SOLAR机组干气密封加热器控制系统优化改造研究分析

王建新 韩贵银 张志峰

摘 要：天然气长输管道需要在沿途建立增压站，通过压缩机多级压缩，实现天然气长距离输送。压缩机是天然气管道输送的“心脏”，压缩机轴端的干气密封及控制系统是其重要的部件之一，其运行的安全性、可靠性关系到机组能否长周期稳定工作。一旦机组因密封故障停机，将直接影响下游供气。离心式压缩机在调试、投产初期或放空后重新启动时，必须依托外部气源建立干气密封所需要的工作压差。在压缩机撬设置加热器，将压缩机出口的天然气进行增压加热后，引入干气密封进口，以满足干气密封的工作条件。

关键词：压缩机;干气密封;加热器

Abstract：It is necessary to establish booster stations along the long-distance natural gas transmission pipeline，and realize long-distance natural gas transmission through multistage compression by compressors.Compressor is the "heart" of natural gas pipeline transportation，and the dry gas seal and control system at the shaft end of compressor is one of its important components.The safety and reliability of its operation are related to whether the unit can work stably for a long period of time.Once the unit stops due to seal failure，it will directly affect the downstream gas supply.When the centrifugal compressor is restarted after commissioning，initial production or venting，the working pressure difference required by dry gas seal must be established by external air source.The compressor skid is equipped with a heater to pressurize and heat the natural gas at the compressor outlet and then introduce it into the dry gas seal inlet to meet the working conditions of the dry gas seal.

Key words：compressor;dry gas seal;heater

天然氣作为一种高效、优质、清洁的一次能源和化工原料，在我国能源结构中的比例正在迅速增加。自21世纪以来，我国建设完成多条天然气管道，由于天然气管道长距离、高压力、大管径等特点，压气站自然成为管道线路中必不可少的组成部分。压气站内的核心动力设备：燃气轮机和压缩机，它们的可靠运行对场站的安全生产起着至关重要的作用。但是设备的可靠运行有前提条件，设备自身的缺陷、自然因素、日常注意不到位的细节等、往往都会使的设备出现各种各样的问题，一方面会影响设备自身的工作效率，另一方面会影响场站的安全生产。为了避免此类问题的发生，尽可能提高机组运转的可靠性，就需要我们对影响设备运行效率的因素进行全面分析，并从中找出规律，对影响因素做出针对性的预防措施，以满足管网输气安全平稳运行的需求。

目前转动设备轴封型式主要分为单端面机械密封和双端面机械密封。单端面机械密封结构简单，制造和安装较为容易，但存在工艺介质易泄漏的问题，双端面机械密封用外引密封液作为润滑冷却介质，密封结构及辅助系统较为复杂，体积较大。由于两者均属于接触式密封，磨损、功耗、发热量大，使用寿命短，已不能满足设备长周期运行的要求。干气密封是一种先进的旋转轴用动密封，干气密封的出现是密封技术的一次革命，它具有使用寿命长、无介质泄漏、轴功率消耗低等优点，因此得到广泛应用。

1 SOLAR机组干气密封控制系统

1.1 SOLAR机组干气密封工作原理

与普通机械密封相比，干气密封在结构上基本相同。其重要区别在于，干气密封其中的一个密封环上面加工有均匀分布的浅槽。运转时进入浅槽中的气体受到压缩，在密封环之间形成局部的高压区，使密封面开启，从而能在非接触状态下运行，实现密封。干气密封是一种气膜润滑的流体动、静压结合型非接触式机械密封，它是在机械密封的动环或静环（一般在动环上）的密封面上开有密封槽，当动、静环高速旋转时，气体进入密封槽，在泵送效应产生的推力作用下被引向中心，在被压缩的同时，遇到密封堰的阻挡，压力增大，把动、静环推开，使动、静环密封端面不接触，流动的气体在两个密封面间形成一层很薄的气膜，从而达到密封的效果。干气密封技术在离心式压缩机设计上有着广泛应用。

1.2 SOLAR机组干气密封加热器控制系统现存问题

涩宁兰输气管道沿线共有9台RV050/04压缩机组，各压气站压缩机干气密封加热器都是通过MCC柜控制加热，温度控制在80-120℃，温度的稳定控制直接影响到压缩机干气密封的密封效果和使用寿命。但由于控制系统缺陷，加热器在最低和最高温度临界点时，出现接触器高频开关跳动，极大的影响了设备使用安全，甚至会烧毁MCC交流接触器等设备，为安全生产埋下极大隐患。

1.3 优化与改造

1.3.1 监控与历史趋势分析

坚持问题导向，以系统思维深入开展程序优化。根据站内机组运行情况定期对压缩机干气密封加热器运行历史趋势进行分析和梳理，确定优化方向，并绘制思维导图。根据不同逻辑设计，结合实际运行情况，最终确定统一、规范的优化方式。

原因分析：由于控制系统缺陷，加热器在最低和最高温度临界点时，出现接触器高频开关跳动，极大的影响了设备使用安全，缩短设备使用寿命，甚至烧毁MCC交流接触器等设备。

1.3.2改造与提升

针对以上问题，制定相应措施，对干气密封加热器控制系统进行优化改造。

现场优化方式：通过对SOLAR机组MCC干气密封控制系统的研究，加装110V通电延时继电器，设定通电延时时间，加热器在最低和最高温度临界点时，自动延时闭合通电，杜绝干气密封加热器交流接触器高频开关跳动现象，实现了干气密封加热器开关正常启停运行。

1.3.3 对比分析

记录压缩机干气密封加热器改造前与改造后的运行历史趋势，进行分析和对比。SOLAR机组MCC干气密封加热器控制系統改造完成后，对机组干气密封进行持续观察，结合干气密封温度历史曲线进行分析。改造后的机组干气密封加热器控制系统运行稳定，加热器在最低和最高温度临界点时，接触器高频开关跳动现象消失，机组运行稳定。

1.3.4 能耗分析对比

机组干气密封的优化改造，使干气密封电加热器能耗降低了40%。切实贯彻落实“战严冬、转观念、勇担当、上台阶”教育思想，使调研成果及时转化为解决问题的具体行动。

2 结论

通过对SOLAR机组MCC干气密封控制系统的研究，加装110V通电延时继电器，设定通电延时时间，加热器在最低和最高温度临界点时，自动延时闭合通电，杜绝干气密封加热器交流接触器高频开关跳动现象，实现干气密封加热器开关正常启停运行，保证了燃气轮机运行的高效率。

参考文献：

[1]王树术.干气密封技术在离心压缩机中的应用[J].风机技术，2008.

[2]杨富来.干气密封技术及实际应用[J].石油化工设备技术， 2004.

[3]阮春红.压缩机用干气密封及控制系统技术应用[J].石油化工设备，2009.