離心壓縮機級間密封泄漏的研究與優(yōu)化

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(內(nèi)蒙古黃陶勒蓋煤炭有限責(zé)任公司世林化工分公司，內(nèi)蒙古，鄂爾多斯 017313)

1 增壓機技術(shù)參數(shù)

空氣壓縮機組是空分裝置的重要部分，主要利用熱電工段提供的中壓蒸汽，由汽輪機驅(qū)動空壓機及增壓機。從大氣中的空氣經(jīng)過自潔式過濾器除去空氣中大的機械雜質(zhì)后進入空氣壓縮機，將空氣壓力壓縮到0.535MPa后送往預(yù)冷系統(tǒng)洗滌酸性氣體、降溫、除塵后進入純化器，除去空氣中的水分、二氧化碳、碳?xì)浠衔锖蟮母稍锟諝?.48MPa，進入增壓機加壓后分三部分,增壓機一段抽出空氣為全廠提供儀表空氣和工廠空氣；增壓機二段抽出空氣送往空分裝置的增壓透平膨脹機；增壓機三段繼續(xù)加壓后送往空分裝置下塔參與精餾。增壓機技術(shù)參數(shù)見表1。各工段的性能曲線見圖1、圖2、圖3。

壓縮介質(zhì):空氣分子量:28.97進口溫度:40℃進口壓力:1.321569MPa A轉(zhuǎn) 速:12810122001159010980r/min

圖1 3BCL457預(yù)期的性能曲線(正常工況I段)

壓縮介質(zhì):空氣分子量:28.97進口溫度:40℃進口壓力:1.321569MPa A轉(zhuǎn) 速:12810122001159010980r/min

圖2 3BCL457預(yù)期的性能曲線(正常工況II段)

壓縮介質(zhì):空氣分子量:28.97進口溫度:40℃進口壓力:2.712745MPa A轉(zhuǎn) 速:12810122001159010980r/min

圖3 3BCL457預(yù)期的性能曲線(正常工況III段)

2 密封改進原理

MCO1404+3BCL457壓縮機級間密封采用迷宮密封；在壓縮機各級葉輪進口圈外緣和隔板軸孔處都裝有迷宮密封減少各級串氣，提高壓縮空氣量，提高做功率。迷宮密封采用鋁合金制成，是為了避免損壞軸套和葉輪。為避免熱膨脹而使密封變形發(fā)生抱軸事故一般將密封體做成帶有“L”形卡臺。密封齒為梳齒狀，密封體外環(huán)上半用沉頭螺釘固定在上半隔板上不固定死。外環(huán)下半自由裝在下隔板。對尺寸較大的密封，根據(jù)需要切割成兩半，且切口留有間隙，來滿足受熱膨脹的要求。

影響離心壓縮機中級間密封間隙泄漏是主要因素。離心式壓縮機進口有效氣量是通過葉輪做功后大部分進入擴壓器，進入下一級繼續(xù)提高壓力來滿足分餾系統(tǒng)所需壓力外，還有少部分從葉輪出口通過高壓氣流從輪蓋密封和隔板軸封泄漏出去，形成兩個環(huán)流漏氣損失。

實踐證明隔板軸封泄漏量是輪蓋氣封泄漏量的1/3 左右，隔板處的泄漏量比輪蓋密封泄漏量小很多。隔板軸封泄漏量沒有直接要求外界多增加能量，只是減少了工作葉輪后的有效能量。通過葉輪的輪蓋處密封的泄漏量增加工作葉輪的進口流量。輪蓋密封處的泄漏量直接要求外界能量增加，這股氣流在輪蓋密封處不斷循環(huán)。能量損失使葉輪多耗機械功，影響壓縮機效率。減少輪蓋密封泄漏量是提高離心壓縮機效率的重要因素之一。從而看出輪蓋密封泄漏損失是一個不可忽視的問題。

空氣壓縮機出現(xiàn)能耗高，達(dá)不到設(shè)計值是密封泄漏所導(dǎo)致的；離心壓縮機在理論上希望級間密封間隙盡可能小，甚至不泄漏，提高壓縮機做功率。但在壓縮機設(shè)計制造過程中為了安全運行可靠；在生產(chǎn)運行過程中壓力及流量在某種原因情況下發(fā)生大幅度的波動引起轉(zhuǎn)動部件與靜止部件摩擦從而引發(fā)事故。所以在設(shè)計制造壓縮機的過程中級間密封間隙往往在上限值。特別是新研發(fā)的機型在沒有成功的運行經(jīng)驗的前提下，級間密封間隙設(shè)計值應(yīng)該大于實際運行間隙值。一般新機型經(jīng)實驗或用戶生產(chǎn)實踐運行后，才能適當(dāng)進行修正級間密封間隙值。為今后設(shè)計和生產(chǎn)壓縮機級間密封間隙值提供重要依據(jù)。壓縮機其他參數(shù)也都相應(yīng)的進行糾正，為新機型提供有力的參考依據(jù)。在設(shè)計制造和運行維修過程中應(yīng)特別注意，壓縮機的級間密封的間隙盡可能控制在一個合理范圍內(nèi)，使壓縮機有較高的效率又能安全運行。

由于原有的梳齒密封間隙設(shè)計時偏大導(dǎo)致運行中泄漏量大，促使壓縮機負(fù)荷受到了很大的影響。密封結(jié)構(gòu)的好壞對壓縮機組由很大的影響，對此我們多次與沈鼓壓縮機廠家進行研究探討，決定更換增壓機級間、段間密封，將原有的梳齒密封更換為可接觸碳環(huán)密封，減少級間串氣帶來的氣體損失；提高增壓機的排氣量。

3 結(jié)束語

3BCL357型空氣壓縮機出現(xiàn)能耗高，設(shè)計壓力達(dá)不到，設(shè)計氣量不夠，導(dǎo)致空分裝置設(shè)計氧量達(dá)不到設(shè)計值，是因增壓機級間密封內(nèi)漏引起的，通過改造壓縮機級間密封減少泄漏量，提高增壓機效率。