天然气净化装置克劳斯风机低速轴划伤解决方案

宋雷

摘 要：油封是流体机械和动力机械中不可或缺的零部件，对整台设备、装置甚至整个工厂的安全生产影响重大[1-3]。本文就普光天然气净化厂克劳斯风机运行过程中由油封故障频繁引发的低速轴划伤事件，结合机组实际运行工况，提出有效解决方案：⑴去除原有骨架式油封；⑵增设外部气封装置配套使用原有梳齿迷宫密封。

关键词：油封；气封装置；轴；划伤

一、项目背景

中国石化达州天然气净化有限公司天然气净化厂第一联合装置克劳斯风机检修期间发现如下问题：111-K-301A（汽驱）、112-K-301B（电驱）低速轴油封部位存在划伤，严重影响设备的平稳运行，综合考虑检修节点及修复费用各方面因素，决定在国内采用激光熔敷修复，单台维修费用为6.58万元/台。

为避免类似事件再次发生，结合机组本体设计，提出低速轴骨架式油封技改为气封，同时配套使用原有梳齿密封的设想。

二、技改方案

将原有骨架式油封去除，在梳齿油封底部齿轮箱体上增设仪表风管线，提供仪表风，采用过滤减压阀调整仪表风压，保证密封效果。

图1 低速轴原油封设计 图2 损伤部位及技改管线接口

具体施工方案如下：1、将原密封系统中骨架式油封去除；2、在风机入口导叶（IGV）气动执行机构处增设仪表三通，用于提供恒定仪表风气源；3、增设外部气封装置：仪表三通、316L不锈钢管（Φ10）、德国萨姆森过滤减压阀、管线球阀及仪表接头。

萨姆森过滤减压阀用于供给风机低速轴油封部位恒定气源，防止出现润滑油渗漏。过滤减压阀调压范围：0.2～12bar，综合考虑节能降耗及运行工况，压力设定为2bar。过滤减压阀输入侧配备有精度为20μm的滤芯，用于过滤仪表风中微小固体颗粒或冷凝水，可通过排污塞进行排污或排凝。

管线球阀位于管路上过滤减压阀前，用于机组检维修、维护保养或过滤减压阀排污、保养期间的工艺隔离。（见图3）

三、实际效果及应用

目前已对第二、第三、第四联合装置的12台克劳斯风机低速轴油封部位实施技改，技改后克劳斯风机低速轴油封系统运行良好，满足现场使用工況，技改齿轮箱油封部位无“跑、冒、滴、漏”现象，同时避免了低速轴油封部位划伤事件再次发生的可能。

四、经济、社会效益分析

克劳斯风机低速轴划伤后，采用激光熔敷技术修复价格为6.58万元/台，原厂骨架油封价格为2000元/个。技改后克劳斯风机低速轴油封系统去除原有骨架式油封，增设仪表三通、德国萨姆森过滤减压阀等零部件，累计费用约4000元，则24台风机此项技改费用约9.6万元；

按原有设计，24台克劳斯风机将不断出现低速轴划伤事件，修复费用约157.92万元，机组恢复采购原厂油封费用约4.8万元；则次项技改可节省费用153.12万元。

以上效益分析前提是及时发现低速轴划伤事件，但石化企业设备实际运行中，转动设备疲劳失效具有突然性，往往造成转子及其配合零部件同时报废。

五、结语

从工程技术角度来讲，选择合理的克劳斯天然气净化处理工艺流程，改扩建或是技术改造，充分利用本厂现有条件，是节约投资的有效手段。从工程经济角度来讲，遵循克劳斯天然气净化处理装置的投资构成规律，对项目建设决策阶段的投资确定有重要参考作用，对项目建设工程设计阶段的投资控制也有重要参考价值，也是项目建设后期阶段投资费用控制的依据。

综上，净化厂克劳斯风机低速轴油封系统改造带来的经济效益至少为153.12万元，尚未考虑低速轴划伤对机组配套零部件造成的伤害，以及故障停车对生产运行造成的影响。

参考文献：

[1]李和春.化工维修钳工[M].北京：化学工业出版社，2009.

[2]管来霞.化工设备与机械[M].北京：化学工业出版社，2010.

[3]高安全，刘明海.化工设备机械基础[M].北京：化学工业出版社，2011.