氨冷凍壓縮機密封系統改造研究

賈洪艷

摘 要：本文通過對氨冷凍壓縮機密封系統存在的問題的研究，針對存在的問題對系統進行改進，經過改造后的氨冷凍壓縮機密封系統比改造前工作性能更好，運行也更平穩，在保證液氨質量的同時還降低了密封成本。

關鍵詞：氨冷凍壓縮機；密封；改造；效果

105-J是未經改造的氨冷凍壓縮機，它的制冷功能主要是由中間的雙缸迪拉瓦壓縮機提供的，105-J的工作原理是利用油作為密封介質，采用機械浮環組合式密封，其結構組成有內、外浮環、防轉銷和密封圈等。

該裝置的最大缺點是運行時間較長，從而導致壓縮機的密封性能下降，嚴重時還會出現漏油現象，這不僅會產生不必要的油浪費，還會嚴重影響氨產品的質量。

后來通過改造將原來的用油做介質的機械密封改為國產的雙端面串聯式干氣密封，到目前為止已經運行了將近半年，密封良好、系統運行平穩，改造取得了預期的效果。

1 氨冷凍壓縮機原機械密封存在的問題

105-J利用機械浮環進行密封。在運行過程中，密封油會沿著浮環間的縫隙向內、外浮環泄漏，在汽輪機的高速運轉下，泄漏到浮環間隙內的密封油會形成一層油膜，這層油膜不僅起到潤滑劑的作用，同時還可以防止氣體介質的外漏，達到密封的效果。

但由于系統自身的設計缺陷，使得密封油會大量泄漏到大氣中，系統便會停止運行。

1.1 內泄漏油量較大

由于系統內泄漏油，使得大量密封油白白浪費掉，每次啟動壓縮機的油箱都需再加 4～5 桶油，而且在系統正常工作的情況下，用來控制油氣分離的裝置經常會出現問題，消耗油特別快，即使通過嚴查修理后會有所好轉，但過不了多久又會出現同樣的問題，沒有從根本上解決。

1.2 大量的油進入氨冷凍系統

大量的油進入氨冷凍系統，不僅影響了氨氣的質量，還使得密封系統的閃蒸效果降低，從而導致蒸出的氨氣溫度和流量達不到理的效果，最終降低冷凍效果。

2 干氣密封的結構性能及選型[ 1 ]

2.1 結構和性能

干氣密封與機械密封的結構構造沒有很大的差別，兩者最主要的區別是，前者新增添了一些機械密封所不具有的淺槽，在機組運行過程中，氣體進入淺槽中并受到壓縮，這部分壓縮的氣體會導致局部高壓，從而開啟密封面，實現非接觸狀態下的密封。干氣密封結構具有如下性能特點：

1）使成本費和維修費大大減少

2）防止了氨的污染，提高了氨產品質量

3）減少了密封氣體的泄漏

4）機組運行消耗的能量減少

5）機組運行平穩可靠

2.2 選型

105-J 高、低壓缸原密封是機械浮環組合密封，其軸向可利用空間非常有限，若將干氣密封設計為常用結構，勢必對原機組軸承部位結構進行較大改動，同時因原密封油和潤滑油是由同一油路進入機內，所以不能將進密封油路與軸承密封油路分開。

為了不對機組軸承及腔體結構作大的改動，最后確定采用只需要 1個密封氣入口，帶隔離氣的雙端面串聯式干氣密封。改造只需要在高、低壓缸軸承上殼體上加工密封氣進口，密封氣為壓縮機出口氣氨。除此之外機組結構不需要作任何改動，避免了不必要的風險。

3 采取的措施[ 2 ]

在大檢修期間，經過二十多天努力對105-J密封系統進行了改造。

3.1 壓縮機本體的改造

1）轉子的改造。將轉子端部的軸徑進行改造，使其能與干氣密封更好地配合，達到較理想的密封效果。另外，經過改造后，要對轉子的各項性能指標進行檢測，確保改造成功。

2）軸承的改造。改造前機組的高、低壓縮缸的徑向軸承承載能力差，使得機組運行不穩定。而通過對軸承結構的改造大大提高了壓縮缸的徑向軸承的承載力。

3）軸端密封的改造。系統的端部密封方式由原來的機械密封改為密封效果更好，運行更穩定的串聯式干氣密封，保證系統安全高效的運轉。

4）缸體的改造加工。由于系統的密封方式改為了串聯式干氣密封，為實現密封氣體的供給，需要在高、低壓缸缸體的兩端各設置一個密封孔。

3.2 機組油系統的改動

1）油泵汽泵改電泵。改造前機組油系統的油泵主要是汽泵，它需要在較高的壓力下才能工作，但實際運行過程中很難保證穩定的壓力，雖然可以通過提高泵的轉速來保證出口壓力，但是高轉速會使泵產生劇烈振動，不利于機組安全穩定的運行。所以把汽泵改為電泵。

2）新增高位油槽。由于油泵改為了電泵，因此需要持續穩定的電壓確保油泵正常工作，為避免出現斷電和電力不足等情況，需要在油泵出口處設置一個高位油槽。

4 結語

氨冷凍壓縮機由機械浮環組合密封改為標準的串聯式干氣密封后，運行平穩，密封效果好。

干氣密封不僅能優化液氨的質量，還能降低密封的固定成本和維修費用，同時，較好的密封性避免了氨氣泄漏給環境造成的不良影響。改造后的氨冷凍壓縮機密封系統操作簡單密封性好，有較好的經濟效益和環境效益。

參考文獻：

[1] 辛順，孫旭.壓縮機干氣密封基本原理及系統配置分析[J].中國造船，2008，49（22）.

[2] 朱立新.丙烷壓縮機干氣密封的改造[J].化工設備與防腐蝕，2004，7（5）.