SV12-M型壓縮機(jī)蝸殼密封泄漏的原因分析及改進(jìn)措施

趙威委

SV12-M型壓縮機(jī)蝸殼密封泄漏的原因分析及改進(jìn)措施

趙威委

（河南龍宇煤化工有限公司氣化一廠， 河南 永城 476600）

針對(duì)SV12-M型壓縮機(jī)蝸殼密封泄漏的原因進(jìn)行認(rèn)真分析研究，并對(duì)密封形式進(jìn)行了技術(shù)改造，解決了蝸殼密封泄漏的問題，消除了壓縮機(jī)運(yùn)行期間的隱患，延長了壓縮機(jī)的運(yùn)行周期，提高了壓縮機(jī)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性和安全性。

SV12-M；壓縮機(jī)；密封；泄漏；技術(shù)改造

SV12-M型壓縮機(jī)是河南龍宇煤化工有限公司殼牌氣化裝置升級(jí)改造后的激冷氣循環(huán)氣離心壓縮機(jī)，該壓縮機(jī)為沈陽鼓風(fēng)機(jī)集團(tuán)有限公司生產(chǎn)，于 2011年 7月投入使用。該壓縮機(jī)蝸殼為垂直剖分把合結(jié)構(gòu)，密封采用氟橡膠O型環(huán)加聚四氟乙烯防壓墊片組合密封。由于受橡膠熱氧老化的影響，其蝸殼與端板之間的密封失效速率加快，頻繁泄漏，而泄漏氣體為高溫、高壓、易燃的粗煤氣，泄漏后如不及時(shí)消除漏點(diǎn)，對(duì)安全生產(chǎn)造成極大威脅。因此,針對(duì)以上問題, 筆者對(duì)泄漏的原理進(jìn)行認(rèn)真研究, 找出了解決該問題的方法, 經(jīng)過改造后, 取得了滿意的效果。

1 壓縮機(jī)簡介

1.1 壓縮機(jī)的組成及型號(hào)意義

SV12-M型壓縮機(jī)機(jī)組由壓縮機(jī)、液力偶合器及電機(jī)組成，三者之間通過膜片聯(lián)軸器聯(lián)接，為了便于安裝找正整體布置于同一鋼制底座上，整個(gè)機(jī)組（除液力偶合器）采用潤滑油站供油，機(jī)組為雙層布置，主機(jī)置于樓上，油站以及液力偶合器配套的泵站、板式換熱器等置于樓下，壓縮機(jī)的軸端密封采用干氣密封。為了確保機(jī)組安全運(yùn)轉(zhuǎn)，壓縮機(jī)組設(shè)有各種控制及保安裝置。SV12-M型離心壓縮機(jī)是單級(jí)懸臂型離心壓縮機(jī)。S表示單級(jí)高速壓縮機(jī)；V表示蝸殼為垂直剖分形式；12為系列代號(hào)，表示入口名義流量除以1 000；M表示壓縮機(jī)的原動(dòng)機(jī)是電機(jī)。SV12-M型壓縮機(jī)為水平進(jìn)氣，一級(jí)懸臂葉輪，氣體通過一級(jí)壓縮至出口狀態(tài)的壓縮機(jī)，其蝸殼為垂直剖分把合結(jié)構(gòu)。

機(jī)組布置示意圖如圖1所示。

圖1 機(jī)組示意圖

表1 壓縮機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)

1.2 壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)及組成

壓縮機(jī)主要由定子(蝸殼、端板、支架、輪蓋密封) 、轉(zhuǎn)子(軸、葉輪、軸頭螺母、鎖緊螺母等)、大齒輪（齒環(huán)、輪軸、半聯(lián)軸器）、齒輪箱及支撐軸承、支推軸承、干氣密封等組成。SV12-M型壓縮機(jī)為水平進(jìn)氣、一級(jí)懸臂葉輪、氣體通過一級(jí)壓縮至出口狀態(tài)的壓縮機(jī)[1-2]。

離心壓縮機(jī)定子及其組成（如圖2）。

1）蝸殼 SV型壓縮機(jī)的蝸殼采用鑄造蝸殼，垂直剖分結(jié)構(gòu)，懸臂蝸室通過端法蘭把合在齒輪箱上。蝸殼采用鑄鋼20CrMo材料。

2）端板 端板是形成流道的定子部件，引導(dǎo)氣流從進(jìn)口法蘭處流向葉輪進(jìn)口。

3）支架 支架是形成流道的定子部件，引導(dǎo)氣流從葉輪出口流向蝸室。支架采用鑄鋼20CrMo材料[3]。

圖2 定子及其組成

2 運(yùn)行時(shí)壓縮機(jī)蝸殼密封泄漏情況及原因分析

2.1 壓縮機(jī)蝸殼密封泄漏情況

圖2 X詳圖為該壓縮機(jī)蝸殼與端板的密封及結(jié)構(gòu)形式。密封組一、密封組二均為組合密封，由一個(gè)氟橡膠“O”型圈與一個(gè)聚四氟乙烯防壓墊片組合而成。密封組一為軸向端面密封，其主要作用是阻止支架與端板之間的介質(zhì)向外泄漏。密封組二為徑向環(huán)向密封，其主要作用是阻止支架與蝸殼之間的介質(zhì)向外泄漏。由于其結(jié)構(gòu)形式的特殊性，壓縮機(jī)自運(yùn)行以來，蝸殼與端板之間的密封泄漏頻繁，一般開車正常后15天左右均會(huì)出現(xiàn)不同程度的泄漏。其泄漏介質(zhì)為220 ℃的高溫易燃易爆氣體（主要成分為CO，含有少量硫化氫），泄漏后遇明火或高溫便會(huì)燃燒，其與空氣混合后的爆炸極限為12.5％～80％。該位置一旦泄漏若未及時(shí)發(fā)現(xiàn)或處理，就會(huì)產(chǎn)生極大的安全隱患，危及壓縮機(jī)的安全穩(wěn)定長周期運(yùn)行[4]。泄漏還會(huì)造成揮發(fā)性有機(jī)物超標(biāo)[5]。

2.2 泄漏原因分析

經(jīng)過現(xiàn)場泄漏后的多次拆卸檢查、檢修及現(xiàn)場拆卸的實(shí)際情況，泄漏原因分析如下：

1）每次拆卸都會(huì)發(fā)現(xiàn)氟橡膠“O”型圈存在老化變硬或斷裂的現(xiàn)象。氟橡膠“O”型圈密封緊力的衰減是造成密封失效的直接原因。由于該部位密封結(jié)構(gòu)形式的特殊性，氟橡膠“O”型圈一旦失去密封緊力或局部失去密封緊力便會(huì)造成介質(zhì)的泄漏。影響氟橡膠“O”型圈密封緊力的要素：

a、氟橡膠“O”型圈在安裝時(shí)密封緊力不均勻?qū)е戮植棵芊饩o力過小。在端板、支架回裝、安裝時(shí)，由于端板與蝸殼僅靠螺栓進(jìn)行連接，缺少定位銷等精準(zhǔn)定位附件，安裝時(shí)很難保證端板與蝸殼的同心度，也就是很難保證密封組二的密封緊力圓周方向的均勻。從而導(dǎo)致密封組二的氟橡膠“O”型圈下半周密封緊力較大，上半周密封緊力較小，圓周方向的密封緊力不一致最終造成介質(zhì)的泄漏。

b、氟橡膠“O”型圈的老化導(dǎo)致密封緊力衰減。長期的高溫硫化氫環(huán)境加劇了氟橡膠的熱裂解和熱交聯(lián)[6]，最終導(dǎo)致密封組一、密封組二中的“O”型圈老化變硬斷裂，從而失去密封性能，造成介質(zhì)泄漏。

c、在支架回裝的過程中，存在支架和蝸殼同心度調(diào)整不均勻的情況，在支架壓入的過程中，由于與蝸殼同心度的偏差，會(huì)造成密封組二“O”型圈的剝皮損壞。在不拆卸檢查的情況下很難檢查到這種“O”型圈的剝皮損壞。這種損壞形式加大、加劇了圓周方向密封緊力不一致現(xiàn)象的發(fā)生，加劇了介質(zhì)的泄漏。

2）由于介質(zhì)中水蒸氣的含量較高，高溫、高濕的硫化氫環(huán)境對(duì)蝸殼（材質(zhì)：鑄鋼20CrMo）、端板存在的電化學(xué)腐蝕和氫損傷較嚴(yán)重。蝸殼內(nèi)壁腐蝕后內(nèi)徑增加變大，支架腐蝕后外徑減小、內(nèi)徑增加變大。導(dǎo)致蝸殼與支架、蝸殼與端板之間的配合間隙變大，從而減弱密封組一、密封組二中“O”型圈的密封效果，加劇介質(zhì)泄漏的發(fā)生。每次檢修的拆卸都需要對(duì)端板、支架、蝸殼密封處進(jìn)行垢層打磨、清理，每次的打磨、清理都會(huì)增加該部位的配合間隙，從而加劇密封緊力的衰減，加促介質(zhì)泄漏的發(fā)生。

3 壓縮機(jī)蝸殼密封泄漏的解決措施及使用效果

通過上述對(duì)泄漏原因的分析及對(duì)蝸殼、端板、支架結(jié)構(gòu)的研究，結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際情況及各部件的行為尺寸，在不改變各部件原結(jié)構(gòu)形式及各項(xiàng)性能指標(biāo)的前提下，經(jīng)過大量的選型篩選及數(shù)據(jù)計(jì)算，確定在端板和蝸殼之間再添加一道密封，阻止端板與支架、支架與蝸殼間密封失效后泄漏的外漏。結(jié)合端板的結(jié)構(gòu)最終采取在端板的子母扣凸臺(tái)與連接螺栓孔之間加工環(huán)形密封槽，增加一道強(qiáng)制性端面密封。由于該密封位置結(jié)構(gòu)過于緊湊，加工出的環(huán)形槽寬度較窄，槽內(nèi)只能裝入無內(nèi)外圈的金屬纏繞墊。經(jīng)過對(duì)所需密封比壓的計(jì)算，結(jié)合無內(nèi)外圈金屬纏繞墊生產(chǎn)加工的實(shí)際情況，最終確定該密封件的各項(xiàng)尺寸數(shù)據(jù)。如圖3所示。

圖3 管板加工圖

該密封槽加工改造后裝入定制密封墊，支架、端板回裝后各項(xiàng)尺寸數(shù)據(jù)完全符合使用要求，與改造前對(duì)比各項(xiàng)尺寸數(shù)據(jù)無變化。經(jīng)過氣密性實(shí)驗(yàn)及運(yùn)行效果驗(yàn)證，此次密封改造完全解決了該部位頻繁發(fā)生泄漏的問題，實(shí)現(xiàn)了一個(gè)檢修周期無泄漏。此端面密封自2015年7月實(shí)施后使用至今該部位未曾發(fā)生過泄漏，每次檢修拆卸后僅更換定制金屬纏繞墊即可。

4 結(jié)束語

通過對(duì)該部位增加強(qiáng)制性端面密封的改造[7]，徹底解決了SV12-M型壓縮機(jī)蝸殼與端板之間密封頻繁泄漏的問題，大大提高了壓縮機(jī)運(yùn)行的安全性和經(jīng)濟(jì)性，延長了該壓縮機(jī)的運(yùn)行周期，保障了后續(xù)裝置的長周期可靠運(yùn)行。

[1] 田森. Shell粉煤氣化裝置激冷氣壓縮機(jī)高速軸振動(dòng)問題的研究[J]. 小氮肥, 2016, 44 (8):14-15.

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[3] 孫家姝, 刁全, 亢天明. 激冷氣壓縮機(jī)的研制及整體結(jié)構(gòu)改進(jìn)[J]. 風(fēng)機(jī)技術(shù), 2014 (6): 44-49.

[4] 朱白欽, 魯世軍. SV12-M壓縮機(jī)組問題及改善措施[J]. 設(shè)備管理與維修, 2013 (10): 67-67.

[5] 劉安琪, 趙東風(fēng), 王嘉麟, 等. 石化企業(yè)設(shè)備動(dòng)靜密封點(diǎn)揮發(fā)性有機(jī)物泄漏管控研究[J]. 當(dāng)代化工, 2019, 48 (9): 2094-2097.

[6] 張奎. XNBR/PVC共混膠的性能研究[J]. 遼寧化工, 2020, 49 (5):13-14.

[7] 竇云飛. 殼牌煤氣化激冷氣壓縮機(jī)改造總結(jié)[J]. 山東工業(yè)技術(shù), 2015 (16): 203-203.

Cause analysis of Leakage of Volute Seal of SV12-M Compressor and Improvement Measures

(No.1 Gasification Plant of Henan Longyu Coal Chemical Co., Ltd., Yongcheng Henan 476600, China)

The causes of volute seal leakage of SV12-M compressor in our company were carefully analyzedand studied, and the sealing form was technically reformed to solve the problem of volute seal leakage, eliminate the hidden dangers during the operation of the compressor, prolong the operation cycle of the compressor and improve the economy and safety of the operation of the compressor.

SV12-M; Compressor; Seal; Leak; Technical transformation

2021-08-24

趙威委（1987-），男，河南省開封市人，助理工程師，2008年畢業(yè)于開封市高級(jí)技工學(xué)校鉗工與數(shù)控技術(shù)專業(yè)，從事化工設(shè)備技術(shù)管理工作。

TQ016.5+5

A

1004-0935（2021）11-1728-03