离心氨压缩机干气密封问题分析及优化措施

2020-11-25吕文浩刘金旭齐晋茁

科技与创新 2020年22期

关键词：静环进油动环

吕文浩，刘金旭，齐晋茁

离心氨压缩机干气密封问题分析及优化措施

吕文浩，刘金旭，齐晋茁

（沈阳鼓风机集团有限公司，辽宁沈阳 110869）

离心式氨压机设备在许多工业生产项目中具有非常广泛的应用并取得了良好的效果，尽管目前该设备还存在着密封进油、静环卡死、动环损坏等故障，但工作人员已针对这些故障问题制定了相应的优化措施，对此内容进行了详细讨论。

离心氨压缩机；干气密封；工业生产；优化措施

伴随着中国工业生产的高速发展，离心压缩机设备在工业生产中起着举足轻重的作用。离心式压缩机的密封分为内密封和外密封，内密封的作用是防止级间的气体倒流，外密封的作用是减少和防止机械内部气体向外泄漏，例如轴端的干气密封。由于干气密封可靠性高、运行维护费用低、功耗低、泄漏量小，所以得到了广泛的应用。因为这项技术在现阶段还不够成熟，所以在实际应用中会产生一些问题，但是它对工业生产的卓越贡献是我们不能否认的。以下将围绕干气密封的主题，从压缩机设备概况、干气密封的工作原理、运行问题及优化措施等方面进行详细论述，希望能对相关技术人员有所帮助。

1 离心氨压缩机概述

离心压缩机以多级式结构为主，其主要作用是在工业生产作业中输送各种混合物，同时有效提高混合物压力。这种压缩机在实际应用中能处理较大的压缩问题，提高了生产效率，因而受到广大工业生产企业的重视。工厂化生产中，员工经常根据压缩机处理气体的种类给压缩机命名，比如离心氨压缩机等。

2 干气密封工作原理

干气密封是一种新型的轴端开槽非接触密封，其主要结构为动环和静环，如图1所示。

图1 干气密封

干气密封动环组件安装在转子上，机组运行时动环随转子转动，动环上加工有特殊形状的流体动压槽。在旋转环的过程中，动压槽将外侧的高压隔离气体抽到密封面上。气膜压力从外径到密封面逐渐增大，从内径到密封面逐渐减小。端盖压力的开启力大于密封圈的开启力。在动压槽和静环之间形成一层很薄的薄膜，堵住相对低压密封介质的泄漏通道，实现密封介质零泄漏，完成整个干密封工作。

3 运行问题

3.1 密封进油问题

密封进油问题是这类压缩机运行中一个非常常见的故障。干气密封位于轴端密封和支承轴承之间，防止内部介质气体泄漏，隔离外部润滑油，防止油进入干气密封。其主要依靠隔离空气梳齿密封来隔离润滑油。一般情况下，严格控制好隔离气压力，在油泵开启前投用，停机时待轴承箱内的油排净后再关闭隔离气。如果不及时投加隔离气，或中途停止投加隔离气，则有可能发生油液进入干气密封。另外，如果轴承腔体频繁启闭，磨损产生的磨屑就会在轴承腔体内积累。因为压缩机设备在使用过程中会产生大量的润滑油和其他物质的粉末，这些物质与其他物质混合后形成高粘度的复合物质，从而阻碍了压缩机密封静环的运动，最后密封时，密封作用气膜因状态不稳定而失效，进而引起一系列的密封油进入等相关问题。

3.2 静环卡死问题

当压缩机在运行过程中出现不同程度上的气压波动时，会间接性地对静环的间隙产生影响，改变密封气膜原来的稳定性，与静环相连接的弹簧构件也会出现频繁性的收缩，这种情况的普遍发生会使弹簧出现疲劳状态，弹性下降，当静环中弹簧自身的弹性不能平衡动环与静环之间的间隙时，便会引发静环卡死等相关问题。

3.3 动环破损问题

相对于静环的损坏，动环也容易发生故障，例如，在干气密封后腔体中，含有大量杂质气体，而氨压缩机在运转时的主要气体介质是氨气，氨气与水分子发生化学反应产生强腐蚀性的液态氨水。一般而言，干气密封排气处的管道材料以碳钢为主，与氨水混合液接触时会发生二次化学反应，管壁上会产生一些腐蚀性杂质。长期来看，动环损坏情况会越来越严重。另外，在压缩机开机过程中，由于压差没有建立，动静环之间的压力关系无法建立，使弹簧力和静载荷将静环压在动环上，动静环之间没有间隙，呈现干磨状态。压缩机在转动或运转时，会严重损坏动环表面的动压槽。槽深不能满足产生足够气膜的要求，导致动静环密封失效，最终导致干气密封系统失效。

4 优化措施

4.1 针对密封进油问题

当该类型压缩机干气密封出现了密封进油等问题时，工作人员可以结合压缩机的具体运行情况采用以下优化措施：①对油系统进行停机重启，然后对重启后的润滑油喷洒状态进行细致的检查，并对暂未密封的预留孔进行密封，以此来有效地避免润滑油喷洒至压缩机的干气密封位置处；②对密封腔内的空间进行全面清理，确保腔内除管线以外不再残留其他的异物，避免这些杂物对干气密封系统造成损害，降低密封进油等相关问题发生的概率；③需要在合理的范围内适当地加大对密封腔内排油作业的管理力度，避免少量喷洒而出的润滑油在密封腔内进行累积，且将隔离气压力控制在 20～30 kPa 范围内，确保隔离油雾能够在干气密封中发挥出最佳的效果，尽可能地避免出现密封进油的故障情况。

要想从根本上解决干气密封被油污染的问题，还是需要在操作和维护两方面多加注意。在操作上，要调节好支撑轴承润滑油供油压力，在能满足轴承润滑冷却要求的情况下，尽量降低油压。在机组油系统投用前20 min必须投用隔离气密封，在停干气密封前半小时必须先停用油系统，防止润滑油进入，污染干气密封。日常运行时要经常性地打开排污阀排污，检查内部是否有油。在维护上，要定期检查更换进气过滤器。每次检修时要检查梳齿密封齿顶是否有磨损，有磨损及时更换备件。清理干气密封表面以及干气密封控制盘到密封环槽之间的管路，确保清洁干燥。

4.2 针对静环卡死问题

为了有效地解决干气密封中的静环卡死问题，工作人员可以采取以下措施对压缩机设备进行优化：①应当在工业生产机组的日常运行中做好相应的数据信息统计工作，当机组运行超过12 000 h时，便需要对该机组内部密封件进行更换，避免静环内部结构中的弹簧构件因过分老化而影响该机组在后续生产中的正常使用；②在机组启动和停运瞬间，应当对机组设备所对应的参数信息进行适当的调整，同时还应对外界环境中的温度因素、湿度因素以及压强因素引起注意，避免这些参数信息发生较大的波动。工作人员还可以适当地对机组设备进行负荷增加或减小来调节其稳定性，确保设备中静环能够摆脱卡死的状态。

4.3 针对动环破损问题

由于动环破损的故障对压缩机设备的干气密封效果会产生较大的负面影响，因此，工作人员需要针对这些问题采取相应的优化措施，具体如下：①应当定期对工业生产设备中的密封管道构件进行清理，将这些管道内累积的杂质进行排除，避免其再次进入管道内对管道造成不同程度的磨损；②可以经常对密封气源体的过滤装置进行更换或者清理，通过这种方式不仅可以有效地提高过滤装置在密封气源体内的过滤效果，还可以减少滤渣对管道的磨损，从而在很大程度上缓解动环破损。针对动环与静环之间的干磨现象导致的动环表面动压槽磨损，应注意在机组停车期间尽量缩短盘车的时间和降低频次，从而缩短干磨的时间。在启机时可采用增压装置，有效地增加干气压差，或者设置单独的满足干气压差条件的开车氮气气源，在启机前一级密封气投用开车氮气，正常启机后再将一级密封气气源切换成工艺气，从而保证在启机阶段不会产生干磨现象。此外，还应注意尽可能地减少非计划停车、非故障停车和启机次数。