離心式壓縮機潤滑與密封技術的探究

劉鵬

摘要：潤滑系統(tǒng)及干氣密封在離心式壓縮機穩(wěn)定運行中發(fā)揮出關鍵作用。潤滑系統(tǒng)設計要點在油箱、油泵、過濾器和冷卻器的選型和參數(shù)設定，干氣密封故障排查則主要針對固態(tài)雜質(zhì)混入故障、液態(tài)雜質(zhì)混入故障和動靜環(huán)干磨故障進行。加強離心式壓縮機設計安裝管理，并做好后期運行維護，使其潤滑及密封性能始終保持在較高水平。

關鍵詞：離心式壓縮機;潤滑;密封技術

1離心式壓縮機潤滑系統(tǒng)

1.1油箱設計

離心式壓縮機潤滑系統(tǒng)潤滑油全部存儲在油箱中，并完成脫氣、沉降、預熱處理。油箱設計要點有二，即容積選擇和自由面積設定。其中，容積選擇主要考慮管路和設備容積、潤滑油流動損耗、油箱內(nèi)液面合理高度等，確保循環(huán)回的潤滑油在油箱內(nèi)停留足夠時間，可充分釋放內(nèi)部摻雜的煙氣。而自由面積的合理選擇也可促進煙氣釋放，避免其再次進入到潤滑循環(huán)當中。離心式壓縮泵潤滑系統(tǒng)油箱為一種常壓容器，因此其材質(zhì)的選擇主要考慮剛度指標。例如可安裝側(cè)板壓槽，或設置外部強化鋼筋提高油箱剛度，還可選用增加壁厚的方式。

1.2油泵設計

1.2.1油泵選型

常用油泵類型為離心式油泵和容積式油泵，二者各有優(yōu)勢，可根據(jù)實際需求進行選擇，在國內(nèi)離心式壓縮泵潤滑系統(tǒng)中，容積泵更為常見。容積泵的優(yōu)點在于當溫度既定時，壓力對其輸出流量的干擾非常有限，若壓力值在0.2～0.3MPa，輸出量幾乎不變，有利于輸出流量控制。但容積泵運行時易發(fā)生瞬時輸出壓力超出限定值的問題，且其必須配合自動回流調(diào)節(jié)閥使用。

1.2.2參數(shù)設計

油泵核心參數(shù)包括轉(zhuǎn)速、定額流量、輸出壓力和配電機功率。若選用容積泵，其轉(zhuǎn)速以1450r/min為宜，若選用離心泵，則可將轉(zhuǎn)速設計為2900r/min。以上方案能有效降低油泵運轉(zhuǎn)噪音，延長油泵使用壽命。輸出壓力根據(jù)供油壓力和管路、設備的壓力損失確定，一般情況下，壓力閥的壓差不應低于0.2MPa。適當調(diào)低油泵出口壓力，可降低配電機功率要求，具體輸出壓力確定可預留0.2MPa左右的波動范圍。油泵定額容量的預留范圍一般為20%，避免預留量過大，導致出口調(diào)壓閥選型困難。配電機功率的選擇主要結合運行溫度最低限、流量最高限、安全閥開閉壓力進行選擇，若使用離心泵，還需考慮油泵自動切換對配電機功率的要求。

1.3過濾器設計

過濾器可保證潤滑系統(tǒng)中潤滑油的清潔程度，避免油膜遭破壞導致軸承受損。過濾器結構簡單，主要包括濾芯帶骨架和濾芯不帶骨架兩種，其性能差異并不明顯。過濾器的參數(shù)設計要點在過濾精度和疏通能力的調(diào)節(jié)，另外還包括單位流通量設置、初始壓降設置、破壞壓差設置等，一般將過濾精度設置為10μm。此外，過濾器應使用非金屬材料，避免其受損后金屬碎屑進入潤滑油破壞軸承。

2離心式壓縮機干氣密封

2.1常見干氣密封故障

2.1.1固態(tài)雜質(zhì)混入

離心式壓縮機及干氣密封固態(tài)雜質(zhì)混入故障的誘發(fā)原因主要有三：一是密封氣過濾性能不佳，導致固態(tài)雜質(zhì)摻雜在密封氣內(nèi)進入干氣密封，端面過渡摩擦受損，密封性能進一步降低最終出現(xiàn)干氣密封故障。二是管道內(nèi)固態(tài)雜質(zhì)滯留，離心式壓縮機運行過程中，固態(tài)雜質(zhì)受氣流作用進入干氣密封，導致故障發(fā)生。三是設備主密封氣壓不足，離心式壓縮機內(nèi)部工藝氣體被壓入干氣密封。工藝氣體中往往含有大量固態(tài)雜質(zhì)，導致干氣密封被破壞。

2.1.2液態(tài)雜質(zhì)混入

液態(tài)雜質(zhì)混入故障原理為，液體進入干氣密封，導致動靜環(huán)穩(wěn)定氣膜形成受阻，端面直接接觸而引發(fā)干氣密封故障。結合以往運行經(jīng)驗，離心式壓縮機干氣密封液態(tài)雜質(zhì)混入故障主要分潤滑油混入和烴類物質(zhì)混入。其中，潤滑油混入可能為氮氣供應失穩(wěn)、壓力降低或壓縮機內(nèi)部油壓超過隔離氣壓導致，使干氣密封失效。烴類物質(zhì)的混入也會破壞原本的密封效果，導致干氣密封故障，影響離心式壓縮機的運行穩(wěn)定性。

2.1.3動靜環(huán)干磨

若壓縮泵出口囤積較多高壓氣體，設備停運后高壓氣體正向作用力消除，其反向作用力施加在電機上，導致電機逆向運轉(zhuǎn)。由于離心式壓縮機內(nèi)部動靜環(huán)設計為單向螺旋結構，電機逆向運轉(zhuǎn)時并不會形成穩(wěn)定氣膜，導致各元件間直接接觸發(fā)生干磨，干氣密封受損。

2.2干氣密封故障預防和處理措施

2.2.1固態(tài)雜質(zhì)引發(fā)的故障處理

第一，適當選擇、安裝過濾器，實時觀測過濾器壓差，及時進行設備更換。密封氣過濾裝置應常備備用設備。密封氣過濾裝置一般由粗過濾器和精過濾器構成，綜合過濾精度可達到1μm，避免固態(tài)雜質(zhì)劃傷密封端面[3]。監(jiān)控過程中，若發(fā)現(xiàn)過濾器壓差高于合理范圍，應及時啟動備用設備，并更換過濾器濾芯。第二，離心式壓縮機系統(tǒng)正式投入使用之前，需對密封氣管路做徹底清理，清除內(nèi)部細微固態(tài)雜質(zhì)，避免雜質(zhì)進入干氣密封。第三，主密封氣應供應穩(wěn)定、充足，主密封氣應在工藝氣進入壓縮機氣缸之前到位，要求將密封氣壓力控制在3.5～4.35MPa，防止工藝氣雜質(zhì)混入干氣密封。

2.2.2液態(tài)雜質(zhì)引發(fā)的故障處理

潤滑油混入故障的防控主要應避免氮氣供應失穩(wěn)現(xiàn)象的出現(xiàn)，可在供氮出口加裝壓力檢測設備，實時采集壓力值并傳輸至控制系統(tǒng)，若實際壓力達到臨界值，系統(tǒng)自動報警，提醒操作人員對離心式壓縮機的運行參數(shù)進行調(diào)整，防止?jié)櫥瓦M入干氣密封。壓力臨界值一般設置為0.4MPa。另外，隔離氣供氣閥的關閉應在壓縮機關閉一段時間、高位油箱內(nèi)液面降低后進行。烴類物質(zhì)的預防可在干氣密封氣源管內(nèi)安裝電伴熱設備，加熱流經(jīng)的干氣，確保干氣密封的主密封氣溫度不低于20℃，從根源上減少烴類物質(zhì)的生成，預防液態(tài)雜質(zhì)混入干氣密封故障的發(fā)生。

結束語

潤滑與密封性能是影響離心式壓縮機運行質(zhì)量的關鍵因素，其中，潤滑性能主要受潤滑系統(tǒng)設計情況的影響，即潤滑系統(tǒng)能否達到離心式壓縮機穩(wěn)定、長期運行的要求，絕大部分取決于設計方案的質(zhì)量。而密封性能主要受干氣密封故障的干擾，經(jīng)實踐驗證，離心式壓縮機運行過程中干氣密封故障發(fā)生率較高，嚴重影響設備運行效率。因此有必要對離心式壓縮機的潤滑系統(tǒng)設計及干氣壓縮故障預防進行重點分析。

參考文獻：

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