离心式压缩机干气密封系统常见故障分析

离心式压缩机干气密封系统常见故障分析

孙建强郑立忠

江苏斯尔邦石化有限公司

摘要：近些年，科技水平发展，离心式压缩机遇到了新的发展机会，其中，干气密封是利用流体静力和流体动力的平衡实现的，其装置主要由动环、静环、弹簧和密封圈等组成，常见故障有联锁停机、密封失效和操作失误等。其中，密封失效故障最为常见，占密封系统故障的85%。密封失效通常发生于压缩机启、停机过程或者反复启停的压缩机组，特别是试车过程中的压缩机组，若出现压缩机机械部分任何不正常和联锁都应在试车完成后检查干气密封系统，为离心式压缩机正常运行提供保障。

关键词：离心式压缩机；密封系统；密封失效

引言

压缩机为气体增压流体机械，分为活塞压缩机、螺杆压缩机、离心压缩机、直线压缩机，轴流压缩机等，主要运用在集输管网远距离输送与制冷领域相关做功，在集输与化工领域较为常见。密封系统是保证压缩机工艺气体不泄漏和外界环境介质不污染工艺气的重要保障，具有制造精密性，当前技术最为先进和运用效果最好的为干气密封系统。在此，针对某厂离心式压缩机干气密封常见故障进行分析并提出相应处理对策。

1干气密封系统的原理

干气密封是利用流体静力和流体动力的平衡实现的，其装置主要由动环、静环、弹簧、密封圈、弹簧圈和轴套组成（图1）。动环面上加工有一系列的螺旋形流体动压槽并经过了特殊的抛光处理，平面度和光洁度都很高。运转时，气体随环旋转由外径朝向中心，径向分量朝着密封堰流动，由于密封堰的节流作用，进入密封面的气体被压缩，气体压力升高。在该压力的作用下，动环与静环之间的密封面被推开，流动的气体在密封面间形成了一层很薄的气膜，阻塞泄漏间隙达到非接触式密封目的。

图１干气密封结构示意图

2密封用工艺气体

2.1隔离气

隔离气通常使用N2，功能是能够避免轴承润滑油钻进肝气密封腔，从而对密封面形成破坏。通常，隔离气压力并不小于机油压力。在进行操作的时候，隔离气一定要在还没有采用润滑油系统的时候就进行使用，并在运用完润滑油系统后进行关闭。

2.2密封气

在压缩机里，工艺气是CO、N2、H2的情况下，通常会使用压缩机出口工艺气来当做密封气，而压缩机里工艺气为富气或其体内具有很多烃类的情况下，通常会使用N2来当做密封气。此外，干气密封主要使用的是N2。如果压缩机能够保持有效的运行状态，那么则最好使用机组出口气来当做一级密封气源。如果处于开车或者停车的情况下，那么最好采用0.6MPa低压N2，来当做备用一级密封气源。

2.3动力气

如果密封气压力不足，那么就一定要将增压泵的压力达到满意的程度，然后在对系统进行正常操作。气泵通常是一用一备，主要是利用N2在经过稳压阀后，不断的提供动力驱动气泵来运行。

3常见问题及处理

干气密封属于紧密部件密封，主要由压缩机轴端两处动静环密封件与外部供气仪表橇装阀组成，配备有各测点与远传控制系统联入CCS控制系统，同时设有联锁保护和应急放空等安全附件。

3.1联锁停机

干气密封系统的投运与停止都有较为规范性的操作，而且有及其严格的CCS自我检测系统进行保护，若参数超限就会触发报警，若处理不当就会导致联锁。具体诱发因素有：

3.1.1仪表卡盘，占干气密封系统故障的10%。干气密封系统进出口通常采用浮子流量计计量，在不稳定脉冲气流情况下易出现表针卡盘现象。若表针碰巧卡在高位会触发逻辑关系引起联锁停机，现场检修时可用木槌敲击管线防止此类情况发生，保证前端过滤器完好，确保仪表气干净。

3.1.2泄漏超限，较为少见，仅占密封系统故障的5%。干气密封分一级、二级密封，且具备一定连贯性，并与放空火炬相连。如一级密封发生波动并出现突然泄漏量增加的情况，由于放空前的针型阀开度较小，干气密封放火炬排放不及，就会导致密封腔的压力突然上升，触发逻辑关系引起联锁停机。

3.1.3选型失误，一般发生几率不大。通常干气密封泄漏量很小，有时实际值仅为设计量的1/5，若流量计选型过大会造成在低流量情况下计量不准，触发联锁。此外，仪表、线路故障发出假信号也会引起联锁。

3.2密封失效

3.2.1密封失效占据密封系统故障发生率的70%，可以说相当的高。而出现故障的主要原因包括：①因为过滤器遭到破坏以及管网被腐蚀，造成大颗粒钻进密封腔，从而导致密封面受到损害；②在安装期间因为操作不当，导致密封面遭到污染；③因为介质当中具有轻烃，在冷却后会形成凝液，从而对密封面造成破坏；④正常操作的情况下，隔离气要在涂抹润滑油之前就进行切断，要是操作不正确的话就会造成润滑油钻入密封面，从而导致污染情况的出现。要是以上问题出现的话，那么就要全面拆除密封原件，然后采取更换，另外，还要检测机组缸体，如果没有任何问题的话，就可以启用密封系统。对于遭到污染以及破坏的部件，要进行重新的维修，以便能够采取二次利用。

3.2.2密封系统不稳定，很容易形成密封失效。压缩机喘振所造成的工艺气流量的振荡，会让工艺参数很大程度的受到波动，从而对密封系统的平稳性形成干扰，并最终导致密封失效。当出现这种故障的时候，要全面检查干气密封原件，通常不会具有非常严重的损坏，所以无需更新零件。不过要是在出现故障的情况下运行，并且时间超过一年多，同时异常联锁停车超过5次，那么厂家就要到现场，通过实际状况来判断有没有继续采用的必要。

3.2.3密封面干摩擦导致密封失效。如果平衡管出现了问题，那么就会造成密封面无法打开，进而不能够构成气膜。而这种情况通常是工作人员在操作的过程中，关掉了联锁保护所造成的，而要是解决类似的问题，那么就要全面对操作流程进行检测，这样就能够避免错误操作的情况出现。

3.2.4密封气气源中断会造成密封失效，不过这种情况很少出现。空压制氮单元工作异常，而且蓄能器也出现了问题，最终造成密封气气源中断，密封面无法构成气膜，进而形成干摩擦，并最终造成密封失效的情况。

3.3操作失误

试运一段时间后各参数基本趋于平稳，可仍然发生了CCS系统报警。因为前几次故障中已经仔细排查了设备、线路等问题，初步判断此次故障与操作有关。研究发现报警时一级密封泄漏量发生波动，认为在一级密封发生波动出现突然泄漏增加的情况下，由于放空前的针型阀开度较小，干气密封放火炬排放不急，密封腔的压力突然上升，触发逻辑关系而引起联锁。查阅现场巡检记录，发现此期间由于各参数基本稳定，现场操作人员只进行日常巡检并未对突发情况产生预警，导致故障发生。

结语

通过以上内容我们能够了解到，如果想要让离心式压缩机组保持正常的工作，那么就要确保干气密封系统不遭到故障的干扰。而想要做好这方面的工作，那么就要确保进气质量，掌控好密封气的压差，避免发生泄漏、干磨的情况。在运行期间，干气密封系统各个调节阀要在AUTO状态，避免人为因素或者调节不及时触发联锁停机；要时刻关注干气密封系统相关参数的情况，并发现干气密封运行的规律，以及所存在的故障隐患，并找到合理的解决措施。全面研究干气密封操作，并有效的调试工况，这样一来就能够很大程度的降低离心式压缩设备出现故障的概率，并且还可以减少维修经费，从而加强工作效率。

参考文献

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