離心式壓縮機密封技術初探

摘要：因為當下密封理論及實際應用技術的掌握較差，所以在密封選型及處理實際問題中，經常會出現一些問題導致密封失敗，介質泄露，裝置停車停產，企業效益受到嚴重的損害。文章就離心壓縮機密封問題進行分析探討。

關鍵詞：離心式壓縮機；干氣密封技術；密封技術

迄今為止，無論是國內石油化工產業還是國外石油行業均使用離心式壓縮機來運輸氣體，但為了充分的防止氣體外泄或者限制氣體沿軸向泄露到空氣壓縮機軸旋轉，因此需要選擇使用各種軸段密封方法維持其正常運轉，防止氣體外泄，降低威脅人身安全帶的危險因素，防止環境污染、降低能源消耗等等。離心壓縮機密封方式有四種，干氣密封、機械密封、迷宮密封和浮環密封。

1 迷宮密封簡介

迷宮密封還可稱之為梳齒密封，迷宮密封是最基本的離心壓縮機密封形式。此種類型的密封是通過節流間隙中節流過程和密封腔內動能轉化為熱能，從而實現密封。迷宮密封的優點包括結構簡單、安裝和操作也較為簡單，且輔助設備較少。通常條件下可允許壓縮機內的氣體可微量泄漏到大氣中，但其只是在低壓介質密封的情況下使用。空氣作為介質的此類壓縮機一般均是通過節流降低泄漏，且較便宜，且泄漏氣體量的多少對主機效率有一定程度的影響，所以應該對迷宮式密封的主要還是研究其節流功能。

2 浮環密封簡介

在液體密封的方式中，浮環密封是其中的一種，浮環密封的發展是從固定套筒式油封進而逐漸演變的。浮環在旋轉軸上，位于兩個浮環密封腔和轉子的間隙較小的環。封油注射后浮環密封腔，浮動環間隙向內外浮環外漏。因為在高速旋轉狀態下的轉子，為流進浮環密封間隙內的油，同時在轉動軸的作用下形成油膜的能力。浮環密封的優點：①適用于高速、各種壓力等級，應用操作方位較廣；②屬于非接觸式密封，可靠性高，壽命長。

浮環密封不僅有優點，同樣也具有一定的缺點，其主要缺點包括兩種，其一為存在較大的內泄漏事件，然而內泄漏漏油事件處理、回收均較為復雜，其中便包括脫氣槽、控制系統及油氣分離器等，一旦內泄漏的情況過于嚴重時，若該系統也出現失靈的情況，那么密封油污染在工藝回路上便會存在一定的危險，可能會導致產品的質量降低，使得催化劑毒化，最終導致裝置出現停機的情況。所以為了對這一缺點進行克服，那么就一定要減少內泄漏發生。缺點二是此種密封方式控制系統香閨來說較為復雜，油氣壓差較小。

3 機械密封簡介

過去的時候，浮環密封及迷宮密封均有較廣的用途，但是近些年來，密封技術得到了快速的發展，機械密封與干氣密封在現在已經得到了更廣泛的使用推廣。機械密封正在逐漸的替代浮環密封，其具有泄露率低、密封油消耗少、潤滑系統和控制系統簡單安全、操作方便可靠，缺點是機械密封成本高，但總體來說，機械密封具有非常明顯的優越性。

4 干氣密封簡介

干氣密封屬于20世紀我國開始發現的一項新型技術，其和其他密封方式比較具有非常顯著的優點。通常條件下，干氣密封和機械密封比較，兩種在剖面較為相似，但干氣密封則是充分的實現了在轉動垂直平面內完成的。另外，對其公用面結構進行分析，我們可以發現干氣密封是由螺旋槽表面、臺階形密封、扁平密封塊以及鍥形密封塊等組成的。下文對干氣密封的特點、工作原理及應用等進行了介紹，詳細如下文：

4.1 干氣密封特點

干氣密封是一種先進的非接觸式密封，且干氣密封功率消耗量非常小，一般只占有5%的接觸式機械密封；干氣密封與其他密封方式對比時，此種密封方式氣體泄漏量非常小；在離心壓縮機可以選擇用自己的技術為氣密封，密封過程無不良影響；介質實現零逸出，是一種環保型密封；干氣密封的優點是輔助系統簡單、可靠，同時在使用過程中不需要維修和保養。

4.2 干氣密封工作原理

干氣密封主要分為兩個功能區，外區域和內區域，氣體進入開槽的外區域這些槽將壓縮進入的氣體，在槽根部形成局部的高壓區，使端面分開，并形成一定厚度的氣膜，為了獲得必要的泵送效應，動壓槽必須開在高壓側。開槽的密封間隙內的壓力增加對干氣密封的工作是至關重要的，它將保證即使在軸向載荷較大的情況下，密封也能形成一個不被破壞的穩定氣膜。密封的內區域(即壩區)是平面的，靠它的節流作用而限制了泄量。密封工作時端面氣膜形成的開啟力與由彈簧和介質作用力形成的閉合力達到平衡，從而實現了非接觸運轉。干氣密封的彈簧力是很小的。主要目的是當密封不受壓或不工作時能確保密封的閉合，防止意外發生。

4.3 離心式壓縮機干氣密封的應用

升壓機：壓縮機停止運行之后，兩個肝氣密封面相互接觸，壓縮機中進口壓力與出口壓力相等，不能夠通過對壓縮機出口氣體密封，因此使用氨氣壓縮機、天然氣壓縮機共同提高密封氣體內的壓力。此種密封，故而采用1臺天然氣壓縮機、氨氣壓縮機共用的升壓機提高密封氣的壓力。AMPLFLOW控制系統入選此種增壓控制控制系統，其是通過壓縮機邏輯孔來操作電路控制器，用2個球閥制動的電磁閥來啟動，打開球閥可使驅動空氣和工藝氣進入到升壓機，升壓機驅動空氣活塞，待其連接到較小活塞上，壓縮工藝氣體，從而產生高壓氣體。

我公司氨壓縮機（MCL807（低）+3MCL807）干氣密封流程：氨氣壓縮機是沈陽鼓風機集團有限公司，其是由蒸汽輪機驅動，氨壓縮機干氣密封屬于串聯是干氣密封的類型。特殊條件下，沒有經過調整閥的氮氣可替代從壓縮機出口密封氣作為機組的密封氣。壓縮機啟動時一級密封氣采用3.42MPa的氮氣，經過過濾單元作為一級密封氣分別進入高、低壓缸高、低壓端第一級密封腔。正常啟動后倒換用壓縮機三段出口防喘振冷卻器前氣體和三段出口冷卻后氣體供氣。95%的密封氣經疏齒密封進入缸體。剩余密封同二級密封氣一起排放向火炬。

合成氣壓縮機干氣密封流程：合成氣體壓縮機是由美國德萊賽蘭生產的離心式壓縮機，由蒸汽輪機驅動，有低壓缸和高壓缸兩個缸體。其也屬于串聯式干氣密封類型的一種。干氣密封與一般機械密封的平衡型集裝式結構一樣，但端面設計不同，表面有幾微米至十幾微米深的溝槽，端面寬度較寬。干氣密封在兩個密封面上生產出一個穩定的氣膜，該氣膜具有非常強的剛度，其可以讓兩個密封面絕對分離，但會維持一定的距離，一般為幾微米。密封間隙太大，會導致泄漏量增加，密封效果較差;而密封間隙較小，容易使兩密封面發生接觸，因為干氣密封的摩擦熱不能及時散失，端面接觸無潤滑，將很快引起密封變形、端面過度發熱從而導致密封失效。

5 結束語

螺旋槽結構形式與密封剛度之間有非常密切的聯系，然而迄今為止主要包括單項槽和雙向槽，單項槽的優點是密封剛度適當，在中壓和高壓離心壓縮機方面適用范圍較廣，而雙向草的密封氣膜剛度較差，其可安裝在傳動側和驅動側，降低零部件的使用數量，在低壓離心壓縮機方面有一定的應用范圍。

參考文獻

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