干氣密封增壓泵故障分析及處理措施

邵炳濤，孟志祥，韓 軍，何 迎

（延安石油化工廠，陜西延安 727406）

1 干氣密封增壓泵系統

延安石油化工廠140 萬噸/年柴油加氫裝置離心式壓縮機干氣密封系統氫氣增壓泵，采用MIDWEST PRESSURE SYSTEMS 公司的氣體壓力增壓器，在機組正常運行時，干氣密封采用壓縮機出口氣（7.6 MPa，60 ℃）作為一級密封的氣源，通過氣動薄膜調節閥（PDV3702）將壓力調整為壓縮機的平衡管壓力高出0.3 MPa，然后通過高壓端流量計（701-FI-3702）、低壓端流量計（701-FI-3701）將流量控制在200 Nm3/h，后進入一級密封腔體。在壓縮機開、停機時，采用氫氣增壓泵將密封氣源的壓力升高，使一級密封氣與平衡管壓差永遠形成正壓以阻止機內氣體竄出污染密封端面，造成干氣密封損壞。其工作流程為：當一級密封氣壓差≤0.05 MPa 時，驅動氣源（氮氣）經電磁閥（701-SV3701）進入增壓泵驅動腔體使其做功增壓，以保證一級密封氣壓差和流量。

2 增壓泵的工作原理和結構組成

氫氣增壓泵主要由驅動缸、傳動缸、四通控制閥、先導閥和進出口單向閥組成，如圖1 所示。驅動缸有一個直徑為102 mm的驅動活塞，傳動缸有一個直徑為76 mm 的傳動活塞，面積比1.77，驅動活塞和傳動活塞通過活塞桿相連。驅動缸是雙作用的，分為A 室和B 室，A 室和B 室的進氣、排氣止回閥安裝在驅動缸的端蓋內，一個內部歧管連接兩個進氣止回閥，另一個內部歧管連接兩個排氣止回閥。如果驅動氮氣與A 室連通，則B室與排氣消音器連通，驅動氮氣通過先導閥和四通換向閥來控制活塞做往復運動時，它會帶動傳動活塞不斷的吸入、壓縮、排出一級密封氣，使密封氣的壓力升高，使用0.7 MPa 的驅動氮氣供應，其最大增壓壓力為1.2 MPa；如果密封氣的進氣壓力為6 MPa，則增壓后的排氣壓力為7.2 MPa。

圖1 增壓泵結構

3 增壓泵運行存在的問題分析

干氣密封氫氣增壓泵在開、停工的運行過程中，頻繁出現不能根據邏輯（壓差≤0.05 MPa）正常啟動，故只能將系統壓力降至1.8 MPa 以下，將一級密封氣源切換至中壓氮氣（2.3 MPa），以保證一級密封氣壓差和流量正常，否則容易造成機體內的雜質竄入干氣密封系統。然而隨著中壓氮氣通過一級密封不斷地進入系統，氫氣純度慢慢降低，導致汽輪機在沖轉過程中負荷過重甚至沖轉失敗等情況發生。經過分析，氫氣增壓泵不能正常啟動主要有以下3 個因素。

（1）電磁閥（701-SV3701）不能正常工作，導致驅動氮氣不能進入四通控制閥。經過排查，當一級密封氣壓差≤0.05 MPa時，電磁閥通電，閥芯能正常動作，氮氣通過電磁閥能正常進入四通控制閥。

（2）一級密封氣帶液嚴重，導致氫氣增壓泵超負荷難以啟動。通過每周或每月定期對干氣密封系統排液發現有輕微帶液現象，為此對干氣密封系統采用縮短排液間隔、加強脫液等措施，已基本消除一級密封氣帶液對增壓泵的影響。

（3）驅動缸控制系統故障，導致四通控制閥不能正常換向，A 室和B 室的進氣或排氣被阻斷，驅動活塞不能規律性地往復運動。為此，首先對驅動缸的四通控制閥和先導閥的工作狀態進行分析，工作流程如圖2、圖3 所示：工作開始時，驅動氮氣經過四通控制閥進入驅動缸的B 室，A 室通過四通控制閥與排氣消音器相連，驅動活塞在兩側壓差的作用下向左運動，驅動活塞運行到左止點時，先導閥A 的滑閥受到驅動活塞的擠壓，克服彈簧的彈力向左運動，先導閥滑閥釋放驅動氮氣進入四通控制閥滑閥的左側，滑閥在氮氣壓力的作用下向右運動，滑閥的左凸肩堵住A 室的排氣口，中間凸肩釋放氮氣進入A 室，同時滑閥的中間凸肩堵住B 室的進氣口，B 室與排氣口連通，此時驅動活塞在壓差的作用下開始向右運動，先導閥A 在彈簧的作用下自動復位，壓力通過呼吸器通風口卸掉，當活塞運動到右止點時，先導閥B 受到驅動活塞的擠壓，如此循環，通過先導閥來完成四通控制閥的換向以驅動活塞做往復運動。

圖2 活塞向左運動

圖3 活塞向右運動

4 處理措施和取得的成效

通過排查確定為驅動缸控制系統故障，對驅動缸進行解體檢查：①將四通控制閥拆下，對各路通道進行氮氣貫通，發現無堵塞，滑閥能正常活動；②對驅動缸進行拆卸，對驅動活塞進行盤車，正常無卡澀，對A 室、B 室的進氣孔和排氣通道進行氮氣貫通，未發現異常；③對缸蓋上的先導閥進行檢查，對滑閥進行活動時發現滑閥卡澀嚴重，對先導閥進行拆卸，如圖4、圖5 所示，滑閥凸肩因輕微生銹，與閥套之間的間隙過小，導致滑閥卡死。

圖4 先導閥閥套

圖5 先導閥滑閥

對先導閥滑閥進行拋光處理，將凸肩與閥套之間的徑向間隙由0.01～0.05 mm 調整至0.03～0.06 mm。若間隙過大，滑閥凸肩在運動時，將不能堵住進氣口，導致控制閥無法換向。對凸肩涂抹潤滑油防銹，建議廠家將滑閥和滑套的材料更換為不銹鋼，確?；y靈活可靠。經過調整，四通控制閥換向正常，排氣消音器換氣正常，驅動活塞運動正常，大大提高增壓泵的可靠性。

5 結束語

此次對美國MIDWEST PRESSURE SYSTEMS 氫氣增壓泵的故障排查、自主維修和技術改造，克服了進口設備技術資料專業翻譯的難度，打破了以往進口設備故障需返廠維修的瓶頸，預計可節約返廠維修費用12 萬元，有效降低氫氣增壓泵的故障率，同時提高了石化廠的專業技術水平。