石油化工用离心压缩机干气密封故障分析及处理

石油化工用离心压缩机干气密封故障分析及处理

赵广强 ,周靖武

中国石油四川石化有限责任公司  四川 彭州 611900

摘要：文章首先介绍了干气密封的原理，其次以某化工企业为例，对离心压缩机所发生故障及成因进行了分析，指出导致压缩机出现密封故障的原因，主要集中在控制系统、密封圈质量方面，最后分别提出了相应的处理方案，包括优化控制系统、控制密封圈质量等。希望能给人以启发，为日后处理此类问题提供理论依据。

关键词：离心压缩机；石油化工；干气密封故障；密封圈

前言：石油化工对经济发展所具有推动作用有目共睹，可以说，只有确保石油化工稳定发展，才能使社会朝着预期方向持续前进。对石化企业而言，要想实现稳定且高效的生产，关键是要保证离心压缩机始终处于理想运行状态，考虑到设备所处环境相对复杂，运行期间极易受到外界因素影响，进而出现包括干气密封故障在内的多种问题，有关人员决定以密封泄漏为切入点，对故障成因进行分析并拟定相应解决方案，希望能将类似问题出现的概率降至最低。

1干气密封原理

干气密封与常规密封的区别，主要在于前者属于典型的非接触密封，强调以流体动力学为依托，达到密封的目的[1]。该结构可被拆分成数个零件，其中，最重要的零件为密封圈，其性能及质量往往决定了密封的效果，正式投入使用前，先要对密封圈表面进行多次抛光，确保其粗糙度达到预期，再在恰当位置设置动压槽。正常工况下，密封圈均处于旋转状态，可通过提升旋转速度的方式，吸入气体并使气体实现循环流动。密封堰的作用主要是压缩气体、提高气体压力，确保气体能够被尽数运往密封面，并在弹簧所提供作用力的影响下形成气膜。研究表明，气膜厚度处于2μm至3μm间时，其稳定性最为理想。若密封结构受外界因素干扰，致使气体压力大幅度波动，将有极大概率影响气膜厚度，导致结构无法起到密封的作用。只有尽快消除外界干扰，才能保证密封结构恢复正常，以免出现气体泄漏或其他问题，给企业日常生产所具有稳定性、安全性造成负面影响。

2故障原因和处理方法

2.1项目概况

某石化企业现有离心压缩机的运行时间约为三年，运行期间未曾发生质量问题，日前，干气密封结构出现了严重泄漏，且泄漏量已超出允许范围。受该问题影响，企业被迫中止正常生产，为尽快明确问题成因并加以解决，有关人员决定对设备进行全面拆解。

2.2设备拆解结果

2.2.1驱动端

二级密封并未发现故障，零件均能够正常运行，鉴于此，有关人员决定着重检查一级密封零件，结果如下：静环、旋转环密封端正常，动压槽相对完整。推环尾部存在大量磨屑，由于磨屑质地偏软且颜色为黑色，故判断该物质是外界物质[2]。随后，将静环卸下并检查密封圈，密封圈表面存在肉眼可见的裂口，断裂长度在6mm左右，且密封圈表面存在较多黑色杂质。在对多方因素加以考虑后，有关人员最终得出“密封圈断裂是设备出现故障的主要原因”这一结论。

2.2.2控制系统

拆解过滤器能够发现，滤芯表面存在大量杂质且杂质粒径较大，大颗粒杂质不仅会制约气体的流动，还会在一定程度上磨损密封圈，导致密封故障出现。

2.2.3非驱动端

该端一级密封结构所安装密封圈同样遍布着大量杂质。二级密封并未出现该情况，且各零件均能够正常运行。

2.3密封故障成因

有关人员以拆解结果为依据，对导致设备出现问题的原因进行了推断，主要包括：

2.3.1密封圈质量不达标

密封圈主体为螺旋弹簧，加工期间往往需要用到大量四氟乙烯。目前，压缩机所用密封圈多为进口产品，需要注意的是，虽然进口产品质量相对稳定，但仍然会出现质量不达标等情况，如果对密封圈进行加工期间，存在杂质混入其中或是搅拌不匀等情况，将有极大概率影响其性能。上述问题往往无法凭借目测等方式发现，一旦压缩机安装了不达标的密封圈，便有极大概率出现密封故障。

2.3.2控制系统有待升级

对出现故障的压缩机进行拆检能够发现，滤芯表面存在大量杂质，有关人员决定更换滤芯并再次启动压缩机，对比历史记录能够发现，更换滤芯后，问题得到解决。由此可见，过滤器主要负责过滤空气杂质，以免大颗粒杂质给密封结构造成严重损伤，要想使过滤器功能得到充分发挥，关键是要定期更换滤芯，如果控制系统难以对滤芯状态、过滤情况进行准确判断，将增加密封结构受损的概率，进而引起密封故障。

2.3.3密封圈和推环缝隙过大

密封圈、推环间的沟槽宽度，通常会给压缩机性能产生巨大影响。若缝隙宽度未达到预设范围的下限，将造成推环活动受限或卡死，如果缝隙宽度过宽，则会增加压缩机被击穿的概率。

2.4故障处理方法

在明确故障成因后，便可着手制定相应的处理方案。在本项目中，有关人员先后提出了以下建议：

2.4.1严格控制密封圈质量

研究表明，密封圈质量会给干气密封结构所具有性能产生深远影响，换言之，若密封圈存在质量不达标的情况，将有极大概率造成密封结构无法稳定运行。由此可见，供货商应对密封圈质量进行严格管理，剔除不达标产品，此外，在购入所需零件时，采购人员应仔细检查零件情况，重点关注密封圈查材质和精度，保证所购入零件能够达到压缩机及企业生产要求。

2.4.2对控制系统进行优化

控制系统难以做到准确识别滤芯所处状态的原因，主要是差压变送器所具有性能难以满足控制系统要求，此时，便需要对变送器进行更换，同时以实际情况为依据，酌情调整预警值，保证系统可准确且快速地判断滤芯是否需要更换，以免由于滤芯失效，导致外界空气所含杂质大量进入密封结构，给结构性能带来负面影响。

2.4.3提高压缩机整体精度

密封圈、推环间所存在缝隙宽度，通常决定着压缩机的质量，在生产过程中，有关人员应对加工质量进行严格控制，保证缝隙宽度始终在允许范围以内。

结论：综上，作为石油化工行业使用频率较高的设备，离心压缩机性能往往会给生产过程产生深远影响。上文以某石化企业所面临密封失效问题为例，根据压缩机情况对问题成因进行了分析，并针对不同原因提出了相应的解决方案，供相关人员参考。

参考文献：

[1]郭飞虎.离心压缩机用干气密封静态泄漏试验方案分析[J].天然气与石油,2022,40(02):103-110.

[2]陈秋鸿,郭力嘉,苏磊.涠洲12-1油田天然气离心压缩机干气密封调试问题分析及处理[J].石化技术,2020,27(11):48-49+28.