蔣 靜

（大慶油田天然氣分公司油氣加工六大隊(duì)，黑龍江大慶 163000）

0 引言

歸納總結(jié)離心式壓縮機(jī)干氣密封系統(tǒng)常見(jiàn)故障發(fā)現(xiàn)，干氣密封系統(tǒng)的使用壽命與構(gòu)成密封環(huán)境的附屬系統(tǒng)存在較大關(guān)聯(lián)。當(dāng)干氣密封系統(tǒng)工作，其背壓產(chǎn)生變化時(shí)，密封系統(tǒng)及時(shí)完成動(dòng)態(tài)跟隨，使得密封系統(tǒng)中的氣壓與背壓這兩種壓力持平，保持系統(tǒng)整體壓差的穩(wěn)定，進(jìn)而保證干氣密封系統(tǒng)密封環(huán)境的穩(wěn)定。

1 離心式壓縮機(jī)結(jié)構(gòu)原理

離心式壓縮機(jī)主要是通過(guò)氣體作為工作介質(zhì)來(lái)完成工作，這與離心泵和軸流式壓縮機(jī)有很大區(qū)別。離心式壓縮機(jī)工作過(guò)程中氣體徑向流動(dòng)，會(huì)產(chǎn)生較大的排氣壓力。離心式壓縮機(jī)中的轉(zhuǎn)子主要由軸和葉輪兩部分組成，軸承對(duì)轉(zhuǎn)子起到支撐作用，止推軸承和平衡盤(pán)一起來(lái)完成軸向力的平衡作用。轉(zhuǎn)子受到啟動(dòng)設(shè)備的驅(qū)動(dòng)自身高速旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)子、定子、軸承作為壓縮機(jī)的三大設(shè)備板塊，協(xié)調(diào)配合來(lái)完成離心式壓縮機(jī)的正常工作。

2 離心式壓縮機(jī)的特點(diǎn)

（1）傳統(tǒng)的復(fù)式壓縮機(jī)排量較小，離心式壓縮機(jī)與復(fù)式壓縮機(jī)相比，排量明顯提高，每分鐘可以達(dá)到數(shù)千立方米，工作效率得到很大提升。

（2）離心式壓縮機(jī)各部分零件間距較小，縮小了壓縮機(jī)整體尺寸。

（3）離心式壓縮機(jī)降低了零件受損率，生產(chǎn)工作過(guò)程中可保障平穩(wěn)可靠運(yùn)轉(zhuǎn)。在企業(yè)內(nèi)部便可以完成相關(guān)零件的維修，十分方便。

（4）經(jīng)離心式壓縮機(jī)完成壓縮的氣體，氣質(zhì)潔凈度較高，整個(gè)壓縮過(guò)程沒(méi)有潤(rùn)滑油等雜質(zhì)的參與，保證了氣體潔凈不被污染。

（5）離心式壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速較高，能廣泛應(yīng)用于不同類型企業(yè)的各類車間。

（6）離心式壓縮機(jī)也存在一定使用弊端，例如，不適應(yīng)于小流量、大壓比的加工情況下，工作完成效率較低。

（7）穩(wěn)定工況范圍窄。

3 離心式壓縮機(jī)常見(jiàn)的機(jī)械故障

簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，離心式壓縮機(jī)常見(jiàn)故障可以分為設(shè)計(jì)故障、制造故障、安裝故障、維修不當(dāng)和操作不規(guī)范等方面。

（1）如果離心式壓縮機(jī)設(shè)計(jì)計(jì)算出現(xiàn)問(wèn)題，準(zhǔn)確度達(dá)不到使用要求。在生產(chǎn)過(guò)程中機(jī)器動(dòng)態(tài)特性難以穩(wěn)定，當(dāng)工作轉(zhuǎn)速達(dá)到臨界轉(zhuǎn)速區(qū)時(shí)，無(wú)法使壓縮機(jī)達(dá)到設(shè)計(jì)的工作效率，進(jìn)而增加熱膨脹量的計(jì)算難度。

（2）在工人安裝離心式壓縮機(jī)時(shí)，若對(duì)中位置不夠精準(zhǔn)導(dǎo)致壓縮機(jī)不斷錯(cuò)位，壓縮機(jī)內(nèi)各個(gè)部件間隙沒(méi)有達(dá)到正常安裝標(biāo)準(zhǔn)，造成工作應(yīng)力較大，安裝精確度降低，造成離心式壓縮機(jī)發(fā)生故障。

（3）在生產(chǎn)操作時(shí)規(guī)范使用是避免離心式壓縮機(jī)發(fā)生故障的關(guān)鍵因素。在設(shè)計(jì)的工況范圍內(nèi)工作，能有效保障壓縮機(jī)使用壽命，避免運(yùn)行點(diǎn)接近臨界轉(zhuǎn)速區(qū)。時(shí)刻關(guān)注壓縮機(jī)潤(rùn)滑油系統(tǒng)的潤(rùn)滑程度，發(fā)現(xiàn)操作不規(guī)范的問(wèn)題應(yīng)及時(shí)糾正，避免對(duì)壓縮機(jī)造成損傷。

4 離心式壓縮機(jī)的主要密封形式

離心式壓縮機(jī)端面密封主要有機(jī)械密封、浮環(huán)密封、油膜螺旋槽面密封、干氣密封和迷宮密封等密封形式。這些形式通常不會(huì)在密封系統(tǒng)中獨(dú)立存在，往往以組合形式協(xié)同工作[1]。

4.1 機(jī)械密封

在端面密封中使用頻率最高的是機(jī)械密封，機(jī)械密封受到密封面線速度的限制作用，屬于接觸型密封，主要出現(xiàn)在中低速離心式壓縮機(jī)中。機(jī)械密封在離心式壓縮機(jī)密封系統(tǒng)中有使用壽命較短、磨損較大、適用范圍較小等弊端。在日常操作使用中需要格外注意其液氣壓差的穩(wěn)定情況，以及密封液是否充足。盡管如此，仍然無(wú)法完全避免部分密封液進(jìn)入工藝介質(zhì)，影響被壓縮氣體的純凈程度。

4.2 浮環(huán)密封

浮環(huán)密封通常在開(kāi)車、停車時(shí)使用頻率較高，屬于非接觸密封。浮環(huán)密封在低轉(zhuǎn)速情況下，受重力影響較大且浮環(huán)直接接觸壓縮機(jī)主軸，對(duì)主軸存在磨損和破壞。這就要求縮短開(kāi)、停車時(shí)的時(shí)間，以免影響主軸使用壽命。浮環(huán)密封主要適合高壓、高轉(zhuǎn)速的場(chǎng)合。

5 干氣密封

干氣密封在20世紀(jì)80年代已經(jīng)被廣泛應(yīng)用在離心式壓縮機(jī)干氣密封系統(tǒng)中。到目前為止，干氣密封在所有的密封系統(tǒng)中仍然是技術(shù)含量最高的密封形式。干氣密封和機(jī)械密封、浮環(huán)密封等其他密封形式相比，使用范圍廣泛，性能優(yōu)越，在管線、煉油廠乃至石油化工等各種存在氣體運(yùn)輸系統(tǒng)的行業(yè)都能夠投入使用。干氣密封作為非接觸式密封，可以避免Pv（活塞環(huán)隨接觸壓力P、平均速度v）值的控制，這在密封技術(shù)效果屬于質(zhì)的飛躍。不僅大大降低了氣體密封的難度，還避免了傳統(tǒng)密封形式中密封潤(rùn)滑油的不良影響，對(duì)密封系統(tǒng)的控制機(jī)制簡(jiǎn)單化，徹底顛覆了傳統(tǒng)密封系統(tǒng)中油膜密封的地位。種種數(shù)據(jù)表明，干氣密封在各個(gè)領(lǐng)域已經(jīng)得以廣泛應(yīng)用。

5.1 干氣密封的優(yōu)點(diǎn)

干氣密封和傳統(tǒng)密封形式相比，能耗較低，符合節(jié)能減排的國(guó)家政策，大大延長(zhǎng)壓縮機(jī)的使用壽命，對(duì)離心式壓縮機(jī)的操作可靠性也有所提高。干氣密封避免了密封油的干擾和影響，減輕了離心式壓縮機(jī)的整體重量和空間所占面積。對(duì)生產(chǎn)工藝的效果提升產(chǎn)生積極作用，解決了密封油干擾工藝回路的難題。干氣密封系統(tǒng)的采購(gòu)成本較高，但使用壽命較長(zhǎng)，機(jī)器日常維護(hù)運(yùn)轉(zhuǎn)的費(fèi)用較為低廉，使得采用干氣密封系統(tǒng)的整體費(fèi)用與其他密封系統(tǒng)相比，有很大程度的降低。

5.2 干氣密封使用中存在的問(wèn)題

干氣密封系統(tǒng)最容易發(fā)生的故障是干氣泄漏。干氣密封投入使用的實(shí)際年限與廠家承諾的年限存在差距，每次拆機(jī)檢查都會(huì)發(fā)現(xiàn)干氣密封系統(tǒng)中動(dòng)、靜環(huán)的磨損情況嚴(yán)重，兩次失效周期間隔較短且有越來(lái)越短的趨勢(shì)。在企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中容易出現(xiàn)離心式壓縮機(jī)帶病運(yùn)行情況，對(duì)干氣密封系統(tǒng)頻繁檢修，不僅嚴(yán)重影響企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益，對(duì)于生產(chǎn)安全來(lái)說(shuō)也存在較大隱患[2]。

5.3 干氣密封失效原因根源分析

發(fā)生干氣密封失效情況，主要是機(jī)械問(wèn)題造成的。因?yàn)楦蓺饷芊馑玫囊谎趸己吞烊粴鈱儆谳^為穩(wěn)定的常見(jiàn)氣體，其氣體特性很難影響干氣密封系統(tǒng)使用效果。不僅如此，拆機(jī)檢查時(shí)高壓端密封受損情況嚴(yán)重，但是低壓端密封情況良好，種種跡象表明干氣密封失效主要是一種機(jī)械失效。

對(duì)離心式壓縮機(jī)整體檢修時(shí)發(fā)現(xiàn)，干氣密封失效往往伴隨著壓縮機(jī)高壓端密封腔和機(jī)組內(nèi)出現(xiàn)大量黃褐色粉末，低壓端沒(méi)有出現(xiàn)這種粉末。這一現(xiàn)象可以初步得出結(jié)論：干氣密封失效的根本原因是介質(zhì)中粉塵作用，引起干氣密封系統(tǒng)失效。

5.4 壓縮氣進(jìn)入干氣密封的途徑

壓縮機(jī)高壓端密封腔內(nèi)的大量黃褐色粉末主要有兩種來(lái)源途徑。

（1）密封氣過(guò)濾沒(méi)有達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致氣體過(guò)濾不夠干凈，影響壓縮機(jī)密封氣的阻擋效果，直接經(jīng)由迷宮密封進(jìn)入干氣密封高壓端和密封腔內(nèi)。

（2）壓縮機(jī)缸內(nèi)含粉塵的壓縮氣泄漏，也會(huì)導(dǎo)致干氣密封腔內(nèi)出現(xiàn)這種現(xiàn)象。在離心式壓縮機(jī)干氣密封系統(tǒng)正常工作時(shí)，密封氣經(jīng)過(guò)過(guò)濾，然后進(jìn)入干氣密封腔。干氣密封腔內(nèi)一部分氣體經(jīng)過(guò)軸迷宮密封，對(duì)缸內(nèi)泄漏的天然氣發(fā)揮阻止作用，避免其進(jìn)入干氣密封腔引起壓縮機(jī)工作故障；另一部分氣體以密封介質(zhì)的形式出現(xiàn)，經(jīng)過(guò)干氣密封端面泄漏到一級(jí)泄漏管線內(nèi)[3]。

5.5 干氣密封供氣系統(tǒng)的技術(shù)改進(jìn)

（1）再次升高一級(jí)泄漏壓力。對(duì)離心式壓縮機(jī)干氣密封附屬系統(tǒng)進(jìn)行壓差控制，改造高壓側(cè)密封的一級(jí)泄漏壓力，爭(zhēng)取讓腔內(nèi)壓力達(dá)到預(yù)期變化趨勢(shì)。

（2）改進(jìn)壓差調(diào)節(jié)系統(tǒng)。壓縮機(jī)缸內(nèi)迷宮密封系統(tǒng)一旦受到破壞，系統(tǒng)的背壓迅速升高。要控制這種情況，首先應(yīng)確保干氣密封腔內(nèi)密封氣的壓力和流量隨之升高，只有這樣才能避免干氣密封腔內(nèi)出現(xiàn)泄漏的壓縮介質(zhì)。技術(shù)人員總結(jié)歸納維修數(shù)據(jù)，結(jié)合實(shí)際使用經(jīng)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，增加一個(gè)壓差調(diào)節(jié)閥在密封氣過(guò)濾器與干氣密封管線之間，對(duì)于密封氣進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)控制，簡(jiǎn)單改進(jìn)壓差調(diào)節(jié)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)干氣密封供氣系統(tǒng)的技術(shù)改進(jìn)。

5.6 解決建議

技術(shù)人員研究離心式壓縮機(jī)干氣密封系統(tǒng)常見(jiàn)故障過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，干氣密封系統(tǒng)的使用和維護(hù)需要各個(gè)環(huán)節(jié)的人員積極改變自身觀念，相互配合，解決干氣密封系統(tǒng)故障問(wèn)題。

（1）設(shè)計(jì)人員設(shè)計(jì)干氣密封系統(tǒng)時(shí)，首先應(yīng)考慮密封本體的選擇，重視附屬系統(tǒng)配置的合理性和材料的壽命周期。提高密封氣系統(tǒng)、壓縮機(jī)軸封齒輪搭配的合理性，在設(shè)計(jì)方案中合理使用雙向槽密封面，有效降低了干氣密封系統(tǒng)的故障發(fā)生率。

（2）關(guān)停壓縮機(jī)時(shí)，應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注排氣閥是否漏氣，閥門(mén)是否關(guān)閉嚴(yán)格等細(xì)節(jié)問(wèn)題。避免壓縮機(jī)與排氣閥之間氣體較多，造成壓縮機(jī)出現(xiàn)反轉(zhuǎn)情況，引發(fā)干氣密封系統(tǒng)故障[4]。

（3）存放干氣密封系統(tǒng)時(shí)，堅(jiān)決杜絕使用含油含脂的包裝紙，應(yīng)將其放在潔凈的塑料袋中與干燥劑一起密封存儲(chǔ)。再次使用干氣密封系統(tǒng)時(shí)，先投運(yùn)軸承氮?dú)膺\(yùn)行30 min后啟動(dòng)潤(rùn)滑油系統(tǒng)，減少干氣密封系統(tǒng)零部件的摩擦損傷。

6 結(jié)語(yǔ)

解決分析離心式壓縮機(jī)干氣密封系統(tǒng)常見(jiàn)故障時(shí)，首先應(yīng)對(duì)干氣密封的設(shè)計(jì)原理和基本框架結(jié)構(gòu)做到了然于心，逐步深入探討其密封附屬系統(tǒng)的設(shè)計(jì)理念和材料使用壽命周期。從多個(gè)方面進(jìn)行分析論證，在最短時(shí)間內(nèi)找到最適用且效率最高的故障解決方案。