羅羅壓縮機(jī)干氣密封性能下降的分析

朱金玲 王博 鐘利軍 何凱云

摘 要：干氣密封是大型天然氣離心壓縮機(jī)的重要組成部分，實(shí)現(xiàn)壓縮機(jī)驅(qū)動(dòng)端和非驅(qū)動(dòng)端的工藝氣密封作用，本文結(jié)合西氣東輸使用RR壓縮機(jī)的運(yùn)行情況，對影響壓縮機(jī)干氣密封性能下降的原因進(jìn)行了分析，并提出了相應(yīng)的解決辦法，確保了機(jī)組的平穩(wěn)運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：壓縮機(jī)；干氣密封；使用壽命

1 引言

天然氣壓縮機(jī)組密封的主要形式有機(jī)械密封、碳環(huán)密封、迷宮密封、干氣密封等。干氣密封是干運(yùn)轉(zhuǎn)、氣體潤滑、非接觸式機(jī)械端面密封的簡稱，現(xiàn)廣泛使用在大型天然氣壓縮機(jī)組的驅(qū)動(dòng)端和非驅(qū)動(dòng)端，實(shí)現(xiàn)對工藝氣進(jìn)行密封。干氣密封也是目前最先進(jìn)的高速透平壓縮機(jī)軸端密封型式，是設(shè)計(jì)院、主機(jī)廠和終端用戶首選的大機(jī)組軸端密封型式。

干氣密封主要有以下優(yōu)點(diǎn)：①端面非接觸，使用壽命較長，并且具有很高的可靠性；②密封時(shí)的功耗低，對于節(jié)約能源具有重要意義；③不需要龐大的密封油系統(tǒng)，占有空間小；④對工藝回路的污染小；⑤運(yùn)行和日常維護(hù)成本低。

基于干氣密封的優(yōu)點(diǎn)，加上天然氣壓縮機(jī)更傾向于可靠性的維修策略，干氣密封系統(tǒng)得到了廣泛的發(fā)展和關(guān)注，使其成為當(dāng)下天然氣壓縮機(jī)的密封主要形式。

2 羅羅壓縮機(jī)干氣密封干氣結(jié)構(gòu)

干氣密封主要包括動(dòng)環(huán)和靜環(huán)兩部分，動(dòng)環(huán)上刻蝕有螺旋槽圖案并隨軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)，靜環(huán)使用了高精度車銑加工的石墨表面（圖1）。

3 影響羅羅壓縮機(jī)干氣密封性能的主要因素

3.1 機(jī)組轉(zhuǎn)速

當(dāng)機(jī)組正常啟動(dòng)時(shí)，動(dòng)環(huán)開始隨機(jī)組一起轉(zhuǎn)動(dòng)，動(dòng)環(huán)上的流體動(dòng)壓槽會將沿外徑側(cè)的高壓密封氣體（即干氣）泵入動(dòng)靜環(huán)之間的密封斷面。干氣沿動(dòng)壓槽向槽道的內(nèi)徑方向流動(dòng)。 由于密封端面的影響，沿著槽道向內(nèi)徑方向的端面壓力會逐漸增加。當(dāng)壓力增大到一定程度時(shí)，靜環(huán)被動(dòng)壓推開，在密封斷面間會形成一層氣膜（1～3 μm）。因此，機(jī)組啟動(dòng)成功后應(yīng)快速越過低速區(qū)，防止機(jī)組在低速區(qū)長時(shí)間運(yùn)行造成干氣動(dòng)環(huán)與靜環(huán)之間摩擦引起干氣密封部件損壞。

3.2 密封氣是否含雜質(zhì)

如果密封面之間進(jìn)入了固體雜質(zhì)或液滴，就會破壞密封面之間密封工藝氣膜的穩(wěn)定，使正在相對旋轉(zhuǎn)的密封面可能相互接觸，造成密封面的損壞，尤其是當(dāng)液體雜質(zhì)進(jìn)入密封面后，導(dǎo)致密封面接觸，兩個(gè)密封面相對旋轉(zhuǎn)的線速度很高，液體雜質(zhì)中的碳?xì)浠衔锼查g碳化粘在密封面上，使旋轉(zhuǎn)環(huán)密封面變形，破壞其密封性能。

3.3 密封氣溫度的影響

在密封氣的水露點(diǎn)和烴露點(diǎn)一定的情況下，密封氣的溫度越低，飽和水越容易析出。液態(tài)的輕烴進(jìn)入干氣密封靜環(huán)和動(dòng)環(huán)之間的密封面后，容易引起密封面出現(xiàn)劃痕。在西氣東輸?shù)奶烊粴鈮赫荆芏鄩簹庹镜膲嚎s機(jī)干氣密封放空壓差偏大的原因都是因密封氣溫度低引起。尤其，在壓縮機(jī)組冬季運(yùn)行時(shí)，天然氣進(jìn)口溫度低，氣質(zhì)露點(diǎn)較高經(jīng)常會引起機(jī)組干氣密封放空壓差偏大，性能下降的情況。這種情況可以通過修改邏輯，關(guān)閉壓縮機(jī)出口干氣密封引氣閥，導(dǎo)通工藝氣經(jīng)過電加熱器流程，對密封氣進(jìn)行加熱，提高密封氣的溫度。

在寒冷地區(qū)運(yùn)行的壓縮機(jī)機(jī)組，天然氣經(jīng)過加熱，天然氣作為密封氣依次經(jīng)過壓縮機(jī)廠房、調(diào)壓、過濾進(jìn)入壓縮機(jī)驅(qū)動(dòng)端和非驅(qū)動(dòng)端，工藝氣溫度降幅較大，導(dǎo)致密封氣析出水的可能性較大。一般需要保證密封氣供入到干氣密封內(nèi)的溫度高于45℃，此種情況，必須合理設(shè)置電加熱器溫度，在密封氣管線外部纏繞電伴熱和保溫棉，并考慮密封氣經(jīng)過調(diào)壓后導(dǎo)致密封氣溫度降低等實(shí)際問題，減小密封氣在冬季運(yùn)行時(shí)溫度過低導(dǎo)致干氣密封性能下降的情況。

3.4 輔助密封的影響

在天然氣壓縮機(jī)內(nèi)部，輔助密封（儀表風(fēng)供氣）與干氣密封配套工作。輔助密封可以防止?jié)櫥瓦M(jìn)入到干氣密封和阻擋密封氣進(jìn)入潤滑油箱。因此，對于輔助密封的儀表風(fēng)品質(zhì)也很重要，儀表風(fēng)供氣需依次經(jīng)過空氣壓縮，冷卻、前置過濾器過濾空壓機(jī)機(jī)油，干燥劑除水、后置過濾器過濾干燥劑粉末。一般情況下，儀表風(fēng)的水露點(diǎn)需在-25℃以下，高于-25℃時(shí)嚴(yán)禁啟機(jī)。當(dāng)干燥劑粉化時(shí)，儀表風(fēng)中易混入較多粉末損壞干氣密封。

4 總結(jié)

本文從干氣密封的工作原理、結(jié)構(gòu)，分析了造成干氣密封性能下降，以及損壞的主要原因，并提出了應(yīng)對措施，對延長機(jī)組干氣密封使用壽命提供了一些參考。干氣密封是壓縮機(jī)運(yùn)行的重要組成部分，在壓縮機(jī)運(yùn)行中，干氣密封損壞可能導(dǎo)致的風(fēng)險(xiǎn)最大，故障可能導(dǎo)致壓縮機(jī)的毀滅性的損壞。在壓縮機(jī)日常運(yùn)行中，應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注干氣密封的運(yùn)行情況，及時(shí)對機(jī)組的工藝狀況進(jìn)行調(diào)整，使干氣密封運(yùn)行在最佳工況。

參考文獻(xiàn)：

[1]郭剛.西氣東輸管線天然氣壓縮機(jī)組的運(yùn)行管理探討[J].燃?xì)廨啓C(jī)技術(shù)，2006（03）.