石油化工用离心压缩机干气密封故障及处理措施

石油化工用离心压缩机干气密封故障及处理措施

曹丽萍

克拉玛依市三达检测分析有限责任公司乐，新疆维吾尔自治区 834000

摘要：多年来，石油化工产业为我国社会经济发展做出了重要贡献，保障石油化工领域的可持续发展是促进经济发展的重要基石。石油化工业中离心压缩机是非常重要的机电设备，该设备能否安全可靠运行直接影响石油化工生产过程的稳定。但由于石油化工生产作业环境复杂，离心压缩机在正常工作时容易受到外部各因素影响，产生各种故障，造成石油化工生产过程不连续。如国内某石油化工企业使用的离心压缩机在正常运行中，突然出现干气密封失效，导致一级密封泄漏气流量出现快速上升并达到了极限值，使生产设备紧急停机，给企业造成了重大经济损失。

关键词：石油化工用离心压缩机；干气密封故障；处理措施

引言

伴随着中国工业生产的高速发展，离心压缩机设备在工业生产中起着举足轻重的作用。离心式压缩机的密封分为内密封和外密封，内密封的作用是防止级间的气体倒流，外密封的作用是减少和防止机械内部气体向外泄漏，例如轴端的干气密封。由于干气密封可靠性高、运行维护费用低、功耗低、泄漏量小，所以得到了广泛的应用。因为这项技术在现阶段还不够成熟，所以在实际应用中会产生一些问题，但是它对工业生产的卓越贡献是我们不能否认的。

1干气密封的发展现状及优势

干气密封属于非接触式密封，其理论基础是气体润滑、冷却轴承。干气密封的摩擦副由动环、静环、弹簧、O型圈等组成，静环密封面均匀分布形状特殊的流体动压槽，螺旋槽密封应用较为广泛，此外还有圆弧槽、Ｔ型槽等。干气密封技术第一次得到应用是在1962年。由Nalco公司制造的一台CVS－20型单级压缩机。二十世纪七十年代末，JohnCrane在天然气输送设备领域成功应用干气密封。干气密封技术的发展及应用得到了石油化工等行业的广泛认可并纳入API617标准中。随着石油化工行业的快速发展，干气密封技术的发展也实现了质的飞跃。高压力、大轴径、多种密封槽型成为干气密封技术研究发展的主要方向。近年来我国在干气密封领域取得了长足的进步，一大批国内企业攻坚克难，成功自主设计及研发了多种型式的干气密封，成功应用于各个领域，极大的降低了企业的成本。四川日机密封经过多年的不懈努力，自主研发的J20密封槽型成功应用在乙烯三机，打破国外垄断的壁垒。轴径方面，350mm的大轴径干气密封在国内也成功应用。密封压力方面，其国内有业绩的干气密封压力最高可达15.8MPa。干气密封技术不断的发展进步，目前大多数离心压缩机组都优先选用干气密封。干气密封在离心压缩机组中的主要优势如下：

1）基本不受设备PV值的限制，更适合于高速、高压工况。

2）省去了复杂密封油系统，经济性好。

3）干气密封的隔离气隔绝了油箱及密封腔，使润滑油及油雾等不能够进入工艺介质，保证了介质的清洁度。

4）非接触式密封，密封面磨损小，抗干扰能力强、工况适应性强。

2石油化工用离心压缩机干气密封故障

2.1驱动端干气密封

驱动端的二级密封未出现明显的故障问题，各零部件也没有发现明显的损坏。由于故障主要出现在一级密封，因此对该部位的零部件进行重点检查。对旋转环和静环密封端面进行检查，发现未出现不正常的磨损，且整个动压槽基本完整。对与弹簧接触的推环进行检查时发现，其尾部存在显著的黑色磨屑。正常情况下推环密封圈应为白色，而检查发现该处位置呈现黑色，且质地较软，可以推断该物质为外部物质。拆下静环对推环C型密封圈进行检查，发现该密封圈已经出现了明显的断裂，长度达7mm，基本可以断定该处位置是导致气体泄漏的根本原因。进一步检查发现推环C型密封圈上同样存在很多软质黑色杂质。

2.2非驱动端干气密封

对二级密封结构进行检查，未发现明显的故障问题。然后对一级密封结构进行系统全面检查，发现问题同样是出现在推环C型密封圈上，密封圈上出现了很多软质黑色杂质，但未出现明显裂纹,其他结构件均未发现明显损伤。

2.3离心压缩机干气密封结构失效原因

(1)推环与C型密封圈沟槽之间的间隙太大。推环与C型密封圈沟槽之间的间隙大小对结构性能具有非常重要的影响，需要对其进行严格控制。如间隙值太小，导致推环无法正常活动，严重时会导致推环出现卡死问题。而间隙值过大，在高压环境下可能存在被击穿的危险。经过现场实际测量发现，该装置的推环与C型密封圈沟槽之间的间隙虽然比最佳值稍大，但是差距不明显。因此认为该因素不是造成离心压缩机出现密封失效的根本原因。

(2)C型密封圈出现非正常磨损导致部分区域变薄。推环与弹簧直接接触，弹簧的力直接作用在推环上，与静环和旋转环之间形成闭合力。在实际运行中推环与C型密封圈并非处于完全相对静止的状态，两者之间会发生相互串动现象。另外，推环C型密封圈所处位置气流很难进入，一旦该部位混入颗粒杂质，很难将杂质清理干净，在长时间运行过程中，杂质会对密封圈造成严重磨损。当磨损达到一定程度后密封圈厚度逐渐变薄，在高压气体作用下密封圈可能被击穿，最终出现明显的裂纹。对离心压缩机干气密封结构进行拆检，发现该位置的密封圈存在黑色松软杂质，且存在7mm长的裂纹，因此可以认定该因素是导致结构出现密封失效的最重要原因。

3石油化工用离心压缩机干气密封故障处理措施

以上对离心压缩机干气密封失效原因进行了系统分析，现结合实践经验，对以上原因提出对应的处理措施。

(1)严把密封圈质量关。密封圈质量对干气密封结构性能具有非常重要的影响，如果其质量存在缺陷，就会导致密封结构运行过程不稳定。密封圈制造商在生产密封圈时应制定严格的质量管理体系，对所有的商品进行严格检测，满足要求后才能流入市场。离心压缩机生产企业在采购相关零部件时，必须对所有的零件进行检查，尤其是要重点检查C型密封圈的尺寸精度、材质成分等。

(2)优化离心压缩机控制系统。控制系统无法识别过滤器滤芯运行状态的原因，在于差压变送器性能无法满足要求。因此在控制系统中需要更换性能更优良的差压变送器，并结合实际情况对报警值进行调整。确保控制系统能够准确识别过滤器滤芯的运行状态，定期对滤芯进行更换。避免空气含有的杂质进入密封结构内部，对结构造成不必要的损伤。

(3)提升离心压缩机制造精度。推环与C型密封圈沟槽之间的间隙是一个非常重要的技术参数，在对离心压缩机进行生产制作时必须严格控制加工质量，进而实现该间隙值的准确控制。

结语

离心压缩机在石油化工领域应用非常广泛，其运行的稳定对整个生产过程有重要影响。本文对石油化工企业使用的离心压缩机出现的干气密封失效问题进行了全面系统的分析，结合离心压缩机实际运行情况，分析了干气密封发生故障的原因，提出了一些建设性的处理措施。

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