【壓縮機網(wǎng)】1、引言
同煤廣發(fā)化學(xué)工業(yè)有限公司60萬(wàn)噸甲醇項目）現有年產(chǎn)60萬(wàn)噸甲醇、10萬(wàn)噸硫磺裝置，60萬(wàn)噸甲醇裝置的酸脫工序采用的是linde LTMW(低溫甲醇洗)工藝。其中氨氣壓縮機是由高壓蒸汽透平驅動(dòng)的離心式壓縮機，該設備由沈陽(yáng)鼓風(fēng)機制造有限公司生產(chǎn)，壓縮機兩端外部密封采用的是JHON CRANE串聯(lián)式干氣密封，利用壓縮機出口氨作為密封氣。2015年4月壓縮機檢修時(shí)，更換了兩端干氣密封。
2、干氣密封的工作原理
干氣密封單元一般由一個(gè)可以軸向浮動(dòng)的靜環(huán)和一個(gè)固定在軸套上的動(dòng)環(huán)組成。靜環(huán)背后有彈簧對其施加貼合作用力，動(dòng)環(huán)隨壓縮機轉子做高速運轉。密封的工作原理是流體靜壓力和流體動(dòng)壓力的平衡。高速旋轉的動(dòng)環(huán)產(chǎn)生粘性剪切力帶動(dòng)流體進(jìn)入流體動(dòng)力槽內，由外徑向中心運動(dòng)，密封壩提供流體阻力，節制氣體流向低壓端，于是氣體被壓縮壓力升高，密封面分開(kāi)，形成一定厚度的氣膜，約3μm。當流體的靜壓力和彈簧的閉合力等于氣膜內的開(kāi)啟力時(shí)，密封端面之間就形成了穩定的間隙，于是密封實(shí)現非接觸運轉。裝置干氣密封為中間帶迷宮的串聯(lián)式集裝式干氣密封，密封氣由兩種氣體組成，分別是0.6MPa氮氣、空分提供的高壓氮氣8.0MPa?？繅嚎s機氣缸內側的一級密封，由高壓氮密封，用粗濾器和精濾器過(guò)濾；中間的二級密封，用0.6MPa氮氣進(jìn)行密封；靠壓縮機氣缸外側的隔離氣，用氮氣密封；氣缸內的大量氮氣首先被靠?jì)葌鹊拿芊獾獨饷芊?，剩余外漏的氮氣和密封氣靠高壓氮氣?lái)密封，為了防止潤滑油進(jìn)入密封腔，在最外側用氮氣進(jìn)行密封。
3、氨壓縮機干氣密封泄漏情況
2015年4月27日，氨氣壓縮機檢修后開(kāi)車(chē)，當轉速升至最低控制轉速7260r/min時(shí)，驅動(dòng)側一級放空流量指示從0上漲到2.5Nm3/h，現場(chǎng)轉子流量計打滿(mǎn)。由于一級放空采取的是就地排放，現場(chǎng)有氨味。5月4日，為了減少干氣密封的就地排放，將驅動(dòng)側一級放空改至氨放空總管進(jìn)行排放，氨污染有所減少，但還是有氨味，判斷為驅動(dòng)側二級放空泄漏的氨氣。由以上現象我們判斷氨氣壓縮機驅動(dòng)側干氣密封一級密封損壞，二級密封也可能損壞。2015年5月8日在進(jìn)行氮氣置換時(shí)，發(fā)現氨壓縮機缸體壓力下降很快，基本上無(wú)法保壓。
2015年5月9日，壓縮機開(kāi)車(chē)正常后，驅動(dòng)側一級放空仍然打滿(mǎn)，但測量現場(chǎng)二級放空管線(xiàn)外側溫度時(shí)，溫度很高，達到了60℃以上，此時(shí)判斷二級密封泄漏量有增大的趨勢，現場(chǎng)氨味比較大，也證明干氣密封泄漏量在增加。
4、停機拆檢情況
2015年5月18日裝置停車(chē)檢修，對氨氣壓縮機驅動(dòng)側密封件進(jìn)行了拆檢，同時(shí)對干氣密封過(guò)濾器濾芯進(jìn)行了拆檢、更換。
?。?）氨氣壓縮機驅動(dòng)側干氣密封拆檢在拆檢時(shí)發(fā)現內部已經(jīng)完全損壞，內件在干氣密封腔體內晃動(dòng)，相關(guān)彈簧全部失效，呈報廢性損壞；外腔有大量的碳環(huán)磨損的粉塵，呈泥狀；在干氣密封鎖緊螺母拆除時(shí)發(fā)現內部有較多的油，該部位的 O形圈因干氣密封大量泄漏及高溫條件下運行導致老化；驅動(dòng)側徑向軸承拆除時(shí)有較嚴重的結垢和磨損現象，回裝的時(shí)候更換了新備件。
?。?）干氣密封過(guò)濾芯拆檢本次檢修更換了干氣密封過(guò)濾芯，圖1為拆檢濾芯，左側為正常運行時(shí)投用的濾芯，局部有鼓包，右側下方為備用濾芯，投用的濾芯及備用濾芯都被污染，原本為白色變成了黃黑色。
5、故障原因分析
5.1干氣密封件進(jìn)油
干氣密封系統包括三部分，即密封氣過(guò)濾單元、干氣密封泄漏監測單元、密封隔離氣單元。其中密封隔離氣單元的作用是通過(guò)注入低壓氮氣或儀表空氣將干氣密封與軸承潤滑油隔離，防止干氣密封受潤滑油的污染。同時(shí)，隔離氣可將二級密封泄漏出的微量工藝氣體帶走排空。如果在正常運行中隔離氣中斷或者在開(kāi)車(chē)過(guò)程中隔離氣投用滯后，會(huì )造成干氣密封進(jìn)油，引起密封面動(dòng)、靜環(huán)的粘合，密封面上不能形成要求厚度的剛性氣膜，從而阻止機內介質(zhì)外泄，造成密封失效。4月18日檢修后隔離氣投用在潤滑油升壓之前，所以不會(huì )出現由于隔離氣未投用導致干氣密封進(jìn)油，從而損壞干氣密封的情況。
5.2固體雜質(zhì)進(jìn)入干氣密封件
干氣密封在運轉時(shí)，動(dòng)靜環(huán)間的氣膜層一般只有3～10um，如有異物或液體進(jìn)入密封間隙，會(huì )引起密封面損傷，表現在因摩擦使氣膜升溫，引起工藝氣體結焦或聚合，積聚填滿(mǎn)槽體，以致不能形成密封的氣膜，從而使密封面由非接觸變?yōu)榻佑|，產(chǎn)生干摩擦而發(fā)出強噪聲。因此在干氣密封中，氣體需經(jīng)過(guò)一組過(guò)濾芯，其過(guò)濾精度一般要在3um以下，當氣體含濕量大時(shí)，還需設置干燥過(guò)濾芯，以保證密封氣體的干燥和潔凈。
5.3液態(tài)氨或者水進(jìn)入干氣密封件
液體對干氣密封的損害如同油對干氣密封的損害一樣，都會(huì )造成干氣密封所要求的剛性氣膜無(wú)法形成。氨氣壓縮機正常運行時(shí)密封氣是從壓縮機出口過(guò)來(lái)的1.5MPa、100℃的氣氨，不可能產(chǎn)生液氨進(jìn)入干氣密封件。但在停車(chē)尤其是檢修停車(chē)時(shí)，如果來(lái)自出口的氣氨壓力較高，當環(huán)境溫度達到氣氨的冷凝溫度時(shí)，會(huì )形成液氨，因此開(kāi)車(chē)時(shí)管線(xiàn)內積蓄著(zhù)液氨是實(shí)際存在的。
5.4 螺旋槽錯誤安裝導致干氣密封件損壞
當兩個(gè)密封的端面尺寸一致時(shí)，往往由于安裝原因，將兩端的密封裝反。對于單向運轉的干氣密封，密封裝反就意味著(zhù)密封相對于原設計反轉了，這樣就不能使旋轉的密封面內形成有效的氣膜，造成密封干摩擦燒損，這主要是由于安裝錯誤造成密封失效的一種形式。目前常見(jiàn)的單向密封面的有弧形槽、螺旋槽、人字形槽，雙向密封面的有矩形槽、T形槽、燕尾形槽（見(jiàn)圖2），在氨氣壓縮機上所使用的是螺旋槽，單向的，如果安裝反了，會(huì )造成干氣密封無(wú)法形成剛性氣膜，從而瞬間損壞。而氨氣壓縮機從開(kāi)始開(kāi)車(chē)到最低控制轉速需要 70min左右時(shí)間，因此不會(huì )是安裝問(wèn)題，而且約翰·克蘭型干氣密封都需要派使用單位人員參與現場(chǎng)測試，以確認檢修效果。
6、改進(jìn)措施
6.1 加強干氣密封的日常維護
需要加強對干氣密封濾芯的維護。根據本次事故修改操作規程，規范干氣密封濾芯更換頻率、設定更換壓差數據標準。以前堅持以過(guò)濾芯壓差超標為更換濾芯標準不太合適，將采用每半年更換一次或利用停車(chē)機會(huì )進(jìn)行濾芯檢查，若出現過(guò)濾芯壓差高現象，及時(shí)切換過(guò)濾芯進(jìn)行更換。
6.2加強干氣密封的檢、維修管理
檢修也是造成干氣密封污染的原因之一，因此要格外重視。檢修時(shí)需要拆卸干氣密封管線(xiàn)，而這些管線(xiàn)如果保護不好、安裝不當也會(huì )造成干氣密封被污染，從而損壞干氣密封。目前采用的方式是檢修時(shí)對拆下的管線(xiàn)進(jìn)行封頭，安裝之前用氮氣進(jìn)行整體管線(xiàn)吹掃，用酒精進(jìn)行清洗然后再安裝，安裝前需要填寫(xiě)質(zhì)量確認卡，由相關(guān)人員進(jìn)行簽字確認。
6.3加強干氣密封修復件的質(zhì)量及安裝管理
干氣密封的修復一般要求專(zhuān)業(yè)廠(chǎng)家進(jìn)行修復，有著(zhù)嚴格的檢修程序及質(zhì)量驗收標準，檢修好的干氣密封需要進(jìn)行試漏實(shí)驗并打開(kāi)檢查。目前我公司對于重要的干氣密封修復件都會(huì )進(jìn)行現場(chǎng)檢查驗收，一般由保運部組織使用部門(mén)進(jìn)行聯(lián)合驗收。
7、結語(yǔ)
干氣密封在運行過(guò)程中不可避免的會(huì )出現這樣那樣的故障，但只要我們查找出其中的原因，提出針對性的改進(jìn)措施，精心操作，我們就一定能夠使用好干氣密封。
參考文獻：
[1]邢桂坤，邵晨，范吉全.干氣密封在合成氨尿素裝置中的運用及注意事項[J].化工設備與管道，2010，47（6）：42-43.
[2]張錫德，邵士銘，阿不都熱合木·托乎提，等.干氣密封技術(shù)在大型化肥裝置上的運用[J].化肥工業(yè)，2013，40（2）：39-40.
同煤廣發(fā)化學(xué)工業(yè)有限公司60萬(wàn)噸甲醇項目）現有年產(chǎn)60萬(wàn)噸甲醇、10萬(wàn)噸硫磺裝置，60萬(wàn)噸甲醇裝置的酸脫工序采用的是linde LTMW(低溫甲醇洗)工藝。其中氨氣壓縮機是由高壓蒸汽透平驅動(dòng)的離心式壓縮機，該設備由沈陽(yáng)鼓風(fēng)機制造有限公司生產(chǎn)，壓縮機兩端外部密封采用的是JHON CRANE串聯(lián)式干氣密封，利用壓縮機出口氨作為密封氣。2015年4月壓縮機檢修時(shí)，更換了兩端干氣密封。
2、干氣密封的工作原理
干氣密封單元一般由一個(gè)可以軸向浮動(dòng)的靜環(huán)和一個(gè)固定在軸套上的動(dòng)環(huán)組成。靜環(huán)背后有彈簧對其施加貼合作用力，動(dòng)環(huán)隨壓縮機轉子做高速運轉。密封的工作原理是流體靜壓力和流體動(dòng)壓力的平衡。高速旋轉的動(dòng)環(huán)產(chǎn)生粘性剪切力帶動(dòng)流體進(jìn)入流體動(dòng)力槽內，由外徑向中心運動(dòng)，密封壩提供流體阻力，節制氣體流向低壓端，于是氣體被壓縮壓力升高，密封面分開(kāi)，形成一定厚度的氣膜，約3μm。當流體的靜壓力和彈簧的閉合力等于氣膜內的開(kāi)啟力時(shí)，密封端面之間就形成了穩定的間隙，于是密封實(shí)現非接觸運轉。裝置干氣密封為中間帶迷宮的串聯(lián)式集裝式干氣密封，密封氣由兩種氣體組成，分別是0.6MPa氮氣、空分提供的高壓氮氣8.0MPa?？繅嚎s機氣缸內側的一級密封，由高壓氮密封，用粗濾器和精濾器過(guò)濾；中間的二級密封，用0.6MPa氮氣進(jìn)行密封；靠壓縮機氣缸外側的隔離氣，用氮氣密封；氣缸內的大量氮氣首先被靠?jì)葌鹊拿芊獾獨饷芊?，剩余外漏的氮氣和密封氣靠高壓氮氣?lái)密封，為了防止潤滑油進(jìn)入密封腔，在最外側用氮氣進(jìn)行密封。
3、氨壓縮機干氣密封泄漏情況
2015年4月27日，氨氣壓縮機檢修后開(kāi)車(chē)，當轉速升至最低控制轉速7260r/min時(shí)，驅動(dòng)側一級放空流量指示從0上漲到2.5Nm3/h，現場(chǎng)轉子流量計打滿(mǎn)。由于一級放空采取的是就地排放，現場(chǎng)有氨味。5月4日，為了減少干氣密封的就地排放，將驅動(dòng)側一級放空改至氨放空總管進(jìn)行排放，氨污染有所減少，但還是有氨味，判斷為驅動(dòng)側二級放空泄漏的氨氣。由以上現象我們判斷氨氣壓縮機驅動(dòng)側干氣密封一級密封損壞，二級密封也可能損壞。2015年5月8日在進(jìn)行氮氣置換時(shí)，發(fā)現氨壓縮機缸體壓力下降很快，基本上無(wú)法保壓。
2015年5月9日，壓縮機開(kāi)車(chē)正常后，驅動(dòng)側一級放空仍然打滿(mǎn)，但測量現場(chǎng)二級放空管線(xiàn)外側溫度時(shí)，溫度很高，達到了60℃以上，此時(shí)判斷二級密封泄漏量有增大的趨勢，現場(chǎng)氨味比較大，也證明干氣密封泄漏量在增加。
4、停機拆檢情況
2015年5月18日裝置停車(chē)檢修，對氨氣壓縮機驅動(dòng)側密封件進(jìn)行了拆檢，同時(shí)對干氣密封過(guò)濾器濾芯進(jìn)行了拆檢、更換。
?。?）氨氣壓縮機驅動(dòng)側干氣密封拆檢在拆檢時(shí)發(fā)現內部已經(jīng)完全損壞，內件在干氣密封腔體內晃動(dòng)，相關(guān)彈簧全部失效，呈報廢性損壞；外腔有大量的碳環(huán)磨損的粉塵，呈泥狀；在干氣密封鎖緊螺母拆除時(shí)發(fā)現內部有較多的油，該部位的 O形圈因干氣密封大量泄漏及高溫條件下運行導致老化；驅動(dòng)側徑向軸承拆除時(shí)有較嚴重的結垢和磨損現象，回裝的時(shí)候更換了新備件。
?。?）干氣密封過(guò)濾芯拆檢本次檢修更換了干氣密封過(guò)濾芯，圖1為拆檢濾芯，左側為正常運行時(shí)投用的濾芯，局部有鼓包，右側下方為備用濾芯，投用的濾芯及備用濾芯都被污染，原本為白色變成了黃黑色。
5、故障原因分析
5.1干氣密封件進(jìn)油
干氣密封系統包括三部分，即密封氣過(guò)濾單元、干氣密封泄漏監測單元、密封隔離氣單元。其中密封隔離氣單元的作用是通過(guò)注入低壓氮氣或儀表空氣將干氣密封與軸承潤滑油隔離，防止干氣密封受潤滑油的污染。同時(shí)，隔離氣可將二級密封泄漏出的微量工藝氣體帶走排空。如果在正常運行中隔離氣中斷或者在開(kāi)車(chē)過(guò)程中隔離氣投用滯后，會(huì )造成干氣密封進(jìn)油，引起密封面動(dòng)、靜環(huán)的粘合，密封面上不能形成要求厚度的剛性氣膜，從而阻止機內介質(zhì)外泄，造成密封失效。4月18日檢修后隔離氣投用在潤滑油升壓之前，所以不會(huì )出現由于隔離氣未投用導致干氣密封進(jìn)油，從而損壞干氣密封的情況。
5.2固體雜質(zhì)進(jìn)入干氣密封件
干氣密封在運轉時(shí)，動(dòng)靜環(huán)間的氣膜層一般只有3～10um，如有異物或液體進(jìn)入密封間隙，會(huì )引起密封面損傷，表現在因摩擦使氣膜升溫，引起工藝氣體結焦或聚合，積聚填滿(mǎn)槽體，以致不能形成密封的氣膜，從而使密封面由非接觸變?yōu)榻佑|，產(chǎn)生干摩擦而發(fā)出強噪聲。因此在干氣密封中，氣體需經(jīng)過(guò)一組過(guò)濾芯，其過(guò)濾精度一般要在3um以下，當氣體含濕量大時(shí)，還需設置干燥過(guò)濾芯，以保證密封氣體的干燥和潔凈。
5.3液態(tài)氨或者水進(jìn)入干氣密封件
液體對干氣密封的損害如同油對干氣密封的損害一樣，都會(huì )造成干氣密封所要求的剛性氣膜無(wú)法形成。氨氣壓縮機正常運行時(shí)密封氣是從壓縮機出口過(guò)來(lái)的1.5MPa、100℃的氣氨，不可能產(chǎn)生液氨進(jìn)入干氣密封件。但在停車(chē)尤其是檢修停車(chē)時(shí)，如果來(lái)自出口的氣氨壓力較高，當環(huán)境溫度達到氣氨的冷凝溫度時(shí)，會(huì )形成液氨，因此開(kāi)車(chē)時(shí)管線(xiàn)內積蓄著(zhù)液氨是實(shí)際存在的。
5.4 螺旋槽錯誤安裝導致干氣密封件損壞
當兩個(gè)密封的端面尺寸一致時(shí)，往往由于安裝原因，將兩端的密封裝反。對于單向運轉的干氣密封，密封裝反就意味著(zhù)密封相對于原設計反轉了，這樣就不能使旋轉的密封面內形成有效的氣膜，造成密封干摩擦燒損，這主要是由于安裝錯誤造成密封失效的一種形式。目前常見(jiàn)的單向密封面的有弧形槽、螺旋槽、人字形槽，雙向密封面的有矩形槽、T形槽、燕尾形槽（見(jiàn)圖2），在氨氣壓縮機上所使用的是螺旋槽，單向的，如果安裝反了，會(huì )造成干氣密封無(wú)法形成剛性氣膜，從而瞬間損壞。而氨氣壓縮機從開(kāi)始開(kāi)車(chē)到最低控制轉速需要 70min左右時(shí)間，因此不會(huì )是安裝問(wèn)題，而且約翰·克蘭型干氣密封都需要派使用單位人員參與現場(chǎng)測試，以確認檢修效果。
6、改進(jìn)措施
6.1 加強干氣密封的日常維護
需要加強對干氣密封濾芯的維護。根據本次事故修改操作規程，規范干氣密封濾芯更換頻率、設定更換壓差數據標準。以前堅持以過(guò)濾芯壓差超標為更換濾芯標準不太合適，將采用每半年更換一次或利用停車(chē)機會(huì )進(jìn)行濾芯檢查，若出現過(guò)濾芯壓差高現象，及時(shí)切換過(guò)濾芯進(jìn)行更換。
6.2加強干氣密封的檢、維修管理
檢修也是造成干氣密封污染的原因之一，因此要格外重視。檢修時(shí)需要拆卸干氣密封管線(xiàn)，而這些管線(xiàn)如果保護不好、安裝不當也會(huì )造成干氣密封被污染，從而損壞干氣密封。目前采用的方式是檢修時(shí)對拆下的管線(xiàn)進(jìn)行封頭，安裝之前用氮氣進(jìn)行整體管線(xiàn)吹掃，用酒精進(jìn)行清洗然后再安裝，安裝前需要填寫(xiě)質(zhì)量確認卡，由相關(guān)人員進(jìn)行簽字確認。
6.3加強干氣密封修復件的質(zhì)量及安裝管理
干氣密封的修復一般要求專(zhuān)業(yè)廠(chǎng)家進(jìn)行修復，有著(zhù)嚴格的檢修程序及質(zhì)量驗收標準，檢修好的干氣密封需要進(jìn)行試漏實(shí)驗并打開(kāi)檢查。目前我公司對于重要的干氣密封修復件都會(huì )進(jìn)行現場(chǎng)檢查驗收，一般由保運部組織使用部門(mén)進(jìn)行聯(lián)合驗收。
7、結語(yǔ)
干氣密封在運行過(guò)程中不可避免的會(huì )出現這樣那樣的故障，但只要我們查找出其中的原因，提出針對性的改進(jìn)措施，精心操作，我們就一定能夠使用好干氣密封。
參考文獻：
[1]邢桂坤，邵晨，范吉全.干氣密封在合成氨尿素裝置中的運用及注意事項[J].化工設備與管道，2010，47（6）：42-43.
[2]張錫德，邵士銘，阿不都熱合木·托乎提，等.干氣密封技術(shù)在大型化肥裝置上的運用[J].化肥工業(yè)，2013，40（2）：39-40.
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