陜西渭河煤化工集團(tuán)一期合成氨壓縮機(jī)組由美國(guó)德萊瓦公司設(shè)計(jì)制造。該機(jī)組由中壓凝汽式透平和低壓缸壓縮機(jī)以及高壓缸壓縮機(jī)依次串聯(lián)組成。設(shè)備運(yùn)行時(shí)，由氨冷器釋放出的氨氣經(jīng)氣液分離后（0.072MPaA）經(jīng)氨壓機(jī)低壓缸壓縮后，壓力升為0.344MPaA；低壓缸出來(lái)的氨氣經(jīng)氨壓機(jī)高壓缸一段壓縮后，壓力升為0.621MPaA，經(jīng)水冷器冷卻氣液分離后，進(jìn)入氨壓機(jī)高壓缸二段壓縮壓力升為1.804MPaA，最后送入氨冷凝器。

 

　　1.原浮環(huán)密封存在的問(wèn)題

 

　　【壓縮機(jī)網(wǎng)】該機(jī)組軸端密封原采用的是浮環(huán)油膜密封，密封油長(zhǎng)期與工藝介質(zhì)氨氣接觸，且油中帶有少量水份，實(shí)際運(yùn)行中導(dǎo)致潤(rùn)滑油品質(zhì)快速下降，潤(rùn)滑油過(guò)濾器頻繁高報(bào)，濾芯上有膠狀物質(zhì)，油品分析不合格，軸瓦溫度高，軸振動(dòng)高，且非常容易造成后系統(tǒng)工藝氣含油，對(duì)裝置的運(yùn)行帶來(lái)極大的隱患。前期裝置已經(jīng)兩次由于氨氣壓縮機(jī)潤(rùn)滑油品質(zhì)惡化被迫停車，給公司帶來(lái)較大的經(jīng)濟(jì)損失。

 

　　2.干氣密封改造工作

 

　　2.1.干氣密封工作原理

 

　　干氣密封屬非接觸式密封，特別適合作為高速高壓條件下的大型離心式壓縮機(jī)的軸封。干氣密封由動(dòng)環(huán)、靜環(huán)、彈簧、O形環(huán)、軸和組裝套等組成。動(dòng)環(huán)端面精加工出一定數(shù)量的螺旋槽，螺旋槽開頭近似對(duì)數(shù)螺旋線。干氣密封旋轉(zhuǎn)時(shí)，密封氣體周向吸入螺旋槽內(nèi)，由外徑朝向中心，徑向分量朝著密封堰流動(dòng)，而密封堰節(jié)制氣體流向中心，于是氣體被壓縮引起壓力升高。此流體膜層壓力企圖推開密封，形成要求的氣膜，氣膜形成的開啟力與由彈簧力和介質(zhì)作用力形成的閉合力達(dá)到平衡，于是密封實(shí)現(xiàn)非接觸運(yùn)轉(zhuǎn)，達(dá)到密封目的。

 

　　2.2.改造過(guò)程

 

　　2.2.1 新裝干氣密封結(jié)構(gòu)

 

　　根據(jù)本氨壓機(jī)的的工況及機(jī)械結(jié)構(gòu)，在不對(duì)原機(jī)主進(jìn)行大改動(dòng)前提下，確定采用帶中間迷宮密封的串聯(lián)式干氣密封，由兩套干氣密封一前一后串聯(lián)組成，前后干氣密封之間設(shè)有中間梳齒。前密封承受工藝氣的全部壓力，密封介質(zhì)為壓縮機(jī)高壓缸出口引入的工藝氣；后密封承受很小的壓力，密封介質(zhì)為氮?dú)?。前密封失效時(shí)后密封可以承受全部系統(tǒng)壓力，起到備用密封的作用。串聯(lián)式干氣密封的密封氣為經(jīng)過(guò)過(guò)濾的工藝氣，經(jīng)過(guò)一級(jí)干氣密封，只有很少量的工藝氣隨同絕大部分二級(jí)密封氣經(jīng)一級(jí)泄漏出口排向火炬。中間二級(jí)密封氣采用氮?dú)?。在大氣?cè)有隔離保護(hù)氣，防止軸承潤(rùn)滑油竄入影響干氣密封性能，隔離氣采用氮?dú)狻?/div>

 

　　2.2.2 選材及槽型

 

　　動(dòng)環(huán)是干氣密封的關(guān)鍵零件，高速旋轉(zhuǎn)的動(dòng)環(huán)離心力非常大，比重大的材料離心力大；比重小的材料離心力小。本次選用無(wú)壓燒結(jié)碳化硅，其比重只有傳統(tǒng)硬質(zhì)合金的四分之一，離心力大大減少，且碳化硅耐熱沖擊性能良好、摩擦系數(shù)小、導(dǎo)熱系數(shù)高。動(dòng)環(huán)密封端面采用阿基米德螺旋槽，其優(yōu)點(diǎn)是：氣膜剛度大，穩(wěn)定性比較好，能適應(yīng)該機(jī)組的各種工況。

 

　　靜環(huán)采用特種石墨烯，該材料具有強(qiáng)度高、自然潤(rùn)滑性好、耐高溫等特點(diǎn)。

 

　　2.3.改造過(guò)程及遇見問(wèn)題的處理措施

 

　　2.3.1 干氣密封氣氣源

 

　　該氨氣壓縮機(jī)啟動(dòng)前，缸體需要進(jìn)行氮?dú)獬鋲褐脫Q，最終壓縮機(jī)出口壓力與緩沖氣壓力相同，但干氣密封啟動(dòng)時(shí)所需的一級(jí)密封氣壓力大于緩沖氣壓力，此時(shí)壓縮機(jī)出口壓力不能滿足干氣密封啟動(dòng)條件，強(qiáng)行啟動(dòng)會(huì)造成干氣密封損壞，因此引用外網(wǎng)氮?dú)庾鳛殚_車氣源，保證機(jī)組啟動(dòng)時(shí)的密封氣供應(yīng)。二級(jí)密封氣由外來(lái)低壓氮?dú)夤芫W(wǎng)供應(yīng)，在低壓氮?dú)夤?yīng)不足時(shí)，采用氮?dú)怃撈孔鳛闅庠?，保證二級(jí)密封正常供應(yīng)。另外，為了保證隔離氣供應(yīng)，備用配置了儀表氣管線，在無(wú)低壓氮?dú)獾那闆r下，使用儀表氣作為隔離氣，保證干氣密封端面不被潤(rùn)滑油污染。

 

　　2.3.2 一級(jí)密封氣過(guò)濾器壓差高

 

　　干氣密封配管完成、吹掃后進(jìn)行試運(yùn)行時(shí)，一級(jí)密封氣過(guò)濾器壓差達(dá)到120kPa，高于設(shè)計(jì)報(bào)警值100kPa。拆開過(guò)濾器，濾芯干凈無(wú)雜物，排除了管線吹掃不合格的原因。后與設(shè)計(jì)方溝通將一級(jí)密封氣與緩沖氣壓差設(shè)計(jì)值進(jìn)行調(diào)整，壓差略有降低，但仍不能滿足干氣密封運(yùn)行的要求。在機(jī)組運(yùn)行正常后，嘗試將過(guò)濾器切換為單組運(yùn)行，壓差達(dá)240kPa，由此確認(rèn)過(guò)濾器設(shè)計(jì)過(guò)濾面積偏小。設(shè)計(jì)方重新設(shè)計(jì)了過(guò)濾器，擇機(jī)更換后單組運(yùn)行壓差一直保持在40kPa左右。

 

　　2.3.3 氨氣壓縮機(jī)組惰走時(shí)間過(guò)長(zhǎng)

 

　　干氣密封在1000r／min以下運(yùn)行時(shí)，密封端面產(chǎn)生的氣膜不足以使動(dòng)、靜環(huán)分開，致使動(dòng)、靜環(huán)產(chǎn)生摩擦，損壞干氣密封。一期氨壓縮機(jī)由于汽輪機(jī)主汽門漏汽，在停車時(shí)轉(zhuǎn)子的惰走時(shí)間很長(zhǎng)，而且轉(zhuǎn)速大多在1000r／min以下，可能會(huì)損壞干氣密封。采取停止真空系統(tǒng)方法減少惰走時(shí)間，使轉(zhuǎn)子盡快停下來(lái)，避免對(duì)干氣密封的損壞。

 

　　3.改造結(jié)果

 

　　通過(guò)對(duì)密封方式的改變，防止工藝氣對(duì)潤(rùn)滑油破壞。改造前、后的潤(rùn)滑油分析數(shù)據(jù)顯示油品運(yùn)行質(zhì)量有了明顯提高。且干氣密封改造后，停運(yùn)了密封油供油系統(tǒng)、浮環(huán)內(nèi)側(cè)污油回收處理系統(tǒng)和密封油控制系統(tǒng)。減少了設(shè)備的維修率、自控儀表的故障率，杜絕前期工藝介質(zhì)帶有微量油的情況。

 

　　4.改造后干氣密封維護(hù)

 

　　應(yīng)該保證密封氣干凈干燥，潤(rùn)滑油運(yùn)行前必須先投運(yùn)密封氣，盡量避免或減少轉(zhuǎn)子在1000r/min下運(yùn)轉(zhuǎn)。裝置停車大修時(shí)，根據(jù)前期使用情況，必要時(shí)拆檢干氣密封，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)維修處理。

 

　　5.結(jié)語(yǔ)

 

　　離心壓縮機(jī)采用浮環(huán)密封時(shí)，由于浮環(huán)密封的特性，必然使工藝氣帶油，且密封的運(yùn)行需要一套單獨(dú)供油系統(tǒng)。將密封改為干氣密封，操作方便，排除浮環(huán)密封存在的問(wèn)題，保證了裝置穩(wěn)定運(yùn)行。改造后經(jīng)過(guò)3年多的運(yùn)行，期間多次開停車，目前干氣密封運(yùn)行良好，證明改造是成功的。以后的運(yùn)行中，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)干氣密封的維護(hù)工作，保證機(jī)組的安全、穩(wěn)定運(yùn)行。

 

　　參考文獻(xiàn)

 

　　[1] 胡大永，段忠昆，馬建和.干氣密封在離心壓縮機(jī)上的應(yīng)用 {J}，河北化工.2008（7）：44-46

 

　　[2] 張軼華，吳朝福.干氣密封改造后的維護(hù)運(yùn)行[J].大氮肥，2011年9月第34卷增刊2，168-171頁(yè)

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