【压缩机网】1、引言
同煤广发化学工业有限公司60万吨甲醇项目）现有年产60万吨甲醇、10万吨硫磺装置，60万吨甲醇装置的酸脱工序采用的是linde LTMW(低温甲醇洗)工艺。其中氨气压缩机是由高压蒸汽透平驱动的离心式压缩机，该设备由沈阳鼓风机制造有限公司生产，压缩机两端外部密封采用的是JHON CRANE串联式干气密封，利用压缩机出口氨作为密封气。2015年4月压缩机检修时，更换了两端干气密封。
2、干气密封的工作原理
干气密封单元一般由一个可以轴向浮动的静环和一个固定在轴套上的动环组成。静环背后有弹簧对其施加贴合作用力，动环随压缩机转子做高速运转。密封的工作原理是流体静压力和流体动压力的平衡。高速旋转的动环产生粘性剪切力带动流体进入流体动力槽内，由外径向中心运动，密封坝提供流体阻力，节制气体流向低压端，于是气体被压缩压力升高，密封面分开，形成一定厚度的气膜，约3μm。当流体的静压力和弹簧的闭合力等于气膜内的开启力时，密封端面之间就形成了稳定的间隙，于是密封实现非接触运转。装置干气密封为中间带迷宫的串联式集装式干气密封，密封气由两种气体组成，分别是0.6MPa氮气、空分提供的高压氮气8.0MPa。靠压缩机气缸内侧的一级密封，由高压氮密封，用粗滤器和精滤器过滤；中间的二级密封，用0.6MPa氮气进行密封；靠压缩机气缸外侧的隔离气，用氮气密封；气缸内的大量氮气首先被靠内侧的密封氮气密封，剩余外漏的氮气和密封气靠高压氮气来密封，为了防止润滑油进入密封腔，在最外侧用氮气进行密封。
3、氨压缩机干气密封泄漏情况
2015年4月27日，氨气压缩机检修后开车，当转速升至最低控制转速7260r/min时，驱动侧一级放空流量指示从0上涨到2.5Nm3/h，现场转子流量计打满。由于一级放空采取的是就地排放，现场有氨味。5月4日，为了减少干气密封的就地排放，将驱动侧一级放空改至氨放空总管进行排放，氨污染有所减少，但还是有氨味，判断为驱动侧二级放空泄漏的氨气。由以上现象我们判断氨气压缩机驱动侧干气密封一级密封损坏，二级密封也可能损坏。2015年5月8日在进行氮气置换时，发现氨压缩机缸体压力下降很快，基本上无法保压。
2015年5月9日，压缩机开车正常后，驱动侧一级放空仍然打满，但测量现场二级放空管线外侧温度时，温度很高，达到了60℃以上，此时判断二级密封泄漏量有增大的趋势，现场氨味比较大，也证明干气密封泄漏量在增加。
4、停机拆检情况
2015年5月18日装置停车检修，对氨气压缩机驱动侧密封件进行了拆检，同时对干气密封过滤器滤芯进行了拆检、更换。
（1）氨气压缩机驱动侧干气密封拆检在拆检时发现内部已经完全损坏，内件在干气密封腔体内晃动，相关弹簧全部失效，呈报废性损坏；外腔有大量的碳环磨损的粉尘，呈泥状；在干气密封锁紧螺母拆除时发现内部有较多的油，该部位的 O形圈因干气密封大量泄漏及高温条件下运行导致老化；驱动侧径向轴承拆除时有较严重的结垢和磨损现象，回装的时候更换了新备件。
（2）干气密封过滤芯拆检本次检修更换了干气密封过滤芯，图1为拆检滤芯，左侧为正常运行时投用的滤芯，局部有鼓包，右侧下方为备用滤芯，投用的滤芯及备用滤芯都被污染，原本为白色变成了黄黑色。
5、故障原因分析
5.1干气密封件进油
干气密封系统包括三部分，即密封气过滤单元、干气密封泄漏监测单元、密封隔离气单元。其中密封隔离气单元的作用是通过注入低压氮气或仪表空气将干气密封与轴承润滑油隔离，防止干气密封受润滑油的污染。同时，隔离气可将二级密封泄漏出的微量工艺气体带走排空。如果在正常运行中隔离气中断或者在开车过程中隔离气投用滞后，会造成干气密封进油，引起密封面动、静环的粘合，密封面上不能形成要求厚度的刚性气膜，从而阻止机内介质外泄，造成密封失效。4月18日检修后隔离气投用在润滑油升压之前，所以不会出现由于隔离气未投用导致干气密封进油，从而损坏干气密封的情况。
5.2固体杂质进入干气密封件
干气密封在运转时，动静环间的气膜层一般只有3～10um，如有异物或液体进入密封间隙，会引起密封面损伤，表现在因摩擦使气膜升温，引起工艺气体结焦或聚合，积聚填满槽体，以致不能形成密封的气膜，从而使密封面由非接触变为接触，产生干摩擦而发出强噪声。因此在干气密封中，气体需经过一组过滤芯，其过滤精度一般要在3um以下，当气体含湿量大时，还需设置干燥过滤芯，以保证密封气体的干燥和洁净。
5.3液态氨或者水进入干气密封件
液体对干气密封的损害如同油对干气密封的损害一样，都会造成干气密封所要求的刚性气膜无法形成。氨气压缩机正常运行时密封气是从压缩机出口过来的1.5MPa、100℃的气氨，不可能产生液氨进入干气密封件。但在停车尤其是检修停车时，如果来自出口的气氨压力较高，当环境温度达到气氨的冷凝温度时，会形成液氨，因此开车时管线内积蓄着液氨是实际存在的。
5.4 螺旋槽错误安装导致干气密封件损坏
当两个密封的端面尺寸一致时，往往由于安装原因，将两端的密封装反。对于单向运转的干气密封，密封装反就意味着密封相对于原设计反转了，这样就不能使旋转的密封面内形成有效的气膜，造成密封干摩擦烧损，这主要是由于安装错误造成密封失效的一种形式。目前常见的单向密封面的有弧形槽、螺旋槽、人字形槽，双向密封面的有矩形槽、T形槽、燕尾形槽（见图2），在氨气压缩机上所使用的是螺旋槽，单向的，如果安装反了，会造成干气密封无法形成刚性气膜，从而瞬间损坏。而氨气压缩机从开始开车到最低控制转速需要 70min左右时间，因此不会是安装问题，而且约翰·克兰型干气密封都需要派使用单位人员参与现场测试，以确认检修效果。
6、改进措施
6.1 加强干气密封的日常维护
需要加强对干气密封滤芯的维护。根据本次事故修改操作规程，规范干气密封滤芯更换频率、设定更换压差数据标准。以前坚持以过滤芯压差超标为更换滤芯标准不太合适，将采用每半年更换一次或利用停车机会进行滤芯检查，若出现过滤芯压差高现象，及时切换过滤芯进行更换。
6.2加强干气密封的检、维修管理
检修也是造成干气密封污染的原因之一，因此要格外重视。检修时需要拆卸干气密封管线，而这些管线如果保护不好、安装不当也会造成干气密封被污染，从而损坏干气密封。目前采用的方式是检修时对拆下的管线进行封头，安装之前用氮气进行整体管线吹扫，用酒精进行清洗然后再安装，安装前需要填写质量确认卡，由相关人员进行签字确认。
6.3加强干气密封修复件的质量及安装管理
干气密封的修复一般要求专业厂家进行修复，有着严格的检修程序及质量验收标准，检修好的干气密封需要进行试漏实验并打开检查。目前我公司对于重要的干气密封修复件都会进行现场检查验收，一般由保运部组织使用部门进行联合验收。
7、结语
干气密封在运行过程中不可避免的会出现这样那样的故障，但只要我们查找出其中的原因，提出针对性的改进措施，精心操作，我们就一定能够使用好干气密封。
参考文献：
[1]邢桂坤，邵晨，范吉全.干气密封在合成氨尿素装置中的运用及注意事项[J].化工设备与管道，2010，47（6）：42-43.
[2]张锡德，邵士铭，阿不都热合木·托乎提，等.干气密封技术在大型化肥装置上的运用[J].化肥工业，2013，40（2）：39-40.
同煤广发化学工业有限公司60万吨甲醇项目）现有年产60万吨甲醇、10万吨硫磺装置，60万吨甲醇装置的酸脱工序采用的是linde LTMW(低温甲醇洗)工艺。其中氨气压缩机是由高压蒸汽透平驱动的离心式压缩机，该设备由沈阳鼓风机制造有限公司生产，压缩机两端外部密封采用的是JHON CRANE串联式干气密封，利用压缩机出口氨作为密封气。2015年4月压缩机检修时，更换了两端干气密封。
2、干气密封的工作原理
干气密封单元一般由一个可以轴向浮动的静环和一个固定在轴套上的动环组成。静环背后有弹簧对其施加贴合作用力，动环随压缩机转子做高速运转。密封的工作原理是流体静压力和流体动压力的平衡。高速旋转的动环产生粘性剪切力带动流体进入流体动力槽内，由外径向中心运动，密封坝提供流体阻力，节制气体流向低压端，于是气体被压缩压力升高，密封面分开，形成一定厚度的气膜，约3μm。当流体的静压力和弹簧的闭合力等于气膜内的开启力时，密封端面之间就形成了稳定的间隙，于是密封实现非接触运转。装置干气密封为中间带迷宫的串联式集装式干气密封，密封气由两种气体组成，分别是0.6MPa氮气、空分提供的高压氮气8.0MPa。靠压缩机气缸内侧的一级密封，由高压氮密封，用粗滤器和精滤器过滤；中间的二级密封，用0.6MPa氮气进行密封；靠压缩机气缸外侧的隔离气，用氮气密封；气缸内的大量氮气首先被靠内侧的密封氮气密封，剩余外漏的氮气和密封气靠高压氮气来密封，为了防止润滑油进入密封腔，在最外侧用氮气进行密封。
3、氨压缩机干气密封泄漏情况
2015年4月27日，氨气压缩机检修后开车，当转速升至最低控制转速7260r/min时，驱动侧一级放空流量指示从0上涨到2.5Nm3/h，现场转子流量计打满。由于一级放空采取的是就地排放，现场有氨味。5月4日，为了减少干气密封的就地排放，将驱动侧一级放空改至氨放空总管进行排放，氨污染有所减少，但还是有氨味，判断为驱动侧二级放空泄漏的氨气。由以上现象我们判断氨气压缩机驱动侧干气密封一级密封损坏，二级密封也可能损坏。2015年5月8日在进行氮气置换时，发现氨压缩机缸体压力下降很快，基本上无法保压。
2015年5月9日，压缩机开车正常后，驱动侧一级放空仍然打满，但测量现场二级放空管线外侧温度时，温度很高，达到了60℃以上，此时判断二级密封泄漏量有增大的趋势，现场氨味比较大，也证明干气密封泄漏量在增加。
4、停机拆检情况
2015年5月18日装置停车检修，对氨气压缩机驱动侧密封件进行了拆检，同时对干气密封过滤器滤芯进行了拆检、更换。
（1）氨气压缩机驱动侧干气密封拆检在拆检时发现内部已经完全损坏，内件在干气密封腔体内晃动，相关弹簧全部失效，呈报废性损坏；外腔有大量的碳环磨损的粉尘，呈泥状；在干气密封锁紧螺母拆除时发现内部有较多的油，该部位的 O形圈因干气密封大量泄漏及高温条件下运行导致老化；驱动侧径向轴承拆除时有较严重的结垢和磨损现象，回装的时候更换了新备件。
（2）干气密封过滤芯拆检本次检修更换了干气密封过滤芯，图1为拆检滤芯，左侧为正常运行时投用的滤芯，局部有鼓包，右侧下方为备用滤芯，投用的滤芯及备用滤芯都被污染，原本为白色变成了黄黑色。
5、故障原因分析
5.1干气密封件进油
干气密封系统包括三部分，即密封气过滤单元、干气密封泄漏监测单元、密封隔离气单元。其中密封隔离气单元的作用是通过注入低压氮气或仪表空气将干气密封与轴承润滑油隔离，防止干气密封受润滑油的污染。同时，隔离气可将二级密封泄漏出的微量工艺气体带走排空。如果在正常运行中隔离气中断或者在开车过程中隔离气投用滞后，会造成干气密封进油，引起密封面动、静环的粘合，密封面上不能形成要求厚度的刚性气膜，从而阻止机内介质外泄，造成密封失效。4月18日检修后隔离气投用在润滑油升压之前，所以不会出现由于隔离气未投用导致干气密封进油，从而损坏干气密封的情况。
5.2固体杂质进入干气密封件
干气密封在运转时，动静环间的气膜层一般只有3～10um，如有异物或液体进入密封间隙，会引起密封面损伤，表现在因摩擦使气膜升温，引起工艺气体结焦或聚合，积聚填满槽体，以致不能形成密封的气膜，从而使密封面由非接触变为接触，产生干摩擦而发出强噪声。因此在干气密封中，气体需经过一组过滤芯，其过滤精度一般要在3um以下，当气体含湿量大时，还需设置干燥过滤芯，以保证密封气体的干燥和洁净。
5.3液态氨或者水进入干气密封件
液体对干气密封的损害如同油对干气密封的损害一样，都会造成干气密封所要求的刚性气膜无法形成。氨气压缩机正常运行时密封气是从压缩机出口过来的1.5MPa、100℃的气氨，不可能产生液氨进入干气密封件。但在停车尤其是检修停车时，如果来自出口的气氨压力较高，当环境温度达到气氨的冷凝温度时，会形成液氨，因此开车时管线内积蓄着液氨是实际存在的。
5.4 螺旋槽错误安装导致干气密封件损坏
当两个密封的端面尺寸一致时，往往由于安装原因，将两端的密封装反。对于单向运转的干气密封，密封装反就意味着密封相对于原设计反转了，这样就不能使旋转的密封面内形成有效的气膜，造成密封干摩擦烧损，这主要是由于安装错误造成密封失效的一种形式。目前常见的单向密封面的有弧形槽、螺旋槽、人字形槽，双向密封面的有矩形槽、T形槽、燕尾形槽（见图2），在氨气压缩机上所使用的是螺旋槽，单向的，如果安装反了，会造成干气密封无法形成刚性气膜，从而瞬间损坏。而氨气压缩机从开始开车到最低控制转速需要 70min左右时间，因此不会是安装问题，而且约翰·克兰型干气密封都需要派使用单位人员参与现场测试，以确认检修效果。
6、改进措施
6.1 加强干气密封的日常维护
需要加强对干气密封滤芯的维护。根据本次事故修改操作规程，规范干气密封滤芯更换频率、设定更换压差数据标准。以前坚持以过滤芯压差超标为更换滤芯标准不太合适，将采用每半年更换一次或利用停车机会进行滤芯检查，若出现过滤芯压差高现象，及时切换过滤芯进行更换。
6.2加强干气密封的检、维修管理
检修也是造成干气密封污染的原因之一，因此要格外重视。检修时需要拆卸干气密封管线，而这些管线如果保护不好、安装不当也会造成干气密封被污染，从而损坏干气密封。目前采用的方式是检修时对拆下的管线进行封头，安装之前用氮气进行整体管线吹扫，用酒精进行清洗然后再安装，安装前需要填写质量确认卡，由相关人员进行签字确认。
6.3加强干气密封修复件的质量及安装管理
干气密封的修复一般要求专业厂家进行修复，有着严格的检修程序及质量验收标准，检修好的干气密封需要进行试漏实验并打开检查。目前我公司对于重要的干气密封修复件都会进行现场检查验收，一般由保运部组织使用部门进行联合验收。
7、结语
干气密封在运行过程中不可避免的会出现这样那样的故障，但只要我们查找出其中的原因，提出针对性的改进措施，精心操作，我们就一定能够使用好干气密封。
参考文献：
[1]邢桂坤，邵晨，范吉全.干气密封在合成氨尿素装置中的运用及注意事项[J].化工设备与管道，2010，47（6）：42-43.
[2]张锡德，邵士铭，阿不都热合木·托乎提，等.干气密封技术在大型化肥装置上的运用[J].化肥工业，2013，40（2）：39-40.
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