丙烯迷宮式壓縮機氣體泄漏分析及處理

李寬 路偉

(沈陽遠大壓縮機股份有限公司,遼寧沈陽 110027)

丙烯迷宮式壓縮機氣體泄漏分析及處理

李寬 路偉

(沈陽遠大壓縮機股份有限公司,遼寧沈陽 110027)

闡述非接觸式填料和接觸式填料的密封工作原理,對影響填料正常工作的原因進行分析,提出了解決填料泄露的新結構設計方案,應用后取得的效果。

迷宮式壓縮機 填料 進口壓縮機 改造

1 引言

迷宮式壓縮機是一種非接觸式的立式往復式壓縮機。其密封部件采用非接觸式密封方式，利用石墨制成的內徑加工有多圈密封槽的填料環，當氣體每進入一圈密封槽的單位時間泄漏量是相同的，故當容積增大時，流過截面相同的間隙就要求有更大的流速，也即要求更大的壓力差，這樣使每個小室的壓力降越來越大，使氣體不能通暢的泄露，因而達到密封的目的。

2 壓縮機的主要技術指數

J4D300-3迷宮式壓縮機數據：

壓縮機制造廠：日本制鋼所；

工藝介質：丙烯氣體(含少量PP粉體、N2、H2)；

氣量：6329m3/h；

行程：300mm；

轉速：422r/min；

氣缸直徑：620mm，490mm，265mm；

活塞桿直徑：100mm。

3 填料設計的基本原理

填料的作用是密封氣缸和活塞桿間的間隙，防止氣體從氣缸和活塞桿之間的泄漏，保證壓縮機的正常運轉、減少浪費工藝氣和安全生產。

非接觸式填料密封環原理是以節流為主。利用石墨材料的自潤滑性和內徑加工有多圈密封槽的填料環，當氣體每進入一圈密封槽的單位時間泄漏量是相同的，故當容積增大時，流過截面相同的間隙就要求有更大的流速，也即要求更大的壓力差，這樣使每個小室的壓力降越來越大，使氣體不能通暢的泄露，因而達到密封的目的。非接觸式填料密封環對于密封介質中含有顆粒、對于減少摩擦熱有明顯的效果，而且合理使用可以達到長周期無磨損的狀態。

接觸式填料密封環原理是以阻塞為主。通過依靠氣體壓差和彈簧力將密封環緊緊的固定在活塞桿上，從而達到防止工藝氣從氣缸和活塞桿之間的泄露。

在密封效果上，接觸式填料密封環比非接觸式密封環具有更好的密封效果。但介質中含有的顆粒對接觸式密封環的使用壽命有所影響，同時接觸式密封環易產生高溫，并且使用周期較短一般為4000～8000小時。

圖1 改造前填料結構

圖2 改造后填料結構

圖3

4 填料泄露問題的分析及解決方案

J4D300-3迷宮壓縮機由日本制鋼所生產是國內某化工廠2007年進行采購的產品。2008年正式運行，此壓縮機從投入運行之初填料部件就經常發生工藝介質泄漏量大等密封問題。國內某化工廠委托沈陽遠大壓縮機股份有限公司對此問題進行分析并對壓縮機進行改造。

本公司接到任務后，立即派遣技術人員到現場勘察。根據現場情況和資料分析此壓縮機填料部件失效原因是由于工藝介質中含有少許細粉等雜質。活塞桿與填料迷宮槽之間因為細粉及粉體堆積造成迷宮填料部件失效，使得工藝介質大量通過填料泄露到曲軸箱內，使得曲軸箱內壓力升高，并且將大量丙烯氣體泄漏到空氣中，造成一定環境污染、健康危害及經濟損失。

根據現場實際觀察和用戶提供的隨機資料，此壓縮機之前采用的是迷宮填料環(非接觸式填料環)如圖1根據此非接觸式填料密封環的特點對于像丙烯介質中含有大量的粉塵對于密封環的密封性起到很大的影響，必然會造成一定量工藝氣體的泄漏。

根據多年迷宮壓縮機的設計與改造，針對此壓縮機的填料部件進行了從新設計如圖2增加了一道節流環和幾道接觸式填料密封環。首先利用節流環將大量粉塵阻隔，氣體在經過非接觸式填料密封環后密封效果明顯好于以前，在最后幾道更改為接觸式填料密封環將氣體完全隔斷。壓縮機采用改造后的密封件穩定運行半個月測量泄漏量已經由改造前的5000ppm(千分之五)降低到現在的500ppm(萬分之五)。壓縮機經過6個月的運行現場監測泄漏量為1500～1800ppm(萬分之十五至萬分之十八)。改造設計有了明顯的效果，得到了用戶的贊賞與好評。

迷宮式填料環(非接觸式填料環)如圖3根據密封原理本身就具有一定量的泄漏無法達到完全密封的效果。根據此壓縮機的特點和本公司此類壓縮機的以往經驗目前泄漏量符合要求。由于改造之后添加了幾組接觸式密封環，接觸式填料環比非接觸式填料環磨損快，用戶需要定期更換填料環保證壓縮機的正常運行。

5 結語

丙烯壓縮機作為化工工藝中的關鍵設備，通過解決本壓縮機的問題，對于國內類似壓縮機的設計提供了解決方案。壓縮機密封部分一直以來都是壓縮機設計的重要部分，如何讓設備的效率達到最大，同時泄漏量降到最低始終都是設計長久以來的難題。

[1]郁永章.容積式壓縮機技術手冊[M].北京:機械工業出版社,2000.308.

[2]安定綱.往復壓縮機技術問答[M].北京:中國石化出版社,2005,(2).

[3]侯立山.往復壓縮機高壓填料密封結構及應用[J].壓縮機技術,2013,(5).