在离心式压缩机运行的过程中，轴颈以及轴衬之间的间隙过大会造成轴承在转动过程中受离心力的影响，在其轴颈处发生严重的碰撞现象，这就会使得轴承振动明显，严重的甚至会造成轴承与轴颈磨损严重，使得整个离心式压缩机工作不能够正常运转。

2.3 气体冷却出入口温度过高

气体冷却出入口温度过高是离心式压缩机在运转的过程中常见的问题之一。由于在冷却装置中的冷却剂含量过低，使得离心式压缩机运作的过程中因为温度过高发热，但是离心式压缩机的冷却装置却不能在机械升温时达到应有的效果，致使气体冷却出入口温度过高。同时气体冷却效果严重不足，离心式压缩机在这样的环境下运转就会因为温度过高启动机械保护系统切断电源而停止运转。除此之外，影响气体冷却出入口温度过高的原因还有冷却管表面积聚污垢、冷却管之间松动或破

裂等。

3 结语

综上所述，本文主要对离心式压缩机运行过程中轴承温度过高、轴承振动幅度过大、气体冷却出入口温度过高三个典型的问题进行研究，并分析产生问题的主要原因，以此为我国的石油化工企业今后的生产运作提供可行性参考。

参考文献

[1]戴新西，贺运初，王大勇，等.大型往复压缩机异常振动原因分析及处理[J].石油和化工设备，2006，12（14）.

[2]赵海力，王奉涛，宋鲁涛，等.往复压缩机十字头销载荷分析及其在故障诊断中的应用[J].石油化工设备技术，2010，14（8）.

[3]张珊.机械密封环端面流体动压槽的加工方法[J].流体机械，2010，28（3）.

[4]李泽豪，顾海明.往复压缩机管道振动分析及减振措施[J].化工机械，2010，8（4）.

[5]肖德仓.天然气往复压缩机气阀故障分析及诊断[J].油气田地面工程，2012，5（8）.

（责任编辑：蒋建华）