離心氨壓縮機(jī)干氣密封問(wèn)題分析及優(yōu)化措施

呂文浩，劉金旭，齊晉茁

離心氨壓縮機(jī)干氣密封問(wèn)題分析及優(yōu)化措施

呂文浩，劉金旭，齊晉茁

（沈陽(yáng)鼓風(fēng)機(jī)集團(tuán)有限公司，遼寧 沈陽(yáng) 110869）

離心式氨壓機(jī)設(shè)備在許多工業(yè)生產(chǎn)項(xiàng)目中具有非常廣泛的應(yīng)用并取得了良好的效果，盡管目前該設(shè)備還存在著密封進(jìn)油、靜環(huán)卡死、動(dòng)環(huán)損壞等故障，但工作人員已針對(duì)這些故障問(wèn)題制定了相應(yīng)的優(yōu)化措施，對(duì)此內(nèi)容進(jìn)行了詳細(xì)討論。

離心氨壓縮機(jī)；干氣密封；工業(yè)生產(chǎn)；優(yōu)化措施

伴隨著中國(guó)工業(yè)生產(chǎn)的高速發(fā)展，離心壓縮機(jī)設(shè)備在工業(yè)生產(chǎn)中起著舉足輕重的作用。離心式壓縮機(jī)的密封分為內(nèi)密封和外密封，內(nèi)密封的作用是防止級(jí)間的氣體倒流，外密封的作用是減少和防止機(jī)械內(nèi)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(yùn)行維護(hù)費(fèi)用低、功耗低、泄漏量小，所以得到了廣泛的應(yīng)用。因?yàn)檫@項(xiàng)技術(shù)在現(xiàn)階段還不夠成熟，所以在實(shí)際應(yīng)用中會(huì)產(chǎn)生一些問(wèn)題，但是它對(duì)工業(yè)生產(chǎn)的卓越貢獻(xiàn)是我們不能否認(rèn)的。以下將圍繞干氣密封的主題，從壓縮機(jī)設(shè)備概況、干氣密封的工作原理、運(yùn)行問(wèn)題及優(yōu)化措施等方面進(jìn)行詳細(xì)論述，希望能對(duì)相關(guān)技術(shù)人員有所幫助。

1 離心氨壓縮機(jī)概述

離心壓縮機(jī)以多級(jí)式結(jié)構(gòu)為主，其主要作用是在工業(yè)生產(chǎn)作業(yè)中輸送各種混合物，同時(shí)有效提高混合物壓力。這種壓縮機(jī)在實(shí)際應(yīng)用中能處理較大的壓縮問(wèn)題，提高了生產(chǎn)效率，因而受到廣大工業(yè)生產(chǎn)企業(yè)的重視。工廠化生產(chǎn)中，員工經(jīng)常根據(jù)壓縮機(jī)處理氣體的種類(lèi)給壓縮機(jī)命名，比如離心氨壓縮機(jī)等。

2 干氣密封工作原理

干氣密封是一種新型的軸端開(kāi)槽非接觸密封，其主要結(jié)構(gòu)為動(dòng)環(huán)和靜環(huán)，如圖1所示。

圖1 干氣密封

干氣密封動(dòng)環(huán)組件安裝在轉(zhuǎn)子上，機(jī)組運(yùn)行時(shí)動(dòng)環(huán)隨轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)，動(dòng)環(huán)上加工有特殊形狀的流體動(dòng)壓槽。在旋轉(zhuǎn)環(huán)的過(guò)程中，動(dòng)壓槽將外側(cè)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(nèi)徑到密封面逐漸減小。端蓋壓力的開(kāi)啟力大于密封圈的開(kāi)啟力。在動(dòng)壓槽和靜環(huán)之間形成一層很薄的薄膜，堵住相對(duì)低壓密封介質(zhì)的泄漏通道，實(shí)現(xiàn)密封介質(zhì)零泄漏，完成整個(gè)干密封工作。

3 運(yùn)行問(wèn)題

3.1 密封進(jìn)油問(wèn)題

密封進(jìn)油問(wèn)題是這類(lèi)壓縮機(jī)運(yùn)行中一個(gè)非常常見(jiàn)的故障。干氣密封位于軸端密封和支承軸承之間，防止內(nèi)部介質(zhì)氣體泄漏，隔離外部潤(rùn)滑油，防止油進(jìn)入干氣密封。其主要依靠隔離空氣梳齒密封來(lái)隔離潤(rùn)滑油。一般情況下，嚴(yán)格控制好隔離氣壓力，在油泵開(kāi)啟前投用，停機(jī)時(shí)待軸承箱內(nèi)的油排凈后再關(guān)閉隔離氣。如果不及時(shí)投加隔離氣，或中途停止投加隔離氣，則有可能發(fā)生油液進(jìn)入干氣密封。另外，如果軸承腔體頻繁啟閉，磨損產(chǎn)生的磨屑就會(huì)在軸承腔體內(nèi)積累。因?yàn)閴嚎s機(jī)設(shè)備在使用過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的潤(rùn)滑油和其他物質(zhì)的粉末，這些物質(zhì)與其他物質(zhì)混合后形成高粘度的復(fù)合物質(zhì)，從而阻礙了壓縮機(jī)密封靜環(huán)的運(yùn)動(dòng)，最后密封時(shí)，密封作用氣膜因狀態(tài)不穩(wěn)定而失效，進(jìn)而引起一系列的密封油進(jìn)入等相關(guān)問(wèn)題。

3.2 靜環(huán)卡死問(wèn)題

當(dāng)壓縮機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)不同程度上的氣壓波動(dòng)時(shí)，會(huì)間接性地對(duì)靜環(huán)的間隙產(chǎn)生影響，改變密封氣膜原來(lái)的穩(wěn)定性，與靜環(huán)相連接的彈簧構(gòu)件也會(huì)出現(xiàn)頻繁性的收縮，這種情況的普遍發(fā)生會(huì)使彈簧出現(xiàn)疲勞狀態(tài)，彈性下降，當(dāng)靜環(huán)中彈簧自身的彈性不能平衡動(dòng)環(huán)與靜環(huán)之間的間隙時(shí)，便會(huì)引發(fā)靜環(huán)卡死等相關(guān)問(wèn)題。

3.3 動(dòng)環(huán)破損問(wèn)題

相對(duì)于靜環(huán)的損壞，動(dòng)環(huán)也容易發(fā)生故障，例如，在干氣密封后腔體中，含有大量雜質(zhì)氣體，而氨壓縮機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的主要?dú)怏w介質(zhì)是氨氣，氨氣與水分子發(fā)生化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生強(qiáng)腐蝕性的液態(tài)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(shí)會(huì)發(fā)生二次化學(xué)反應(yīng)，管壁上會(huì)產(chǎn)生一些腐蝕性雜質(zhì)。長(zhǎng)期來(lái)看，動(dòng)環(huán)損壞情況會(huì)越來(lái)越嚴(yán)重。另外，在壓縮機(jī)開(kāi)機(jī)過(guò)程中，由于壓差沒(méi)有建立，動(dòng)靜環(huán)之間的壓力關(guān)系無(wú)法建立，使彈簧力和靜載荷將靜環(huán)壓在動(dòng)環(huán)上，動(dòng)靜環(huán)之間沒(méi)有間隙，呈現(xiàn)干磨狀態(tài)。壓縮機(jī)在轉(zhuǎn)動(dòng)或運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，會(huì)嚴(yán)重?fù)p壞動(dòng)環(huán)表面的動(dòng)壓槽。槽深不能滿足產(chǎn)生足夠氣膜的要求，導(dǎo)致動(dòng)靜環(huán)密封失效，最終導(dǎo)致干氣密封系統(tǒng)失效。

4 優(yōu)化措施

4.1 針對(duì)密封進(jìn)油問(wèn)題

當(dāng)該類(lèi)型壓縮機(jī)干氣密封出現(xiàn)了密封進(jìn)油等問(wèn)題時(shí)，工作人員可以結(jié)合壓縮機(jī)的具體運(yùn)行情況采用以下優(yōu)化措施：①對(duì)油系統(tǒng)進(jìn)行停機(jī)重啟，然后對(duì)重啟后的潤(rùn)滑油噴灑狀態(tài)進(jìn)行細(xì)致的檢查，并對(duì)暫未密封的預(yù)留孔進(jìn)行密封，以此來(lái)有效地避免潤(rùn)滑油噴灑至壓縮機(jī)的干氣密封位置處；②對(duì)密封腔內(nèi)的空間進(jìn)行全面清理，確保腔內(nèi)除管線以外不再殘留其他的異物，避免這些雜物對(duì)干氣密封系統(tǒng)造成損害，降低密封進(jìn)油等相關(guān)問(wèn)題發(fā)生的概率；③需要在合理的范圍內(nèi)適當(dāng)?shù)丶哟髮?duì)密封腔內(nèi)排油作業(yè)的管理力度，避免少量噴灑而出的潤(rùn)滑油在密封腔內(nèi)進(jìn)行累積，且將隔離氣壓力控制在 20～30 kPa 范圍內(nèi)，確保隔離油霧能夠在干氣密封中發(fā)揮出最佳的效果，盡可能地避免出現(xiàn)密封進(jìn)油的故障情況。

要想從根本上解決干氣密封被油污染的問(wèn)題，還是需要在操作和維護(hù)兩方面多加注意。在操作上，要調(diào)節(jié)好支撐軸承潤(rùn)滑油供油壓力，在能滿足軸承潤(rùn)滑冷卻要求的情況下，盡量降低油壓。在機(jī)組油系統(tǒng)投用前20 min必須投用隔離氣密封，在停干氣密封前半小時(shí)必須先停用油系統(tǒng)，防止?jié)櫥瓦M(jìn)入，污染干氣密封。日常運(yùn)行時(shí)要經(jīng)常性地打開(kāi)排污閥排污，檢查內(nèi)部是否有油。在維護(hù)上，要定期檢查更換進(jìn)氣過(guò)濾器。每次檢修時(shí)要檢查梳齒密封齒頂是否有磨損，有磨損及時(shí)更換備件。清理干氣密封表面以及干氣密封控制盤(pán)到密封環(huán)槽之間的管路，確保清潔干燥。

4.2 針對(duì)靜環(huán)卡死問(wèn)題

為了有效地解決干氣密封中的靜環(huán)卡死問(wèn)題，工作人員可以采取以下措施對(duì)壓縮機(jī)設(shè)備進(jìn)行優(yōu)化：①應(yīng)當(dāng)在工業(yè)生產(chǎn)機(jī)組的日常運(yùn)行中做好相應(yīng)的數(shù)據(jù)信息統(tǒng)計(jì)工作，當(dāng)機(jī)組運(yùn)行超過(guò)12 000 h時(shí)，便需要對(duì)該機(jī)組內(nèi)部密封件進(jìn)行更換，避免靜環(huán)內(nèi)部結(jié)構(gòu)中的彈簧構(gòu)件因過(guò)分老化而影響該機(jī)組在后續(xù)生產(chǎn)中的正常使用；②在機(jī)組啟動(dòng)和停運(yùn)瞬間，應(yīng)當(dāng)對(duì)機(jī)組設(shè)備所對(duì)應(yīng)的參數(shù)信息進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，同時(shí)還應(yīng)對(duì)外界環(huán)境中的溫度因素、濕度因素以及壓強(qiáng)因素引起注意，避免這些參數(shù)信息發(fā)生較大的波動(dòng)。工作人員還可以適當(dāng)?shù)貙?duì)機(jī)組設(shè)備進(jìn)行負(fù)荷增加或減小來(lái)調(diào)節(jié)其穩(wěn)定性，確保設(shè)備中靜環(huán)能夠擺脫卡死的狀態(tài)。

4.3 針對(duì)動(dòng)環(huán)破損問(wèn)題

由于動(dòng)環(huán)破損的故障對(duì)壓縮機(jī)設(shè)備的干氣密封效果會(huì)產(chǎn)生較大的負(fù)面影響，因此，工作人員需要針對(duì)這些問(wèn)題采取相應(yīng)的優(yōu)化措施，具體如下：①應(yīng)當(dāng)定期對(duì)工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備中的密封管道構(gòu)件進(jìn)行清理，將這些管道內(nèi)累積的雜質(zhì)進(jìn)行排除，避免其再次進(jìn)入管道內(nèi)對(duì)管道造成不同程度的磨損；②可以經(jīng)常對(duì)密封氣源體的過(guò)濾裝置進(jìn)行更換或者清理，通過(guò)這種方式不僅可以有效地提高過(guò)濾裝置在密封氣源體內(nèi)的過(guò)濾效果，還可以減少濾渣對(duì)管道的磨損，從而在很大程度上緩解動(dòng)環(huán)破損。針對(duì)動(dòng)環(huán)與靜環(huán)之間的干磨現(xiàn)象導(dǎo)致的動(dòng)環(huán)表面動(dòng)壓槽磨損，應(yīng)注意在機(jī)組停車(chē)期間盡量縮短盤(pán)車(chē)的時(shí)間和降低頻次，從而縮短干磨的時(shí)間。在啟機(jī)時(shí)可采用增壓裝置，有效地增加干氣壓差，或者設(shè)置單獨(dú)的滿足干氣壓差條件的開(kāi)車(chē)氮?dú)鈿庠矗趩C(jī)前一級(jí)密封氣投用開(kāi)車(chē)氮?dú)?，正常啟機(jī)后再將一級(jí)密封氣氣源切換成工藝氣，從而保證在啟機(jī)階段不會(huì)產(chǎn)生干磨現(xiàn)象。此外，還應(yīng)注意盡可能地減少非計(jì)劃停車(chē)、非故障停車(chē)和啟機(jī)次數(shù)。

5 結(jié)束語(yǔ)

干氣密封技術(shù)已經(jīng)成為今后幾年工業(yè)生產(chǎn)中的重要發(fā)展趨勢(shì)，盡管目前該技術(shù)還存在一些應(yīng)用缺陷，但筆者相信，在專業(yè)技術(shù)人員的不斷優(yōu)化下，干氣密封技術(shù)將在國(guó)內(nèi)工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域取得重大突破，為中國(guó)工業(yè)生產(chǎn)的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展增添新的動(dòng)力，這也是每一個(gè)設(shè)備技術(shù)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(yáng)人，本科，工程師，研究方向?yàn)榘矙z工程師。

〔編輯：張思楠〕