李秀東

（山東華魯恒升化工股份有限公司，山東 德州 253000）

干氣密封壓縮機(jī)無氮?dú)鈼l件下的試車探索

李秀東

（山東華魯恒升化工股份有限公司，山東 德州 253000）

介紹干氣密封的原理，該廠在無氮?dú)馇闆r下，用儀表空氣進(jìn)行壓縮機(jī)單機(jī)試車的方案、效果。

干氣密封；壓縮機(jī)；氮?dú)猓粌x表空氣；試車

山東華魯恒升化工股份有限公司在新建項(xiàng)目中安裝了一臺(tái)B670－6.0／3.5型酯化循環(huán)壓縮機(jī)。這臺(tái)離心壓縮機(jī)組由西安陜鼓動(dòng)力股份有限公司設(shè)計(jì)制作，進(jìn)口流量667.5m3／min，進(jìn)口壓力0.35MPa；出口壓力0.6MPa；工作轉(zhuǎn)速8 668r／min。壓縮機(jī)的軸端密封采用約翰克蘭科技（天津）有限公司生產(chǎn)的TM02A型串聯(lián)式干氣密封。干氣密封是離心壓縮機(jī)的一種新型密封。干氣密封可節(jié)省運(yùn)行成本，避免不定期的維修以及產(chǎn)品污染（氣體被油污染、或者油被氣體污染）問題。因?yàn)闆]有密封油系統(tǒng)，因此減少了總重量，節(jié)省了占地空間，同時(shí)停車時(shí)不需要放空，運(yùn)行時(shí)耗功極小。

1 干氣密封原理

一般來講，典型的干氣密封包含有靜環(huán)、動(dòng)環(huán)組件（旋轉(zhuǎn)環(huán)）、副密封O形圈、靜密封、彈簧和彈簧座（腔體）等零部件。靜環(huán)位于不銹鋼彈簧座內(nèi)，用副密封O形圈密封。彈簧在密封無負(fù)荷狀態(tài)下使靜環(huán)與固定在轉(zhuǎn)子上的動(dòng)環(huán)組件配合，如圖1所示。

動(dòng)環(huán)組件和靜環(huán)配合表面處的氣體徑向密封有其先進(jìn)獨(dú)特之處。配合表面的平面度和光潔度很高，動(dòng)環(huán)組件配合表面上有一系列的螺旋槽，如圖2所示。

圖1 干氣密封結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖

圖2 螺旋槽

隨著轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)，氣體被向內(nèi)泵送到螺旋槽的根部，根部以外的一段無槽區(qū)稱為密封壩。密封壩對(duì)氣體流動(dòng)產(chǎn)生阻力作用，增加氣體膜壓力。該密封壩的內(nèi)側(cè)還有一系列的反向螺旋槽，這些反向螺旋槽起著反向泵送、改善配合表面壓力分布的作用，從而加大開啟靜環(huán)與動(dòng)環(huán)組件間氣隙的能力。反向螺旋槽的內(nèi)側(cè)還有一段密封壩，對(duì)氣體流動(dòng)產(chǎn)生阻力作用，增加氣體膜壓力。配合表面間的壓力使靜環(huán)表面與動(dòng)環(huán)組件脫離，保持一個(gè)很小的間隙，一般為3μm左右。當(dāng)由氣體壓力和彈簧力產(chǎn)生的閉合壓力與氣體膜的開啟壓力相等時(shí)，便建立了穩(wěn)定的平衡間隙。

在動(dòng)力平衡條件下，作用在密封上的力如圖3所示。

圖3 動(dòng)力平衡條件下的壓力分布

閉合力Fc是氣體壓力和彈簧力的總和，開啟力Fo是由端面間的壓力分布對(duì)端面面積積分而形成的。在平衡條件下，F(xiàn)c＝Fo，運(yùn)行間隙大約為3μm。

如果由于某種干擾使密封間隙減小，則端面間的壓力就會(huì)升高，這時(shí)，開啟力Fo大于閉合力Fc，端面間隙自動(dòng)加大，直至平衡為止。如圖4所示。

圖4 間隙減小時(shí)的壓力分布情況

類似的，如果擾動(dòng)使密封間隙增大，端面間的壓力就會(huì)降低，閉合力Fc大于開啟力Fo，端面間隙自動(dòng)減小，密封會(huì)很快達(dá)到新的平衡狀態(tài)，見圖5。

圖5 間隙增大時(shí)的壓力分布情況

這種機(jī)制使靜環(huán)和動(dòng)環(huán)組件之間產(chǎn)生一層穩(wěn)定性相當(dāng)高的氣體薄膜，在一般的動(dòng)力運(yùn)行條件下端面能保持分離，不接觸、不易磨損，延長(zhǎng)了使用壽命。

2 我公司開車時(shí)的實(shí)際情況

由于干氣密封的精密和潔凈度要求，一般干氣密封的安裝都是在管線吹掃干凈，主機(jī)空負(fù)荷試車完之后才進(jìn)行，B670－6.0／3.5這臺(tái)機(jī)組的不同之處是，沒有設(shè)置試車密封。在油路沖洗循環(huán)合格，主機(jī)電氣儀表具備條件之后，進(jìn)行了單機(jī)試車，各個(gè)監(jiān)控點(diǎn)的溫度、振動(dòng)和位移均正常，不足之處是從干氣密封腔與變速箱之間的縫隙處往外飛濺潤(rùn)滑油，并且出口管道也出現(xiàn)了油跡，所以單機(jī)試車只進(jìn)行了20min就停機(jī)。當(dāng)時(shí)，干氣密封要求的1.0MPa氮?dú)鈿庠催€不具備，按照正常程序無法試車。

3 用儀表空氣試車情況

為了不耽誤工期，多次與干氣密封廠家——約翰克蘭科技（天津）有限公司溝通聯(lián)系，提出一些積極性的建議和方法，建議利用現(xiàn)場(chǎng)現(xiàn)有的0.45MPa的儀表空氣對(duì)壓縮機(jī)單機(jī)試車，該公司同意了這一方案。將正式的干氣密封裝置進(jìn)行了安裝，調(diào)試合格后引入了0.45MPa的儀表空氣，經(jīng)過濾器過濾達(dá)到1μm的精度，對(duì)線路中的自勵(lì)式減壓閥進(jìn)行了適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，按照約翰克蘭科技（天津）有限公司設(shè)計(jì)提供的現(xiàn)場(chǎng)控制盤，將壓力穩(wěn)定至0.45MPa后分為三路，其中一路作為主密封氣，經(jīng)流量計(jì)進(jìn)入主密封腔，壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，依靠刻在動(dòng)環(huán)端面上螺旋槽的泵送作用，主密封氣打開密封端面，同時(shí)起潤(rùn)滑、冷卻端面的作用，主密封氣正常消耗量為1m3／h；另一路作為緩沖氣，經(jīng)孔板限流后進(jìn)入前置密封腔，進(jìn)入前置密封腔體內(nèi)的氮?dú)庵饕欠乐箼C(jī)內(nèi)介質(zhì)氣污染密封端面，音速孔板控制氮?dú)庀牧?；第三路?jīng)孔板限流后進(jìn)入后置密封腔，進(jìn)入后置密封腔體內(nèi)的氮?dú)?，一部分?jīng)內(nèi)側(cè)迷宮后與向外側(cè)泄漏的主密封氣混合，再引至室外放空，另一部分通過外側(cè)迷宮后經(jīng)軸承放空口放空，這部分氣體主要是防止?jié)櫥臀廴久芊舛嗣妫羲倏装蹇刂频獨(dú)庀牧俊?/p>

在調(diào)整設(shè)置完畢，開啟潤(rùn)滑油系統(tǒng)，檢查各個(gè)監(jiān)控點(diǎn)正常后，開啟壓縮機(jī)，主密封氣消耗量在0.85～1.05m3／h之間，緩沖氣壓力指示0.03MPa，隔離氣壓力指示0.02kPa，經(jīng)過連續(xù)4h的機(jī)械試車，各個(gè)監(jiān)控點(diǎn)的溫度、振動(dòng)和位移均正常，壓縮機(jī)小負(fù)荷試車工作取得圓滿成功。

這次試車工作，我們充分利用現(xiàn)場(chǎng)條件，在對(duì)干氣密封充分熟悉掌握的基礎(chǔ)上，勇于探索嘗試，提前完成了單機(jī)試車任務(wù)，為企業(yè)在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中贏得了時(shí)間，占得了先機(jī)，對(duì)于類似設(shè)備的安裝試車具有一定的借鑒價(jià)值。

Research of Operation Test for Dry Gas Seal Compressor Without Nitrogen

LIXiu－dong
（Shandong Hualu Hengsheng Chemical Co.，Ltd.，Dezhou Shandong 253000，China）

Introduce the principle of dry gas seal，and describe compressor single－equipment test program and the results using instrument air in the absence of nitrogen in the plant.

dry gas seal；compressor；nitrogen；instrument air；test

TH45

B

1003－6490（2012）05－0073－02

2012－06－19

李秀東 （1973－），男，山東陵縣人，工程師，在山東華魯恒升化工股份有限公司乙二醇車間工作。