離心式壓縮機(jī)干氣密封系統(tǒng)淺析

word文檔可自由復(fù)制編輯離心式壓縮機(jī)干氣密封系統(tǒng)淺析1干氣密封簡介目前國內(nèi)外石油化工行業(yè)普遍使用離心式壓縮機(jī)來輸送各種氣體，主要是因?yàn)檫\(yùn)轉(zhuǎn)周期長、性能穩(wěn)定。實(shí)際生產(chǎn)要求離心式壓縮機(jī)在高轉(zhuǎn)速、大氣量、大壓力，尤其是在壓縮易燃、有害、有毒氣體的條件下工作，為了防止這些氣體沿壓縮機(jī)軸端泄漏至大氣中，就必須采用各種密封方式，保證壓縮機(jī)的正常工作，保證人身和設(shè)備的安全，防止造成環(huán)境污染，同時(shí)也決定了密封裝置向高密封效率、低能耗的方向發(fā)展。在壓縮機(jī)領(lǐng)域，軸端干氣密封正逐步替代迷宮密封、浮環(huán)密封和油潤滑機(jī)械密封[1]。對密封的基本要求是要保證結(jié)合部分的密閉性、工作可靠性、使用壽命長，密封裝置的系統(tǒng)簡單、結(jié)構(gòu)緊湊、制造維修方便。衡量密封好壞的主要技術(shù)指標(biāo)是泄漏量、壽命和使用條件[2]。干氣密封是一種新型的非接觸軸向密封，由它來密封旋轉(zhuǎn)機(jī)器中的氣體或液體介質(zhì)。與其它密封方式相比，干氣密封具有泄漏量少，壽命長，能耗低，磨損小，維修量低，操作簡單可靠，被密封的流體不受油污染等特點(diǎn)。目前，干氣密封主要應(yīng)用在離心式壓縮機(jī)上和軸流壓縮機(jī)、透平膨脹機(jī)上。干氣密封已經(jīng)成為離心式壓縮機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)和操作可靠的重要元件。2干氣密封工作原理圖1動環(huán)端面結(jié)構(gòu)示意圖干氣密封是由動環(huán)、靜環(huán)、彈簧、密封圈、彈簧圈和軸套組成。動環(huán)和靜環(huán)配合表面的平面度和光潔度很高，動環(huán)面上加工有一系列的螺旋形流體動壓槽，槽深僅有幾微米，外深內(nèi)淺，如圖1所示。干氣密封在非運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)時(shí)，動環(huán)與靜環(huán)的密封面靠彈簧力貼合在一起。運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，氣體隨著動環(huán)的旋轉(zhuǎn)，被吸入動壓槽內(nèi)，被送到螺旋槽的根部，根部以外的一段無槽區(qū)稱為密封壩，即動壓槽末端沒有通道。螺旋槽間為密封堰。密封壩和密封堰起到節(jié)流和密封的作用。密封壩對氣體產(chǎn)生阻力作用，被吸入的氣體就被壓縮，在密封面上產(chǎn)生動壓力。在該密封壩的內(nèi)側(cè)還有一系列反向螺旋槽，起到反向進(jìn)氣、改善配合表面壓力分布的作用，反向螺旋槽內(nèi)側(cè)也有一段密封壩，對氣體產(chǎn)生阻力作用，從而增大氣膜壓力。在以上壓力的作用下，動環(huán)與靜環(huán)之間的密封面被推開，流動的氣體在密封面間形成一層很薄的氣膜，該氣膜使介質(zhì)泄漏通道阻塞。圖2密封面工作原理圖氣膜厚度一般為3~5μm左右，當(dāng)氣膜的開啟壓力Fo與由氣體壓力FS1、彈簧力Fs以及摩擦力Ff形成的閉合力Fc達(dá)到平衡時(shí)，即氣膜動壓力與靜環(huán)四周的靜壓力相平衡時(shí)，便建立了了穩(wěn)定的平衡間隙，實(shí)現(xiàn)了非接觸式運(yùn)轉(zhuǎn)，工作原理如圖2所示。間隙太大，密封效果會下降；間隙過小，會使密封面接觸，由于干氣密封的摩擦熱量不能散失，動靜密封面間會很快引起密封端面的變形，使密封失效。為了能夠清楚的以上螺旋槽泵送工作原理，現(xiàn)利用基于端面槽數(shù)無限多、槽寬和槽間距離無線窄的理論模型的無限窄槽理論[3]，可以得出密封端面的壓力分布。以圖1所示密封端面螺旋槽為研究對象，動環(huán)外側(cè)螺旋槽密封堰區(qū)氣膜壓力為：3型離心式壓縮機(jī)干氣密封結(jié)構(gòu) 型離心式壓縮機(jī)主軸的兩端都有密封[4]，防止氣體的泄漏。每端的密封都是由串聯(lián)的機(jī)械氣封和迷宮式密封組成。串聯(lián)的機(jī)械氣封是型離心式壓縮機(jī)干氣密封結(jié)構(gòu)的主要組成部分，包括兩個(gè)機(jī)械密封，每個(gè)機(jī)械密封由一個(gè)動環(huán)（碳化鎢或亞硝酸硅）、一個(gè)靜環(huán)（碳化硅）及動、靜環(huán)支座組成。機(jī)械氣封結(jié)構(gòu)如圖3所示：圖3機(jī)械氣封結(jié)構(gòu)示意圖 串聯(lián)的密封結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡單，僅需要一個(gè)簡單的氣體輔助系統(tǒng)，是一種可靠性較高的干氣密封結(jié)構(gòu)。如圖4所示，在串聯(lián)結(jié)構(gòu)中，前后兩個(gè)單密封形成兩極密封，介質(zhì)側(cè)密封（主密封）和大氣側(cè)密封（二級密封）。在正常運(yùn)行過程中，通過介質(zhì)側(cè)主密封的密封面可把壓力降低到火炬系統(tǒng)壓力，該壓力稍大于大氣壓力。大氣側(cè)二級密封所承受的壓力與火炬壓力相同，主密封的泄漏主要通過“B”放空到火炬，二級密封的泄漏通過“S”直接放空到大氣。圖4干氣密封系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖4干氣密封系統(tǒng)工藝流程簡介 干氣密封系統(tǒng)簡圖如圖5所示，干氣密封系統(tǒng)的密封氣源是由壓縮機(jī)出口管線內(nèi)工藝氣體和外部氣源提供，在開、停機(jī)的過程中密封氣源主要由外部穩(wěn)定氣源提供，當(dāng)壓縮機(jī)正常工作時(shí)密封氣源由壓縮機(jī)出口管線內(nèi)天然氣提供。隔離氣是由英格索蘭空壓機(jī)提供干燥、潔凈的儀表風(fēng)。隔離氣通過流量調(diào)節(jié)孔板后進(jìn)入壓縮機(jī)隔離腔，其作用是防止軸承側(cè)油氣進(jìn)入機(jī)械密封系統(tǒng)和密封氣外泄后到達(dá)軸承側(cè)與潤滑油接觸。5干氣密封在操作和維護(hù)中需要注意的問題干氣密封系統(tǒng)作為離心式壓縮機(jī)的重要組成部件，其正常工作與否直接關(guān)系到整個(gè)壓縮機(jī)組能否安全平穩(wěn)運(yùn)行，因此在操作和維護(hù)過程中要注意一下幾點(diǎn)：（1）堅(jiān)決杜絕壓縮機(jī)組倒轉(zhuǎn)，根據(jù)動環(huán)密封面螺旋槽的設(shè)計(jì)方向，氣體只有沿設(shè)計(jì)方向進(jìn)入螺旋槽，動、靜環(huán)之間的密封面才能形成氣膜，脫離接觸；如果機(jī)組倒轉(zhuǎn)，就會導(dǎo)致動、靜環(huán)直接接觸摩擦，密封會很快燒毀。（2）根據(jù)動、靜環(huán)密封面的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)以及機(jī)組運(yùn)行的工藝需要，對密封氣以及隔離氣有較高的潔凈度要求：雜質(zhì)粒度≤3μm，溫度≤40℃，含液量≤500ppm(w/w)。（3）考慮到干氣密封系統(tǒng)的作用，密封氣與隔離氣必須要先于潤滑油供應(yīng)而后于潤滑油切斷，以防在沒有密封氣和隔離氣時(shí)潤滑油進(jìn)入密封系統(tǒng)造成污染，從而造成密封面的損壞。 （4）壓縮機(jī)在正常運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，必須保證密封氣的正常供應(yīng)，否則會造成密封面干磨，短時(shí)間燒毀密封系統(tǒng)，因此必須在正常供氣出現(xiàn)問題中斷時(shí)及時(shí)使用外部輔助密封氣。（5）壓縮機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，注意保持工藝狀態(tài)和控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性，外部輔助氣源也應(yīng)穩(wěn)定供應(yīng)，從而保證干氣密封系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。（6）本系統(tǒng)采用壓縮機(jī)排氣作為密封氣，密封氣在進(jìn)入壓縮機(jī)系統(tǒng)前的管路內(nèi)可能會凝液，因此必須注意密封氣的脫液，保證密封氣的干燥，防止液體進(jìn)入密封系統(tǒng)破壞密封面[5]。（7）在密封氣系統(tǒng)的兩臺過濾器進(jìn)出口總管上設(shè)有差壓變送器，用來顯示過濾器進(jìn)出口間的壓差，當(dāng)壓差達(dá)到設(shè)定值時(shí)，測量儀表發(fā)出報(bào)警信號進(jìn)行報(bào)警，說明該過濾器應(yīng)該更換濾蕊了，濾蕊應(yīng)一年更換一次，不論壓降如何。（8）由于壓縮機(jī)工作介質(zhì)