朱白欽，何希順，魯世軍

(河南龍宇煤化工有限公司，河南永城 476600)

0 引言

河南龍宇煤化工有限公司一期50萬(wàn)t/a甲醇裝置，其合成工序流程是從來(lái)自低溫甲醇洗裝置凈化氣和來(lái)自氫回收裝置的新鮮原料氣，通過(guò)合成氣壓縮機(jī)進(jìn)行升壓，在甲醇合成塔內(nèi)進(jìn)行催化反應(yīng)，部分合成氣態(tài)甲醇，再經(jīng)冷卻、冷凝、分離出粗甲醇產(chǎn)品，送往甲醇精餾工段，未反應(yīng)的氣體經(jīng)合成氣壓縮機(jī)升壓后進(jìn)入合成回路循環(huán)利用。合成氣壓縮機(jī)由德國(guó)西門(mén)子制造，其型號(hào)為 STC-SV(10-7-A)，是由汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng)的離心式壓縮機(jī)，為一缸兩段七級(jí)葉輪結(jié)構(gòu):第一段為新鮮氣壓縮段，由六級(jí)葉輪組成;第二段為循環(huán)段，由一級(jí)葉輪組成;干氣密封為德國(guó)伯格曼設(shè)計(jì)制造，由于機(jī)組工作介質(zhì)為合成氣，采用兩級(jí)串聯(lián)式干氣密封。

1 干氣密封工作流程

正常運(yùn)行過(guò)程中，合成氣壓縮機(jī)排出的部分工藝氣體(8.2 MPa、71℃)或在開(kāi)停車(chē)過(guò)程中由界區(qū)來(lái)的高壓氮?dú)?8.1 MPa，經(jīng) PV-15337減壓為6 MPa)作為密封氣氣源，經(jīng)過(guò)第一級(jí)密封氣過(guò)濾器后，進(jìn)入壓縮機(jī)兩側(cè)的第一級(jí)密封端面，在密封面上形成密封氣膜，以防止壓縮機(jī)內(nèi)的工藝氣體進(jìn)入密封，密封端面上正常向外產(chǎn)生的少量工藝泄漏氣，經(jīng)壓力控制后去火炬燃燒。自界區(qū)來(lái)的8.1 MPa左右的氮?dú)猓?jīng)第二級(jí)密封氣過(guò)濾器過(guò)濾后，再經(jīng)過(guò)PCV-15329控制壓力為0.6 MPa，然后進(jìn)入第二級(jí)密封氣端面，正常向外泄漏的少量氮?dú)獗灰鲋涟踩幏趴?。自界區(qū)來(lái)的低壓氮?dú)?0.4MPa)經(jīng)PCV-15337控制壓力為0.14 MPa，然后進(jìn)入壓縮機(jī)軸端的密封函內(nèi)，對(duì)軸承的潤(rùn)滑油進(jìn)行隔離。

2 干氣密封損壞現(xiàn)象

2012年4月份由于系統(tǒng)工況波動(dòng)，造成蒸汽量緊張，合成氣壓縮機(jī)被迫緊急停車(chē)。隨后重新啟動(dòng)合成氣壓縮機(jī)組，在正常運(yùn)行過(guò)程中，合成氣壓縮機(jī)一級(jí)密封驅(qū)動(dòng)端泄漏氣壓力PIT15332突然從245 kPa下降到0，一級(jí)密封非驅(qū)動(dòng)端漏氣壓力PIT15333出現(xiàn)震蕩性波動(dòng)，5 min后，PIT15333瞬間達(dá)到600 kPa，機(jī)組聯(lián)鎖跳車(chē)。機(jī)組停車(chē)后，一級(jí)密封非驅(qū)動(dòng)端漏氣壓力PIT15333指示為150 kPa左右，在正常范圍內(nèi)，但一級(jí)密封驅(qū)動(dòng)端漏氣壓力PIT15332仍舊為0。

3 原因分析

初步原因分析，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)拆卸發(fā)現(xiàn)有干氣密封損壞碎末，依據(jù)干氣密封一級(jí)密封驅(qū)動(dòng)端漏氣壓力為0，懷疑干氣密封驅(qū)動(dòng)端二級(jí)密封損壞。干氣密封損壞委托專(zhuān)業(yè)維修廠(chǎng)家進(jìn)行維修，對(duì)干氣密封進(jìn)行了解體檢查，結(jié)果如下:①驅(qū)動(dòng)端一級(jí)密封摩擦副整體完好，但均有較嚴(yán)重的磨損，二級(jí)密封摩擦副全部碎裂，二級(jí)動(dòng)環(huán)座及大氣側(cè)彈簧座均受到碎塊沖擊，其中動(dòng)環(huán)座已經(jīng)無(wú)法修復(fù)，大氣側(cè)彈簧座原件修復(fù)，重新配座靜環(huán)防轉(zhuǎn)銷(xiāo)及推環(huán)，密封外表面附著有大量黃色顆粒狀沉積物;②非驅(qū)動(dòng)端密封一級(jí)摩擦副整體完好，但端面也有較嚴(yán)重的磨損，二級(jí)密封摩擦副完整，但端面磨損更為嚴(yán)重，推環(huán)已經(jīng)變形，重新制造推環(huán)。

損壞原因分析:①該密封運(yùn)轉(zhuǎn)已經(jīng)3年多，試車(chē)初期合成氣壓縮機(jī)頻繁啟停。從設(shè)計(jì)角度來(lái)講，頻繁的啟停必然會(huì)影響到密封的使用。②本密封為德國(guó)伯格曼產(chǎn)品，其摩擦副為硬對(duì)硬設(shè)計(jì)，即碳化硅動(dòng)環(huán)對(duì)表面噴涂DLC減摩層的靜環(huán)，該設(shè)計(jì)是非常成熟的，但從大量的使用經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，頻繁的啟停對(duì)其損傷要大于傳統(tǒng)的硬對(duì)軟的設(shè)計(jì)。頻繁啟停機(jī)組造成端面短時(shí)間接觸，就會(huì)造成DLC涂層脫落，一旦脫落就會(huì)導(dǎo)致端面出現(xiàn)隨機(jī)的干磨損，造成端面的惡化。③從密封解體情況來(lái)看，密封外表面都有黃色的沉積物，推測(cè)還是工藝氣倒灌，由于工藝氣中帶醇所致，這種倒灌主要發(fā)生在機(jī)組緊急停車(chē)時(shí)沒(méi)有外部高壓氣源注入的時(shí)候。當(dāng)然此次雖然不是因?yàn)橐患?jí)密封失效而導(dǎo)致的聯(lián)鎖，但是一級(jí)密封氣的端面也已經(jīng)受到較嚴(yán)重的磨損，失效只是時(shí)間的問(wèn)題。此次二級(jí)密封突然失效，也主要是由于二級(jí)密封本身的工作壓力較低，其氣膜剛度是低于一級(jí)的，當(dāng)多次啟停更易造成不可修復(fù)的損傷，導(dǎo)致密封端面瞬時(shí)干摩擦，使動(dòng)環(huán)碎裂。

4 解決及防范措施

①根據(jù)損壞原因情況，將原有的三套完整的摩擦副利用起來(lái)，選取較好的2套摩擦副研磨修復(fù)后分別作為兩套密封的一級(jí)，其中一件動(dòng)環(huán)重新刻槽后作為非驅(qū)動(dòng)端密封的二級(jí)動(dòng)環(huán);由于原三件靜環(huán)中的一件靜環(huán)的表面DLC噴涂層磨損非常嚴(yán)重，將兩套密封的二級(jí)靜環(huán)均采用進(jìn)口石墨材料替代。②對(duì)于驅(qū)動(dòng)端密封重新制造一件動(dòng)環(huán)座，二件推環(huán)，利用進(jìn)口碳化硅制造驅(qū)動(dòng)端密封二級(jí)動(dòng)環(huán)，配座調(diào)整墊片及二級(jí)靜環(huán)。兩套密封換所有輔助密封圈，然后進(jìn)行組裝試驗(yàn)。③增加合成氣壓縮機(jī)出口工藝氣溫度，避免工藝氣倒灌帶液。④加強(qiáng)干氣密封備件管理，及時(shí)備用干氣密封一套。⑤增加干氣密封泄漏壓力低于50 kPa低低聯(lián)鎖，避免密封氣中斷損壞干氣密封。⑥由于盤(pán)車(chē)時(shí)會(huì)增加干氣密封動(dòng)靜環(huán)的磨損，縮短盤(pán)車(chē)時(shí)間。⑦加強(qiáng)對(duì)機(jī)組的干氣密封檢測(cè)，大修時(shí)安排機(jī)組干氣密封送專(zhuān)業(yè)廠(chǎng)家試驗(yàn)檢測(cè)。

5 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)干氣密封損壞的原因分析，采取了防范措施，為今后合成氣壓縮機(jī)干氣密封工藝操作和設(shè)備維護(hù)提供了依據(jù)。合成氣壓縮機(jī)進(jìn)口干氣密封國(guó)內(nèi)維修成功，也為干氣密封國(guó)產(chǎn)化提供了經(jīng)驗(yàn)。