富氣離心壓縮機的干氣密封改造

黃步云

【摘 要】本文從富氣離心壓縮機出發，先對其密封結構以及現存問題作了介紹，而后探析了軸端梳齒密封伴有的缺陷，并對雙端面干氣密封相關原理、結構以及測控系統等進行闡述，以期為推進干氣密封的有效改造作出貢獻。

【關鍵詞】富氣離心壓縮機；干氣密封；改造

離心壓縮機過去通常借助蒸汽阻塞進行密封，但壓縮機會因逐步使用而出現蒸汽富氣的泄露，進而造成潤滑油、調速油等受到污染，導致機器構件等遭到腐蝕。因此，必須推動蒸汽阻塞形式的密封向著雙端面干式氣體密封轉變，為提升密封效果以及經濟效益夯實基礎。

一、壓縮機原軸封基本概述

1、原軸封簡介

過去壓縮機依靠蒸汽阻塞進行密封，該方式主要是用蒸汽來充當阻塞流體，進而實現密封效果。首先需由主密封腔進行蒸汽的適當注入，而后通過梳齒分成兩路，其中一路是阻擋瓦斯氣，并進入到機內，另一路則是和些許瓦斯氣一起進入蒸汽-油進行密封，并和外部空氣進行混合，最終借助抽氣器進入大氣。此類密封結構相對簡單，并且拆裝等也較為方便。

2、原軸封現存問題

首先，壓縮機內部瓦斯氣的壓力會因工藝操作而出現波動，并且密封的蒸汽壓力也會時常波動，蒸汽以及瓦斯間的壓差很難得到保障，而系統無法針對上述壓差做到自動調節。這是若壓力過大，那么瓦斯、蒸汽等極易進入軸承箱。其次，該方式無法諸如空氣，若瓦斯過量同樣會進入到軸承箱中。第三，梳齒密封多由鋁合金制成，此類材料較易遭到瓦斯等的腐蝕，密封梳齒的徑向間隙會逐步擴張，使得蒸汽泄露逐步增多，引發嚴重污染。

二、雙端面干氣密封結構、原理及其特點

1、結構與其工作原理

干氣密封是以螺旋槽氣體軸承為基礎而轉化出的非接觸形式的機械密封，也就是可控間隙端面密封，其依靠氣體來代替密封液，并且端面并未接觸，進而構成一層剛性氣膜。該密封結構與機械密封基本相同，也是借助和旋轉軸線相垂直的一對或者是多對密封端面來進行密封。雙端面干氣密封對應結構如下圖所示，其密封端面主要由一個動換以及兩個靜環構成。其中動環依是依靠軸套在旋轉軸上固定，并且隨軸轉動。而靜環則是分別置于內外腔體，其背面安裝了彈簧，依靠彈簧力來保證靜環、動環有效貼合。

此類密封是通過氣膜進行潤滑，并將動靜壓進行有效融合的機械密封，其核心構件則是動環表面存有的螺旋槽。氣體可以借助螺旋槽來泵入至端面間，進而于密封端面之間構成剛性氣膜，同時具備開啟力，促使靜止環以及旋轉環分開，進而構成非接觸。

2、干氣密封特點

首先，雙端面干氣密封是非接觸的，因此其壽命以及可靠性均較為可觀。其次，此類密封功耗不高，并且省掉了密封油系統，質量較輕并且占地較小。第三，干氣密封還可防止工藝回路遭受密封油等的污染，不論是運行還是維護費用均較低。

三、雙端面干氣密封測控系統

1、改造后的系統流程

由于該工藝氣隸屬易燃易爆且有毒害的范圍，所以必須避免工藝氣竄出。對密封氣源進行選取時要選擇低壓氮氣，并且因為密封端面相應的間隙不大，因此需要借助測控系統來提供密封氣并對其運行進行監控。該系統流程涵蓋了主密封、前置、后置密封等流程。其中主密封流程如下：待系統氮氣流入到控制盤之后，要先通過3μm精度的粗過濾器以及1μm的精過濾器，而后依次經過高壓與低壓端位置的流量計再進入到主密封腔之中。主密封以及前置密封均采取相同的過濾氣源，后者需要經過SO3與SO4音速孔板流至緩沖氣腔，避免密封體遭受富氣污染，同時音速孔板還可針對緩沖器對應的消耗量進行控制，將其控制于10Nm3/h之中。

2、系統報警連鎖相關設置

干氣密封改造成雙端面形式后，原有的蒸汽阻塞系統相應的報警連鎖便會取消，并且會于主密封氮氣以及平衡管間進行壓差連鎖的設置，也就是△p≤0.1MPa，與低報警相連鎖；若△p≤0.05MPa，便會連鎖停機。此外，主密封對應的氮氣流量通常設置了警報，當Q≥2.5Mm3/h時，便會高報警。同時，還可針對雙聯過濾器的前后壓差進行高報警的設置，也就是△p≥60kPa。此類連鎖設置能夠促使工作人員把握實時運行狀態，確保機組得以高效、穩定運行。

四、對軸端梳齒密封進行改造

軸端梳齒密封因腐蝕影響，徑向間隙會持續增加，會使主密封氣以及緩沖氣間的壓差受到影響，導致機體內瓦斯氣滲漏到主密封腔，造成部件受損、失效等問題。為確保軸端梳齒密封得到有效改善，可將其改成鍛打45鋼上鑲嵌適當不銹鋼片樣式，并適當放大其徑向間隙，可控制在0.6到0.7mm間。

五、總結

綜上所述，針對富氣離心壓縮機實施干氣密封改造，將其改造為雙端面形式，能夠避免富氣泄露以及油品污染等問題，可以對生產伴有的諸多隱患進行規避，確保機組裝置得以持久穩定運轉。雙端面模式干氣密封可從根本上改善密封失效的缺陷，并且該模式相較于蒸汽阻塞密封而言，功耗更低、泄露更少、搜名更長，并且沒有機組腐蝕。此外，雙端面模式的干氣密封還可避免潤滑油遭受蒸汽污染，防止由污染引發的諸多故障，為機組高效運行夯實基礎。

【參考文獻】

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