單級高速離心式蒸汽壓縮機進水問題分析及處理

劉德潑，陸建軍，徐荷花，王星星

（江蘇金通靈流體機械科技股份有限公司，江蘇 南通 226001）

單級高速離心式蒸汽壓縮機被廣泛應用于食品加工、化工、紙業、鹽場、制藥等領域的MVR系統中，替代傳統的羅茨蒸汽壓縮機和低速蒸汽離心壓縮機。機械蒸汽再壓縮（MVR）技術，又稱為熱泵技術，其蒸發過程不需要外加蒸汽，即通過蒸汽壓縮機用少量的電能將低溫、低壓的廢蒸汽壓縮，提高其熱焓，達到高品位蒸汽標準后，作為蒸發系統的能量循環使用，從而減少系統對外界能源的消耗和廢蒸汽排放，是替代傳統多效蒸發的一項高效節能技術。

單級高速離心式蒸汽壓縮機的葉輪采用三元流半開式結構，通過拉桿固定在小齒輪軸端，大齒輪通過膜片式聯軸器與電機連接，大齒輪帶動小齒輪，實現葉輪高速旋轉。懸臂式結構決定了氣封的軸向距離不能太長，導致了蒸汽極易泄漏到增速齒輪箱內，造成潤滑油乳化問題，同時還會造成機組軸瓦溫度高、振動加大，甚至造成軸瓦損壞、機組停機等問題。

1 蒸汽壓縮機的密封作用及缺點

蒸汽壓縮機的密封性能是其運行可靠性的重要指標之一。在蒸汽壓縮機中，由于蝸殼內外存在壓力差，會導致蒸汽泄漏或者空氣竄入。若蝸殼內壓力過高，氣封中泄漏出的蒸汽會對其他設備產生污染；若蝸殼內壓力過低，則外部的空氣會通過軸端被吸入蝸殼，造成蝸殼內蒸汽中含有不冷凝氣體，從而導致換熱效率降低，影響系統的穩定性。迷宮密封是現有蒸汽壓縮機密封中常見的一種密封方式，這種密封結構簡單，加工及維修成本較低，被廣泛地應用于蒸汽壓縮機中的氣封結構中，但其缺點是不能實現零泄漏。

2 進水問題原因分析

蒸汽通過氣封的密封齒泄漏到大氣側，蒸汽部分冷凝成水，經過排水口排走，部分蒸汽通過增速齒輪箱的油封進入箱內，與潤滑油混合到一起，時間長了，潤滑油乳化變質，縮短了軸承和齒輪的壽命，降低了壓縮機的穩定性。因單級高速離心式蒸汽壓縮機采用懸臂式支撐結構，氣封的軸向距離受到很大限制，不能通過齒數的增加來達到密封的效果。

3 氣封結構及自動調節控制系統

針對蒸汽穿透性強、易冷凝的特點，氣封采用充排式自動調節裝置和多重保護方式，大大降低增速齒輪箱進水的可能性。氣封布置圖如圖1所示。

圖1 氣封布置示意圖

主軸與蝸殼側板之間由氣封連接，并且氣封和蝸殼側板為上下剖分式結構；氣封包含氣封本體和氣封擋板；蝸殼側板帶有充氣孔和排氣孔；充氣孔位于蝸殼側板上半部，連通氣封本體和充氣自動控制系統；充氣自動控制系統包含減壓閥、自動調節閥和壓力變送器，充入系統管路的蒸汽依次通過減壓閥、自動調節閥和壓力變送器。壓力變送器將信號傳至PLC控制柜，控制柜根據壓力設定值，自動控制調節閥的開度，從而保證充入的蒸汽壓力滿足密封要求。排氣孔位于蝸殼側板底部，連通氣封本體和排氣自動控制系統，排氣自動控制系統包含壓力變送器和抽氣泵，排出系統管路的蒸汽依次通過壓力變送器和抽氣泵。壓力變送器將信號傳至PLC控制柜，控制柜根據壓力設定值，自動控制氣泵的抽氣量，從而保證排出的蒸汽壓力滿足密封要求。該氣封裝置采用迷宮密封，針對不同壓力的蒸汽，通過充氣、排氣自動控制系統以充、抽蒸汽的方式來達到密封效果，并且在氣封靠近大氣處設有擋板，以防止蒸汽沿軸向泄漏。

4 處理進水問題的排查步驟

處理進水問題的排查步驟如下：①查看所有排水孔有無堵塞，如果堵塞，則需清理干凈。②蒸汽壓縮機啟動前，系統充新鮮蒸汽時，根據壓縮機管道壓力變送器檢測進行處理，如果高于大氣壓，氣封處就存在蒸汽泄漏的可能性，壓力越高，可能性越大。處理方法有3種，即開啟真空泵；開啟蒸汽壓縮機，抽真空；減小新鮮蒸汽壓力。調節的目標是氣封處無蒸汽泄漏。③蒸汽壓縮機運轉時，根據葉輪背部壓力變送器檢測值進行處理，處理方法有2種——小于等于大氣壓時，查看充氣自動控制系統，看蒸汽充氣密封壓力表調節范圍是否在0～3 kPa（表壓）之間，如果不是，按要求重新調節；大于大氣壓時，查看排氣自動控制系統，看抽氣壓力調節范圍是否在-5～0 kPa（表壓）之間，如果不是，按要求重新調節。④冷卻器損壞，冷卻水進入油箱，處理方法為更換冷卻器。⑤停機后，查看所有排水閥是否打開，如果不是，按要求操作。

5 結束語

單級高速離心式蒸汽壓縮機具有效率高、噪聲低、自動化程度高等特點，是目前MVR系統中應用最廣的蒸汽壓縮機。本文通過采用氣封自動調節控制系統，滿足系統壓力在一定范圍內的變化要求，有效地解決了增速齒輪箱進水問題，降低了現場操作工作難度，避免了潤滑油乳化問題，節約了維修成本，為設備長期運行提供了保障。

參考文獻：

［1］何睦盈，蔡宇凌，胥娟.機械蒸汽再壓縮（MVR）技術的發展及應用［J］.廣東化工，2013，17（40）：115-116.

［2］袁捷，何曉芳，劉振國.苯菲爾蒸汽壓縮機技術改造［J］.天津化工，2014，28（5）：41-42.