氨压缩机干气密封问题分析及优化措施

氨压缩机干气密封问题分析及优化措施

徐士胜 刘腾 吴扬扬

联泓（山东）化学 有限公司 山东滕州 277525

摘要：随着科技发展，为保证设备安全、稳定、可靠运转及连续生产，防止易燃易爆、腐蚀性及毒性流体的泄漏，大多数机组、泵都采用不同形式的密封来降低危害，从而预防设备火灾、爆炸事故和人身伤亡等重大事故，取得了较好的使用效果。尤其在近几十年来，密封技术经历了相当大的发展，适应了大型机组、泵高转速和大流量，而设备的泄漏量逐渐降低，使得设备安全环保运转，提高了设备效率及可靠性。基于此，文章就氨压缩机干气密封问题分析及优化措施进行了分析。

关键词：氨压缩机；干气密封；问题分析；优化

干气密封系统属于非接触端面微间隙气体润滑密封系统。相较于传统机械密封而言，干气密封突出的优点在于动、静环可以实现非接触运行，不存在接触摩擦，也不受PV值限制，因此具有极长寿命和极高可靠性，尤其适用于高速、高压的离心式压缩机等。由于在环境保护及对人员、设备自身安全方面性能优越，受到化工行业的广泛青睐。下面对氨压缩机干气密封问题分析及优化措施进行了分析。

一、干气密封的优点

干气密封是非接触端面微间隙机械密封，适用于高温、高压、介质成分复杂等苛刻条件，能够让机组在各种复杂条件下稳定运行，因此干气密封被石化行业广泛采用，特别是大型离心压缩机，基本都采用了干气密封系统。与以前的密封油系统相比，干气密封有以下主要6个优点：淤节省了复杂庞大的密封油系统及其功耗；于保证工艺介质不被密封油污染；盂密封气体泄漏量少；榆维护费用低；虞驱动功率消耗小；愚寿命长，运行可靠度高。

二、干气密封工作原理简介

干气密封的结构和机械密封的结构类似，也由静环、动环、弹簧、辅助密封圈及动环的传动机构组成，不同的是在干气密封的动环外侧开有流体动压槽，流体动压槽根据主机是否可以双向运转分为单向旋转槽和双向旋转槽。当主机的轴转动时，通过传动机构，带动动环旋转，密封腔内的气体沿着流体动压槽进入密封端面。在两个密封面未分开时，进入槽内气体的动能基本上全部转化成了气体的压力能，使槽内气体压力升高，当压力足以克服弹簧力和密封腔内的流体压力时，动环和静环被推开，形成一定的间隙。这时一部分槽内的气体通过该间隙漏出密封腔，从而在动环和静环之间形成了一个润滑气膜。动密封环的内侧为一个称为密封坝的平整面，通过其节流作用，限制漏出气体的量。当主机停车时，在弹簧力作用下密封坝紧贴静环，从而对气体起到静密封的作用。

三、氨压缩机干气密封运行问题

1.密封进油问题

密封进油问题是这类压缩机运行中一个非常常见的故障。干气密封位于轴端密封和支承轴承之间，防止内部介质气体泄漏，隔离外部润滑油，防止油进入干气密封。其主要依靠隔离空气梳齿密封来隔离润滑油。一般情况下，严格控制好隔离气压力，在油泵开启前投用，停机时待轴承箱内的油排净后再关闭隔离气。如果不及时投加隔离气，或中途停止投加隔离气，则有可能发生油液进入干气密封。另外，如果轴承腔体频繁启闭，磨损产生的磨屑就会在轴承腔体内积累。因为压缩机设备在使用过程中会产生大量的润滑油和其他物质的粉末，这些物质与其他物质混合后形成高粘度的复合物质，从而阻碍了压缩机密封静环的运动，最后密封时，密封作用气膜因状态不稳定而失效，进而引起一系列的密封油进入等相关问题。

2.静环卡死问题

当压缩机在运行过程中出现不同程度上的气压波动时，会间接性地对静环的间隙产生影响，改变密封气膜原来的稳定性，与静环相连接的弹簧构件也会出现频繁性的收缩，这种情况的普遍发生会使弹簧出现疲劳状态，弹性下降，当静环中弹簧自身的弹性不能平衡动环与静环之间的间隙时，便会引发静环卡死等相关问题。

3.动环破损问题

相对于静环的损坏，动环也容易发生故障，例如，在干气密封后腔体中，含有大量杂质气体，而氨压缩机在运转时的主要气体介质是氨气，氨气与水分子发生化学反应产生强腐蚀性的液态氨水。一般而言，干气密封排气处的管道材料以碳钢为主，与氨水混合液接触时会发生二次化学反应，管壁上会产生一些腐蚀性杂质。长期来看，动环损坏情况会越来越严重。另外，在压缩机开机过程中，由于压差没有建立，动静环之间的压力关系无法建立，使弹簧力和静载荷将静环压在动环上，动静环之间没有间隙，呈现干磨状态。压缩机在转动或运转时，会严重损坏动环表面的动压槽。槽深不能满足产生足够气膜的要求，导致动静环密封失效，最终导致干气密封系统失效。

四、氨压缩机干气密封优化措施

1.针对密封进油问题

（1）对油系统进行停机重启，然后对重启后的润滑油喷洒状态。进行细致的检查，并对暂未密封的预留孔进行密封，以此来有效地避免润滑油喷洒至压缩机的干气密封位置处；

（2）对密。封腔内的空间进行全面清理，确保腔内除管线以外不再残留其他的异物，避免这些杂物对干气密封系统造成损害，降低密封进油等相关问题发生的概率；

（3）需要在合理的范围内适。当地加大对密封腔内排油作业的管理力度，避免少量喷洒而出的润滑油在密封腔内进行累积，且将隔离气压力控制在20～30kPa范围内，确保隔离油雾能够在干气密封中发挥出最佳的效果，尽可能地避免出现密封进油的故障情况。要想从根本上解决干气密封被油污染的问题，还是需要在操作和维护两方面多加注意。在操作上，要调节好支撑轴承润滑油供油压力，在能满足轴承润滑冷却要求的情况下，尽量降低油压。在机组油系统投用前20min必须投用隔离气密封，在停干气密封前半小时必须先停用油系统，防止润滑油进入，污染干气密封。日常运行时要经常性地打开排污阀排污，检查内部是否有油。在维护上，要定期检查更换进气过滤器。每次检修时要检查梳齿密封齿顶是否有磨损，有磨损及时更换备件。清理干气密封表面以及干气密封控制盘到密封环槽之间的管路，确保清洁干燥。

2.针对静环卡死问题

（1）应当在工业生。产机组的日常运行中做好相应的数据信息统计工作，当机组运行超过12000h时，便需要对该机组内部密封件进行更换，避免静环内部结构中的弹簧构件因过分老化而影响该机组在后续生产中的正常使用；

（2）在机组启动和停运瞬间，应当对机组设备所对应的参数信息进行适当的调整，同时还应对外界环境中的温度因素、湿度因素以及压强因素引起注意，避免这些参数信息发生较大的波动。工作人员还可以适当地对机组设备进行负荷增加或减小来调节其稳定性，确保设备中静环能够摆脱卡死的状态。

3.针对动环破损问题

（1）应当定期对工业生产设备中的密封管道构件进行清理，将这些管道内累积的杂质进行排除，避免其再次进入管道内对管道造成不同程度的磨损；

（2）可以经常对密封气源体的过滤装置进行更换或者清理，通过这种方式不仅可以有效地提高过滤装置在密封气源体内的过滤效果，还可以减少滤渣对管道的磨损，从而在很大程度上缓解动环破损。针对动环与静环之间的干磨现象导致的动环表面动压槽磨损，应注意在机组停车期间尽量缩短盘车的时间和降低频次，从而缩短干磨的时间。在启机时可采用增压装置，有效地增加干气压差，或者设置单独的满足干气压差条件的开车氮气气源，在启机前一级密封气投用开车氮气，正常启机后再将一级密封气气源切换成工艺气，从而保证在启机阶段不会产生干磨现象。此外，还应注意尽可能地减少非计划停车、非故障停车和启机次数。

结束语：

干气密封技术已经成为今后几年工业生产中的重要发展趋势，尽管目前该技术还存在一些应用缺陷，但笔者相信，在专业技术人员的不断优化下，干气密封技术将在国内工业生产领域取得重大突破，为中国工业生产的长远发展增添新的动力，这也是每一个设备技术工作者的美好希冀。

参考文献：

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[2]李风芹，王强，宋远红．压缩机用螺旋槽干气密封技术[J]．风机技术，2008(1)

[3]罗伟．干气密封的工作原理及应用[J]．广州化工．2009(5)