循環氫壓縮機干氣密封損壞原因分析及對策

摘要：介紹了干氣密封非驅動端泄漏的情況，最終分析干氣密封損壞的原因并由車間提出預防和整頓措施，以保證干氣密封的長周期運行。

關鍵詞： K-102； 干氣密封； 措施

200萬噸柴油加氫裝置循環氫壓縮機K-102干氣密封系統及干氣密封控制系統采用四川日機密封件有限公司的中間帶迷宮的串聯式集裝式干氣密封。

1.干氣密封的工作原理

1.1.工作原理

干氣密封單元一般由一個可以軸向浮動的靜環和一個固定在軸套上的動環組成。靜環背后有彈簧對其施加貼合作用力，動環隨壓縮機轉子做高速運轉。密封的工作原理是流體靜壓力和流體動壓力的平衡。高速旋轉的動環產生粘性剪切力帶動流體進入流體動力槽內，由外徑向中心運動，密封壩提供流體阻力，節制氣體流向低壓端，于是氣體被壓縮壓力升高，密封面分開，形成一定厚度的的氣膜，（約3μm）。當流體的靜壓力和彈簧的閉合力等于氣膜內的開啟力時，密封端面之間就形成了穩定的間隙，于是密封實現非接觸運轉。我裝置干氣密封為中間帶迷宮的串聯式集裝式干氣密封，密封氣由兩種氣體組成，分別是1.0MPa氮氣、循環氫壓縮機出口循環氫。靠壓縮機氣缸內側的一級密封，由循環氫密封，用粗濾器和精濾器過濾；中間的二級密封，用1.0MPa氮氣進行密封；靠壓縮機氣缸外側的隔離氣，用氮氣密封；氣缸內的大量氫氣首先被靠內側的密封氫氣密封，剩余外漏的氫氣和密封氣靠氮氣來密封，為了防止潤滑油進入密封腔，在最外側用氮氣進行密封。

2.實際運行狀況

K-102為循環氫壓縮機，2011年11月投用，運行至2012年6月發現非驅動端干氣密封泄漏氣量和壓力持續上漲，經過流程檢查及儀表聯校確認非驅動端干氣密封泄漏。直至2012年6月30日裝置被迫停工檢修。經解體檢查發現密封靜環有磨損現象（1）。于是，對非驅動端密封進行了更換。重新開啟后運行正常。運行至2013年6月，再次發現非驅動端干氣密封泄漏氣量和壓力持續上漲，且情況與2012年相似，6月16日裝置再次被迫停工，解體檢查仍發現密封靜環有磨損現象，且密封靜環上的O型圈斷裂（圖2）。

圖1密封靜環磨損 圖2 O型圈斷裂

3.檢修概述

3.1. 2012年打開干氣密封聚結器檢查的情況，造成干氣密封帶液的主要原因就是聚結器的濾芯安裝不到位，造成聚結器無法正常脫液。

3.2.2013年打開干氣密封檢查的情況，造成干氣密封損壞的主要原因就是干氣密封帶液，造成O環損壞，干氣密封帶液的主要原因為聚結器設計不合理造成脫液效果差。

4.干氣密封故障原因分析

4.1.干氣密封聚結器脫液效果差：從2012年與2013年兩次檢修現場干氣密封拆檢情況來看，干氣密封一級密封動、靜環上滯留的碳粉情況，雖然本次密封系統中滯留的碳粉相對去年來說大幅減少，但是由于一級密封氣帶液，是造成本次密封失效的主要原因。

4.2.干氣密封中O型圈設計不合理：本次檢修在拆檢一級密封時發現一級靜環與推環之間的O型圈損壞，造成干氣密封泄漏氣量逐漸增大。

5.預防及整改措施

5.1.將介質側氟橡膠密封圈更新為耐氨腐蝕的全氟醚密封圈，且提高與靜環密封圈接觸軸套部位的光潔度，以保證靜環有良好的補償能力。

5.2.對聚結器進行跟換或改造。

5.3.車間繼續加強對循環氫中各組分的分析和監控，尤其是氨含量。

5.4.將適當增加聚結器、過濾器、循環氫分液罐的脫液頻次，以保證干氣密封系統一級密封氣盡量減少液體的攜帶。

5.5.加強干氣密封一級密封氣蒸汽伴熱的檢查。

5.6.為防止循環氫量大幅波動造成機組運行波動，規定K-102入口循環氫量穩定在130000-140000 Nm3/h，循環氫純度不低于80%。

5.7.在裝置出現緊急停工情況時，要盡可能快的引入高壓氮氣，減小壓縮機干氣系統的波動。

5.8.機組出現緊急停車后，立即確認汽輪機速關閥關閉、壓縮機出入口閥關閉，機組不會發生低轉（轉速<800rpm）或倒轉，盤車速度不大于10rpm。

5.9.保證干氣密封工作流量、壓差在設計范圍內。

參考文獻：

[1]吳金龍，張車寧.干氣密封的污染及其預防[J].化工設備與管道.2007，44（4）：45-47.

[2]金國森.干燥設備[M].北京：化學工業出版社.2002.

[3]劉后桂.密封技術[M].長沙：湖南科學技術出版社，1981.