干气密封失效原因分析与有效性措施

干气密封失效原因分析与有效性措施

钱军

中国石油化工股份有限公司沧州分公司炼油三部   河北   沧州   061001

摘要：随着我国经济、科技的快速发展，逐渐开展以西气东输为核心的高频干气传输形式，解决压缩机组内干气密封失效问题，降低维修费用，提高经济效益，结合干气密封结构和工作原理为出发点来探究管道干气密封应用效果，分析失效原因，解决失效漏洞。结合干气密封设计原理、运输储存形式和安装拆卸维护技术等方面，提高干气密封性的针对性和可靠性，为后续压缩机干气密封使用提供借鉴与参考意义。

关键词：干气密封、有效性措施、失效分析

引言

现阶段，干气密封压缩机主要有弹簧座袖和衬套这两部分所构成，以密封的旋转元件制造而成的密封面，在绝大部分工艺进气装置中损耗较低，少部分气体可被吸入螺旋装置后在螺旋槽根部产生密封节流作用。在气体压力的作用下，密封面被推开可以形成具有一定厚度的气膜，在气膜之间合力和反弹作用力的支持下，保持一定的密封间隙，维持干气密封的可行性和可靠性。干气密封装置的配置形式有很多，主要以单级密封、双级密封和串联密封这三种所构成，为有效避免工艺泄露问题，阻挡干气渗出，可以以密封串联的形式来单独增加密封口，直接在上方设置放空口后增加迷宫密封装置，即可阻挡干气泄漏，也可限制工艺气体泄漏，相当于在原有密封装置的基础之上加装密封盒，起到封闭保障作用，也可以将工艺气体与干气分隔开。

一、干气密封失效原因

(一)杂质

干气密封失效的主要原因是由于杂质的存在所导致的，当杂质在存在于环与主环之间的凹槽处时，相当于外界异物，如固体或液体直接进入狭窄的螺旋槽内，致使内部槽间的密封部件过热，压力升高，存在机械密封失效的问题。其次，这些杂质的主要来源于工业气体、轴承、润滑油。工业气体的内侧或高压侧，由于压力供给不足，发生内侧泄漏现象，直接接触密封层工业气体内的杂质，相当于破坏了干气密封装置，而轴承润滑油的外侧或低压侧由于密封不严，润滑油直接通过接触部位渗透入干气密封区域内缓冲装置中。通常在除了空气或氮气外，还会存在轴承润滑油，可向内渗入油污，当密封器存在密封不严密、自身带有杂质时，需要通过干燥并过滤后避免较大颗粒进入干气，以聚合性过滤的形式来保证清除大量液体微粒，防止凝析发生。

(二)反向受压和反向旋转

在反向受压和反向旋转这两种情况下，会导致干气密封失效，主要是由于密封气体的供给压力在低于密封压力时会导致密闭内的干气向外渗透，动态工况下密封面受损会配合旋转方向的改变而发生持续性泄露。如果旋转持续时间较短，则产生密封破坏的时间较短，但如果转速时间过长一旦超过每分钟1000转后长时间发生压力失衡现象，即可导致密封完全失效。

二、提高干气密封有效性的措施

(一)压缩机设计

压缩机设计直接影响干气密封效果，为有效提高干气密封的生产性能和可靠性能，需要注意避免压缩机的轴承被各种油污杂质所污染，在设计时应考虑阻止润滑油向密封处迁移的问题，沿轴向来进行密封阻挡设计，在设计时尽可能地降低密封油的流动性，充分考虑轴腔内排放口和排放管的位置和大小，在选择适合轴向距离后，以自动流油的处理来建立背部压力。

(二)干气密封系统设计

干气密封的系统设计应考虑气源和气质这两个组成部分，首先，气源来自于外部各个运行气间，合适压力的气源控制工作十分关键，普遍做法是以自提取的方式来进行气体压缩，而该方式通常会导致运行期间内的出口压力高于进口压力，表面上较为实用，但在实际运转中会发生起停机时的瞬间压力转换，以密封气体持续向正向流动压力逐渐增加，导致干气泄漏现象。其次，密封气质的构成必须保证气体处于干燥状态，不允许有三纳米以上的颗粒存在，通过过滤器后，以侧置的前置过滤装置来保证密封气体的构成，以小分子颗粒为核心，这些组分在滤气阀门孔板装置的运行下，有效降低密封气体的压力，根据压力、温度、曲线来分析这压力数值。最后，当密封气体在进行模拟运转时，如果所供应的气体始终是气相，则无需过多采取密封保护措施，但如果气体达到漏点，就需要以特定液体进行分离或采用过滤装置、密封加热设备来提高密封效果，带有保温层或加装电伴热带后再进行停气，避免压力突高冲出密封装置而导致泄漏风险。

(三)阻挡密封

阻挡密封装置一般以迷宫密封最为可靠，比分段式的碳环密封便宜、高效，可以留有更大的轴间缝隙，缓冲器量相比于分段碳环密封来说更多，保证密封流量在每分钟一米左右。迷宫密封已经取代分段碳环式密封装置，由于分段碳环式密封装置在阻挡润滑油轴承下干气密封迁移时是无效的，以非典型接触型在进行阻挡时，缓冲剂量无法把润滑油推回去，密封气体沿轴承运行时也会由于碳环的破碎产生裂痕，致使密封装置受到损坏，无法最大程度地保护干气密封。

(四)运输和储藏

干气在整个运输环节均应保证密封状态，采用装箱运输的形式跟随压缩机一起运输，确保在运输中受到较大约束情况下防止潜在损坏问题，一旦出现损坏或零件丢失，立即通知厂家，确保运输干燥紧固，所有连接装置无尘无灰无污染，温度介于20摄氏度左右。如果需要延长储存时间，一旦发现密封位置或阻挡密封装置上出现油渍，及时手动旋转压缩轴机，确保能够自动旋转以进行检查清洁，避免丧失密封圈丧失弹性。

(五)运行和维护

压缩机调试工作完成后每隔四小时记录一次调试数据，完善调试报告，保证压缩机运行与维护措施的可靠性和严谨性，避免影响干气密封效果。尽可能减少起停机次数，维持压缩机处于正常运转状态，合理控制热备运行期，依据安装位置来采取压缩机工艺气体检查方式，如果出现需要更换滤芯的压差开关，可在所有管道系统的最低点进行排污口检测，将积液全部放出后保证气密性处于完好状态，及时进行更换，详细了解压力流量气源的压差趋势，如果增加则代表存在毁坏风险。

三、结语

总的来说，在生产企业中干气密封装置的密封效果对于干气运输具有重要作用，应尽量避免预防、失效或寿命减少等生产弊端，在强化运输操作流程下提高密封的可靠性、科学性和严谨性。

参考文献

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