离心压缩机级间密封泄漏的研究与优化

刘明辉

摘要：离心压缩机的结构呈现出了明显的递进式发展规律，从最初的结构简单统一到结构复杂功能多样再到集成，体现出了技术进步与工业发展需求的过程。尽管目前原动机与离心压缩机的组合结构具有较高的效率与稳定性，但是其依然存在许多问题，需要继续加强技术研发，提升离心压缩机的技术针对性，开发更为复杂高效的设备，为我国工业现代化做出新的贡献。

关键词：离心压缩机；级间密封泄漏；优化

作为持续提供压缩气体的高效节能设备类型，离心式压缩机在我国工业现代化中扮演着十分重要的角色。无论是重大化工装置还是气体输送、液化等领域，都能够看到离心压缩机的身影。离心压缩机最早出现于上个世纪初期，历经百年的发展，不但在技术应用水平上取得了较大的突破，同时也逐渐分化出几种不同的类别，现介绍如下。

1离心压缩机结构分类概述

结合目前国内离心压缩机的技术研发现状来看，常用的离心压缩机的结构可以大体划分为三个类别，分别是单轴离心压缩机、齿轮组离心压缩机以及原动机与离心压缩机的组合机构类型。三种压缩机本身都具有自身的优势和特色，在应用过程中应用的领域以及侧重点也存在较大的差异。其中，不同的类型结构可能由于实际需求的不同还会体现出一些其他的差异，或者在结构上有一定的变动，这样才能够更好的适应压缩机结构的需求。

2离心式工作原理干气密封工作原理

2.1离心式压缩机工作原理

离心式压缩机的主要作用是压缩气体，以此达到人们在工作中的某种需求的目的。工作中，离心压缩机通过其叶轮进行高速旋转，而且叶轮在旋转中会带动通管中的空气进行高速旋转，这样能够不断加速通道内部的空气旋转，通过气理性作用形成一种扩压器。通常，离心式压缩机的工作原理是通过其叶轮转动，再产生空气的推动力。在空气的作用下，将叶轮及扩压器产生的空气在流通通道内进行压缩，并且合理运用离心原则及降速原理等等，把离心机产生的机械性能转换为空气的压力功能。此外，空气在扩压器的作用下日益压缩的过程中，会使得空气的流通速度迅速上升，从而造成通道底部空气加速度减少，而空气也会降低速度，后方的空气仍旧是不断前进和挤压的，这样就会让空气的动量势能转化为静态压能，最终达到压缩空气的目标。

2.2干气密封工作原理

典型的干气密封结果主要是由五个部分组成，分别是密封圈、旋转环、弹簧、弹簧座以及静环。旋转环密封面受到研磨抛光处理后，在其上面加工出具有特殊功能的流体动压槽。干气密封摩擦面的槽型中具有代表性的T型槽、单向螺旋等等，在实际使用中单向旋转槽型可以保证流体通畅运行。气膜具有较强的刚度，在强压下可以保持其最初的形态。处于这种情况下。其载荷轴承能力就可以在以往的基础上把瞬态工况，或者变动工况期间的长动态表明基础的风险减少到最小。一般来说，完善该性能的重点是螺旋槽的内泵动效应。在整个干气密封过程中，瞬态工况对离心式压缩机而言具有重要的意义，并且这项技术也是干气密封的关键。

3密封改进原理

MCO1404+3BCL457压缩机级间密封采用迷宫密封；在压缩机各级叶轮进口圈外缘和隔板轴孔处都装有迷宫密封减少各级串气，提高压缩空气量，提高做功率。迷宫密封采用铝合金制成，是为了避免损坏轴套和叶轮。为避免热膨胀而使密封变形发生抱轴事故一般将密封体做成带有“L”形卡台。密封齿为梳齿状，密封体外环上半用沉头螺钉固定在上半隔板上不固定死。外环下半自由装在下隔板。对尺寸较大的密封，根据需要切割成两半，且切口留有間隙，来满足受热膨胀的要求。影响离心压缩机中级间密封间隙泄漏是主要因素。离心式压缩机进口有效气量是通过叶轮做功后大部分进入扩压器，进入下一级继续提高压力来满足分馏系统所需压力外，还有少部分从叶轮出口通过高压气流从轮盖密封和隔板轴封泄漏出去，形成两个环流漏气损失。实践证明隔板轴封泄漏量是轮盖气封泄漏量的1/3左右，隔板处的泄漏量比轮盖密封泄漏量小很多。隔板轴封泄漏量没有直接要求外界多增加能量，只是减少了工作叶轮后的有效能量。通过叶轮的轮盖处密封的泄漏量增加工作叶轮的进口流量。轮盖密封处的泄漏量直接要求外界能量增加，这股气流在轮盖密封处不断循环。能量损失使叶轮多耗机械功，影响压缩机效率。减少轮盖密封泄漏量是提高离心压缩机效率的重要因素之一。从而看出轮盖密封泄漏损失是一个不可忽视的问题。空气压缩机出现能耗高，达不到设计值是密封泄漏所导致的；离心压缩机在理论上希望级间密封间隙尽可能小，甚至不泄漏，提高压缩机做功率。但在压缩机设计制造过程中为了安全运行可靠；在生产运行过程中压力及流量在某种原因情况下发生大幅度的波动引起转动部件与静止部件摩擦从而引发事故。所以在设计制造压缩机的过程中级间密封间隙往往在上限值。特别是新研发的机型在没有成功的运行经验的前提下，级间密封间隙设计值应该大于实际运行间隙值。一般新机型经实验或用户生产实践运行后，才能适当进行修正级间密封间隙值。为今后设计和生产压缩机级间密封间隙值提供重要依据。压缩机其他参数也都相应的进行纠正，为新机型提供有力的参考依据。在设计制造和运行维修过程中应特别注意，压缩机的级间密封的间隙尽可能控制在一个合理范围内，使压缩机有较高的效率又能安全运行。由于原有的梳齿密封间隙设计时偏大导致运行中泄漏量大，促使压缩机负荷受到了很大的影响。密封结构的好坏对压缩机组由很大的影响，对此我们多次与沈鼓压缩机厂家进行研究探讨，决定更换增压机级间、段间密封，将原有的梳齿密封更换为可接触碳环密封，减少级间串气带来的气体损失；提高增压机的排气量。

4结束语

总而言之，离心式压缩机是石油化工行业的不可缺少的设备。其自身的优势是非常明显的，不仅耐磨，抗腐蚀，而且使用寿命长，价格合理。但是这种类型的压缩机在使用一段时间后，也会出现各种故障。因此，必须要加强对离心式压缩机的检修和维护，来降低故障出现几率。

参考文献：

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（作者单位：大唐阜新能源化工工程有限公司）