氨壓縮機機封泄露原因分析與改進

1、某大型合成氨裝置中，氨壓縮機由意大利新比隆設(shè)計制造，其密封系統(tǒng)中的一軸端密封，采用單端面和雙端面組合型機械密封。1994 年 10月檢修后，由于操作指標、設(shè)計裝配間隙、備件、檢修質(zhì)量等原因，引起機械密封多次泄漏。此前機組運行穩(wěn)定，密封良好。一、氮壓縮機密封系統(tǒng)的組成（圖 1）1密封供油部分由油泵打出的高壓油，經(jīng)調(diào)壓器調(diào)節(jié)后，以高于參考氣約 0.6MPa 的壓力進入機械密封，之后分兩路，一路通到燈籠環(huán)與殼體形成的環(huán)形槽中，將燈籠環(huán)連同輔佐機械密封靜環(huán)一起推到左面位置，使動靜環(huán)分開（圖 2）。另一路進入主機械密封腔室，這路油絕大部分直接從腔室頂部流出，作為主機械密封潤滑、沖洗、冷卻用。2軸端密封部

2、分軸端密封采用伯格曼生產(chǎn)的 HD1/142影下長大的，你說你有沒有躲在被窩里看書？”“沒有，有也沒有那么夸張Kb1 型機械密封，主密封為雙端面機械密封，輔佐密封為單端面機械密封。正常運行中，依靠系統(tǒng)供給的密封油，在主機械密封動靜環(huán)端面形成一層極薄的油膜，將被壓縮氣體封住。在停車并停密封油時，燈籠環(huán)在左面氣體壓力和靜環(huán)彈簧推力作用下，被推到右面位置，輔佐機械密封動靜環(huán)緊密貼合，起密封作用，有效保證了軸端機械密封各種工況下均能可靠。3污油分離脫氣部分進入主機械密封腔室的油中，有極少部分穿過主機械密封內(nèi)側(cè)靜環(huán)和動環(huán)密封端面進人參考氣側(cè)的 B 腔（圖 2），同被密封氣混合。這部分油又流入 A 腔，從

3、A 腔底部排出，經(jīng)油氣分離后進入脫氣槽，加熱脫除污油中的氨氣之后，流入主油箱循環(huán)使用。二、運行情況回顧及分析1運行回顧影下長大的，你說你有沒有躲在被窩里看書？”“沒有，有也沒有那么夸張1994 年 10 月檢修后正常開車，幾天就發(fā)現(xiàn)機械密封泄漏，潤滑油回油中有氨味。經(jīng)檢查，主機封沖洗油的回油溫度明顯低于另一端。泄漏原因為主機封動環(huán)不能隨軸同步轉(zhuǎn)動，動環(huán)內(nèi) 0形圈失效。后解體換下機封發(fā)現(xiàn)，主機封動環(huán)鎖緊套防松螺釘未上緊，松動退出，機封軸套上的動環(huán)內(nèi) O 形圈已磨平。更換機封后開車，運行約10 天又發(fā)現(xiàn)主機封泄漏，壓縮機回油有氨味，現(xiàn)場檢查沒發(fā)現(xiàn)異常。分析主動環(huán)為雙端面，冷卻油回油溫度近 80，所

4、以推斷動環(huán)的實際溫度較高，其內(nèi)部使用的 O 形圈應當耐高溫。查機封原產(chǎn)廠家德國伯格曼與新比隆的備件，同樣用于主動環(huán)內(nèi)的 O 形圈，伯格曼備件橡膠 O 形圈外帶氟化乙丙烯套。用帶套 O 形圈換裝后開車，運行 9 個月發(fā)現(xiàn)機封泄漏，潤滑油回油中有氨味，現(xiàn)場檢查輔佐機封污油溫度較高。運行到 1996 年 3 月發(fā)現(xiàn)污油回油顏色變深，且量增大，造成部分油內(nèi)漏至壓縮機內(nèi)。為此，將油氣壓差由 0.63MPa 調(diào)為影下長大的，你說你有沒有躲在被窩里看書？”“沒有，有也沒有那么夸張0.46MPa，使回油量減少，油不再內(nèi)漏。后利用全廠停車機會更換機封，發(fā)現(xiàn)主動環(huán)有約 0.5mm的斷口；軸套內(nèi)和靜環(huán)內(nèi) O 形圈老

5、化，其中主機封內(nèi)側(cè)靜環(huán)斷裂及靜環(huán)內(nèi)的 O 形圈有約 6mm 長的斷口；輔佐機封動環(huán)與軸套發(fā)生相對運動，使軸套上的臺階磨損；輔佐機封動環(huán)有裂紋。2分析經(jīng)分析機封泄漏的原因為：由于壓緊套壓緊力不夠或壓緊套運行中有松動，造成輔佐機封動環(huán)與軸套發(fā)生相對運動。一方面使軸套過熱，加速了 O 形圈老化，另一方面使機封腔室溫度升高，動環(huán)過熱產(chǎn)生裂縫，再者機封腔室溫度升高也加速主機封內(nèi)側(cè)靜環(huán)老化斷裂。引起工藝氣體泄漏的主要原因為主機械密封動環(huán)斷裂。這是由于新機封彈簧壓力大，機封配合面產(chǎn)生的摩擦熱也較多，使沖洗油回油溫度高達 90（設(shè)計 85報警，90停車）。正常運行中發(fā)生泄漏工藝氣體的可能原因還有：機械密影下長

6、大的，你說你有沒有躲在被窩里看書？”“沒有，有也沒有那么夸張封組件同壓縮機殼體端面密封墊漏；主動環(huán)內(nèi) O形環(huán)失效；主動環(huán)斷裂；軸套內(nèi) O 形圈失效。從實際情況看，主動環(huán)內(nèi) O 形環(huán)失效及主動環(huán)斷裂是主要原因。3設(shè)計條件與使用條件的主要差異設(shè)計條件為密封氣壓力 0.13MPa（實際0.350.6MPa ）， 沖 洗 油 壓 0.43MPa （ 實 際0.951.1MPa）。密封油氣壓差 0.3MPa（實際0.6MPa）。這些差異使機械密封的端面比壓增加，磨損加劇。加大了靜環(huán)、軸套和動環(huán)內(nèi) O 形圈兩側(cè)的壓差，使 O 形圈條件變差，使用壽命降低。在現(xiàn)行工藝條件下，要使機封條件符合密封氣壓力的設(shè)計條

7、件（0.13MPa）是難以實現(xiàn)的，即使將二段入口（壓力 0.75MPa）通往補償氣管的閥門全關(guān)，從理論上講，補償氣管內(nèi)壓力也應在0.16MPa 以上（一段入口壓力 0.16MPa）。但補償氣管壓力太低，會使下面氣體難以保證一定的流量：補償氣腔氣體（B 腔）一密封油端迷宮密封泄漏一參考氣腔氣體（A 腔）一污油捕集氣的油影下長大的，你說你有沒有躲在被窩里看書？”“沒有，有也沒有那么夸張氣分離一限流孔板一壓縮機一段入口。保證這些氣體有一定流量的主要作用是使內(nèi)漏的少量密封油，通過污油回油管順利地回到污油捕集器，特別是冬季氣溫較低時，避免油在污油管道內(nèi)聚集。所以在目前工藝條件下，不宜將補償氣管線壓力調(diào)得

8、太低。4主機械密封核算過程從略，其結(jié)果如表 1。計算后可知，由于該機封的平衡程度較高，密封氣體及密封油壓力雖比設(shè)計值升高，使機封端面比壓有所升高，但量不大，大氣端增加0.061MPa，工藝氣端增加 0.032MPa。所以對機封安全運行的影響也不應太大，主要問題是機封的彈簧比壓太大，造成機封的端面比壓過大，運行中密封端面產(chǎn)生大量的摩擦熱，使雙端面動環(huán)過熱產(chǎn)生裂紋。動環(huán)過熱，其熱量又傳遞給軸套，軸套溫升太大時，會將動環(huán)脹裂。所以只要解決動環(huán)過熱問題，機封軸套也不會過熱。三、機械密封的改進 1采用天津鼎名密封影下長大的，你說你有沒有躲在被窩里看書？”“沒有，有也沒有那么夸張有限專利技術(shù)，將接觸式機械

9、密封改為流體動壓非接觸式螺旋槽端面密封。將圖 2 中動環(huán)、靜環(huán)和靜環(huán)座重新設(shè)計制作；將圖 2 中 O 形圈材料改用耐油硅橡膠，尺寸重新設(shè)計制作，以便提高壓縮率；經(jīng)測定將主機封動環(huán)與軸套的間隙由0.2mm 增大為 0.3mm，不影響動環(huán)的徑向定位和動環(huán)內(nèi) O 形圈的正常，徑向定位靠動環(huán)內(nèi)帶套的O 形圈。2將沖洗油導流環(huán)內(nèi)徑車大 3.5mm，使導流環(huán)與動環(huán)直徑間隙增大為 6.5mm，減少動環(huán)攪拌沖洗油發(fā)熱。3組裝時注意螺旋槽旋向，導流環(huán)出油及進油口不得裝反。4改進后運行，要求將平衡管上與二段人口相連的閥門盡量關(guān)小，以降低被密封氣體的壓力；調(diào)節(jié)密封沖洗油回油副線閥門開度，控制進回油溫度差在 2030之間，保證沖洗良好；密封回油管裝直讀式壓力表和溫度計，以便隨時對影下長大的，你說你有沒有躲在被窩里看書？”“沒有，有也沒有那么夸張密封狀態(tài)進行監(jiān)測；密封進油壓力與被密封氣體的壓力之差（油氣壓差）調(diào)整至 0.3 士 0.05MPa；密封油氣壓差的控制至關(guān)重要，高報警值0.35MPa，低報警值以及輔佐油泵自啟動值0.15MPa，主機停機聯(lián)鎖壓力 0.1MPa；壓縮機的振動、位移應在允許范圍之內(nèi)，盡量避免出現(xiàn)帶液氮、喘振等惡劣工