離心氨壓縮機干氣密封問題分析及優化措施

呂文浩，劉金旭，齊晉茁

離心氨壓縮機干氣密封問題分析及優化措施

呂文浩，劉金旭，齊晉茁

（沈陽鼓風機集團有限公司，遼寧 沈陽 110869）

離心式氨壓機設備在許多工業生產項目中具有非常廣泛的應用并取得了良好的效果，盡管目前該設備還存在著密封進油、靜環卡死、動環損壞等故障，但工作人員已針對這些故障問題制定了相應的優化措施，對此內容進行了詳細討論。

離心氨壓縮機；干氣密封；工業生產；優化措施

伴隨著中國工業生產的高速發展，離心壓縮機設備在工業生產中起著舉足輕重的作用。離心式壓縮機的密封分為內密封和外密封，內密封的作用是防止級間的氣體倒流，外密封的作用是減少和防止機械內部氣體向外泄漏，例如軸端的干氣密封。由于干氣密封可靠性高、運行維護費用低、功耗低、泄漏量小，所以得到了廣泛的應用。因為這項技術在現階段還不夠成熟，所以在實際應用中會產生一些問題，但是它對工業生產的卓越貢獻是我們不能否認的。以下將圍繞干氣密封的主題，從壓縮機設備概況、干氣密封的工作原理、運行問題及優化措施等方面進行詳細論述，希望能對相關技術人員有所幫助。

1 離心氨壓縮機概述

離心壓縮機以多級式結構為主，其主要作用是在工業生產作業中輸送各種混合物，同時有效提高混合物壓力。這種壓縮機在實際應用中能處理較大的壓縮問題，提高了生產效率，因而受到廣大工業生產企業的重視。工廠化生產中，員工經常根據壓縮機處理氣體的種類給壓縮機命名，比如離心氨壓縮機等。

2 干氣密封工作原理

干氣密封是一種新型的軸端開槽非接觸密封，其主要結構為動環和靜環，如圖1所示。

圖1 干氣密封

干氣密封動環組件安裝在轉子上，機組運行時動環隨轉子轉動，動環上加工有特殊形狀的流體動壓槽。在旋轉環的過程中，動壓槽將外側的高壓隔離氣體抽到密封面上。氣膜壓力從外徑到密封面逐漸增大，從內徑到密封面逐漸減小。端蓋壓力的開啟力大于密封圈的開啟力。在動壓槽和靜環之間形成一層很薄的薄膜，堵住相對低壓密封介質的泄漏通道，實現密封介質零泄漏，完成整個干密封工作。

3 運行問題

3.1 密封進油問題

密封進油問題是這類壓縮機運行中一個非常常見的故障。干氣密封位于軸端密封和支承軸承之間，防止內部介質氣體泄漏，隔離外部潤滑油，防止油進入干氣密封。其主要依靠隔離空氣梳齒密封來隔離潤滑油。一般情況下，嚴格控制好隔離氣壓力，在油泵開啟前投用，停機時待軸承箱內的油排凈后再關閉隔離氣。如果不及時投加隔離氣，或中途停止投加隔離氣，則有可能發生油液進入干氣密封。另外，如果軸承腔體頻繁啟閉，磨損產生的磨屑就會在軸承腔體內積累。因為壓縮機設備在使用過程中會產生大量的潤滑油和其他物質的粉末，這些物質與其他物質混合后形成高粘度的復合物質，從而阻礙了壓縮機密封靜環的運動，最后密封時，密封作用氣膜因狀態不穩定而失效，進而引起一系列的密封油進入等相關問題。

3.2 靜環卡死問題

當壓縮機在運行過程中出現不同程度上的氣壓波動時，會間接性地對靜環的間隙產生影響，改變密封氣膜原來的穩定性，與靜環相連接的彈簧構件也會出現頻繁性的收縮，這種情況的普遍發生會使彈簧出現疲勞狀態，彈性下降，當靜環中彈簧自身的彈性不能平衡動環與靜環之間的間隙時，便會引發靜環卡死等相關問題。

3.3 動環破損問題

相對于靜環的損壞，動環也容易發生故障，例如，在干氣密封后腔體中，含有大量雜質氣體，而氨壓縮機在運轉時的主要氣體介質是氨氣，氨氣與水分子發生化學反應產生強腐蝕性的液態氨水。一般而言，干氣密封排氣處的管道材料以碳鋼為主，與氨水混合液接觸時會發生二次化學反應，管壁上會產生一些腐蝕性雜質。長期來看，動環損壞情況會越來越嚴重。另外，在壓縮機開機過程中，由于壓差沒有建立，動靜環之間的壓力關系無法建立，使彈簧力和靜載荷將靜環壓在動環上，動靜環之間沒有間隙，呈現干磨狀態。壓縮機在轉動或運轉時，會嚴重損壞動環表面的動壓槽。槽深不能滿足產生足夠氣膜的要求，導致動靜環密封失效，最終導致干氣密封系統失效。

4 優化措施

4.1 針對密封進油問題

當該類型壓縮機干氣密封出現了密封進油等問題時，工作人員可以結合壓縮機的具體運行情況采用以下優化措施：①對油系統進行停機重啟，然后對重啟后的潤滑油噴灑狀態進行細致的檢查，并對暫未密封的預留孔進行密封，以此來有效地避免潤滑油噴灑至壓縮機的干氣密封位置處；②對密封腔內的空間進行全面清理，確保腔內除管線以外不再殘留其他的異物，避免這些雜物對干氣密封系統造成損害，降低密封進油等相關問題發生的概率；③需要在合理的范圍內適當地加大對密封腔內排油作業的管理力度，避免少量噴灑而出的潤滑油在密封腔內進行累積，且將隔離氣壓力控制在 20～30 kPa 范圍內，確保隔離油霧能夠在干氣密封中發揮出最佳的效果，盡可能地避免出現密封進油的故障情況。

要想從根本上解決干氣密封被油污染的問題，還是需要在操作和維護兩方面多加注意。在操作上，要調節好支撐軸承潤滑油供油壓力，在能滿足軸承潤滑冷卻要求的情況下，盡量降低油壓。在機組油系統投用前20 min必須投用隔離氣密封，在停干氣密封前半小時必須先停用油系統，防止潤滑油進入，污染干氣密封。日常運行時要經常性地打開排污閥排污，檢查內部是否有油。在維護上，要定期檢查更換進氣過濾器。每次檢修時要檢查梳齒密封齒頂是否有磨損，有磨損及時更換備件。清理干氣密封表面以及干氣密封控制盤到密封環槽之間的管路，確保清潔干燥。

4.2 針對靜環卡死問題

為了有效地解決干氣密封中的靜環卡死問題，工作人員可以采取以下措施對壓縮機設備進行優化：①應當在工業生產機組的日常運行中做好相應的數據信息統計工作，當機組運行超過12 000 h時，便需要對該機組內部密封件進行更換，避免靜環內部結構中的彈簧構件因過分老化而影響該機組在后續生產中的正常使用；②在機組啟動和停運瞬間，應當對機組設備所對應的參數信息進行適當的調整，同時還應對外界環境中的溫度因素、濕度因素以及壓強因素引起注意，避免這些參數信息發生較大的波動。工作人員還可以適當地對機組設備進行負荷增加或減小來調節其穩定性，確保設備中靜環能夠擺脫卡死的狀態。

4.3 針對動環破損問題

由于動環破損的故障對壓縮機設備的干氣密封效果會產生較大的負面影響，因此，工作人員需要針對這些問題采取相應的優化措施，具體如下：①應當定期對工業生產設備中的密封管道構件進行清理，將這些管道內累積的雜質進行排除，避免其再次進入管道內對管道造成不同程度的磨損；②可以經常對密封氣源體的過濾裝置進行更換或者清理，通過這種方式不僅可以有效地提高過濾裝置在密封氣源體內的過濾效果，還可以減少濾渣對管道的磨損，從而在很大程度上緩解動環破損。針對動環與靜環之間的干磨現象導致的動環表面動壓槽磨損，應注意在機組停車期間盡量縮短盤車的時間和降低頻次，從而縮短干磨的時間。在啟機時可采用增壓裝置，有效地增加干氣壓差，或者設置單獨的滿足干氣壓差條件的開車氮氣氣源，在啟機前一級密封氣投用開車氮氣，正常啟機后再將一級密封氣氣源切換成工藝氣，從而保證在啟機階段不會產生干磨現象。此外，還應注意盡可能地減少非計劃停車、非故障停車和啟機次數。

5 結束語

干氣密封技術已經成為今后幾年工業生產中的重要發展趨勢，盡管目前該技術還存在一些應用缺陷，但筆者相信，在專業技術人員的不斷優化下，干氣密封技術將在國內工業生產領域取得重大突破，為中國工業生產的長遠發展增添新的動力，這也是每一個設備技術工作者的美好希冀。

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TQ051.1

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2020.22.054

2095－6835（2020）22－0126－02

呂文浩（1985—），男，遼寧沈陽人，本科，工程師，研究方向為安檢工程師。

〔編輯：張思楠〕