高 旭

（中國(guó)石油廣西石化公司，廣西 欽州 535008）

設(shè)備與自控

新建裝置往復(fù)式循環(huán)氫壓縮機(jī)填料泄漏原因分析

高 旭

（中國(guó)石油廣西石化公司，廣西 欽州 535008）

分析了某煉油廠制氫裝置循環(huán)氫壓縮機(jī)在開(kāi)工后出現(xiàn)的填料泄漏原因，并結(jié)合往復(fù)式壓縮機(jī)在使用過(guò)程中常見(jiàn)的填料泄漏問(wèn)題，提出了針對(duì)性的處理措施。

往復(fù)式；壓縮機(jī)；填料；泄漏

某煉油廠制氫裝置有2臺(tái)DW-3/（20-36.4）-X型循環(huán)氫壓縮機(jī)，要滿(mǎn)足制氫裝置原料脫硫需求，是確保制氫裝置安全平穩(wěn)運(yùn)行的關(guān)鍵。

1 問(wèn)題發(fā)現(xiàn)及分析

制氫裝置在開(kāi)工后發(fā)現(xiàn)壓縮機(jī)廠房?jī)?nèi)有氫氣泄漏，用便攜式氫氣報(bào)警儀檢測(cè)壓縮機(jī)機(jī)體附近，結(jié)果嚴(yán)重超標(biāo)，初步判斷為存在泄漏。該處出現(xiàn)泄漏氫氣，一般常見(jiàn)的原因?yàn)椋?）壓縮機(jī)緩沖罐及附屬管線連接法蘭、絲堵出現(xiàn)泄漏；2）附屬儀表接頭存在泄漏；3）壓縮機(jī)填料泄漏；4）壓縮機(jī)本體（氣缸端蓋）存在泄漏等。為了確認(rèn)泄漏位置，使用噴壺對(duì)各個(gè)可能泄漏的部位進(jìn)行了氣密試驗(yàn)，最終確認(rèn)為壓縮機(jī)的填料處存在泄漏。

2 原因分析

2.1 基本概況

該循環(huán)氫壓縮機(jī)為二列一級(jí)無(wú)油潤(rùn)滑，工作介質(zhì)為循環(huán)氫，進(jìn)口壓力為2.20MPa，出口壓力為3.74MPa，額定流量為3480Nm3·h-1，額定功率為80.4kW。該壓縮機(jī)采用壓力填料（也稱(chēng)氣缸填料）密封，是指裝在氣缸軸側(cè)，防止氣缸內(nèi)氣體向外泄漏的部件，中間有活塞桿穿過(guò)。

2.2 壓力填料構(gòu)成

該壓縮機(jī)壓力填料由節(jié)流套、若干填料盒以及壓蓋組成。填料部件的高壓側(cè)（裝入氣缸中的一側(cè)）是節(jié)流套，內(nèi)裝節(jié)流環(huán)。填料部件的低壓側(cè)（在中體隔室中的一側(cè)）為壓蓋，與氣缸做的填料腔連接，壓緊每一組填料盒。每個(gè)填料盒內(nèi)裝一組填料，每組填料中有一組阻流環(huán)、徑向密封環(huán)和切向密封環(huán)（密封環(huán)）。

節(jié)流環(huán)：一般與活塞桿為非緊密接觸，主要密封面是兩側(cè)端面和內(nèi)孔，裝在填料的第一組，起節(jié)流作用。

徑向密封環(huán)（鎖閉環(huán)）、切向密封環(huán)（密封環(huán)）：填料中的主要密封零件之一，主要密封面是兩側(cè)斷面和內(nèi)孔，內(nèi)孔與活塞桿緊密接觸，磨損后在氣體力和彈簧力的作用下能自行補(bǔ)償。

阻流環(huán)：無(wú)油潤(rùn)滑的徑向環(huán)和切向環(huán)通常都是用工程塑料制成，這種材料在高溫高壓的持續(xù)作用下會(huì)產(chǎn)生塑性變形，阻流環(huán)就是阻止這種塑性變形的產(chǎn)生。因工程上將這種塑性變形習(xí)慣稱(chēng)作冷流，故稱(chēng)作阻流環(huán)。

2.3 密封原理

以圖1為例，當(dāng)氣缸內(nèi)的高壓氣體通過(guò)活塞桿外圓的間隙漏過(guò)來(lái)時(shí)，經(jīng)過(guò)第一組填料是節(jié)流環(huán)，節(jié)流環(huán)的兩側(cè)平面是經(jīng)過(guò)研磨的，內(nèi)圓有若干迷宮槽，外圓與節(jié)流套有一定的浮動(dòng)空間，節(jié)流環(huán)在氣體壓力的作用下，靠緊下一組填料盒，阻止氣流從端面流向下一組填料。而在節(jié)流環(huán)與活塞桿的配合面上，因節(jié)流環(huán)上有若干迷宮槽，氣流經(jīng)過(guò)時(shí)產(chǎn)生了第一個(gè)壓降。在節(jié)流套后是若干填料盒，這樣，氣體每經(jīng)過(guò)一組填料就產(chǎn)生一個(gè)壓差，直到接近常壓，實(shí)現(xiàn)氣體的密封。

圖1 填料密封原理示意圖

填料密封作為一種動(dòng)密封，隨著運(yùn)行時(shí)間的推移，填料環(huán)會(huì)產(chǎn)生磨損，不可能達(dá)到完全密封。對(duì)壓縮危險(xiǎn)性氣體或貴重氣體的機(jī)組，為減少工作介質(zhì)的外漏，提高機(jī)組的安全性，在填料的低壓側(cè)設(shè)置有緩沖氣體注入口和漏氣收集口，對(duì)于本機(jī)引入緩沖氣體為0.1MPa的氮?dú)?，這樣，一部分緩沖氣體漏向漏氣收集口，另一部分漏向本體的隔離室并高點(diǎn)排空。

2.4 泄漏原因

為了查找可能的原因，先對(duì)停運(yùn)的循環(huán)氫壓縮機(jī)填料進(jìn)行拆卸檢查，隨后對(duì)具體情況和分析如下：

1）首先復(fù)測(cè)并確認(rèn)填料密封環(huán)外形尺寸是否正常，有無(wú)擠壓變形現(xiàn)象：軸向厚度15.20mm，徑向高度13.90～14.00mm。填料盒放置密封環(huán)的杯槽深度15.62mm，填料軸向間隙在0.39～0.53mm設(shè)計(jì)范圍內(nèi)。

2）檢查發(fā)現(xiàn)氣缸活塞有較多不明粉塵粘附，且氣缸內(nèi)有油現(xiàn)象，復(fù)測(cè)氣缸環(huán)尺寸：活塞環(huán)徑向厚度：9.30～9.40mm，設(shè)計(jì)值：9.50mm；支承環(huán)徑向厚度：7.10～7.20mm，設(shè)計(jì)值：7.20mm?；钊h(huán)、支承環(huán)磨損情況正常，不足以產(chǎn)生這么多粉塵，可能是氣體附帶粉塵或管線內(nèi)的粉塵（從填料環(huán)內(nèi)孔軸向拉痕可見(jiàn)）及部分環(huán)磨粉組成的。

3）拆開(kāi)填料，發(fā)現(xiàn)低壓第二組密封環(huán)、減壓環(huán)方向錯(cuò)誤；

4）密封環(huán)內(nèi)孔都有軸向拉痕，可能是新裝置管線內(nèi)含有細(xì)小顆粒粉塵雜質(zhì)造成。

5）檢查填料盒充氮和漏氣回收管線，發(fā)現(xiàn)布置與常規(guī)設(shè)計(jì)有異。漏氣回收孔應(yīng)在高壓側(cè)，充氮口應(yīng)在靠近法蘭側(cè)。現(xiàn)場(chǎng)填料盒布置正好相反，使得本應(yīng)進(jìn)入漏氣回收的氣體倒灌入氮?dú)夤芫€。

3 整改措施

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況，我們現(xiàn)場(chǎng)調(diào)整了壓縮機(jī)填料盒接口位置，并對(duì)活塞環(huán)等進(jìn)行了清理后重新安裝，重新開(kāi)機(jī)，壓縮機(jī)工作正常，填料無(wú)泄漏。

4 結(jié)論

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)拆卸過(guò)程中所見(jiàn)的現(xiàn)象，對(duì)于往復(fù)式循環(huán)氫壓縮機(jī)需注意幾點(diǎn)事項(xiàng)：

1）對(duì)于新安裝的壓縮機(jī)在試運(yùn)行之前，應(yīng)檢查確認(rèn)填料盒充氮和漏氣回收管線布置是否正確，同時(shí)應(yīng)重點(diǎn)檢查壓縮機(jī)的填料安裝是否正確。

2）項(xiàng)目設(shè)計(jì)階段，應(yīng)確認(rèn)氣體組分中是否含有微量的水，若不含水一般是按照濕性氣體選擇密封件材料的。對(duì)于無(wú)油潤(rùn)滑壓縮機(jī)，氣體組分對(duì)密封件材料的選擇非常重要，即使壓縮氣體中僅有微量水汽，也必須列出。

3）對(duì)于無(wú)油潤(rùn)滑的壓縮機(jī)，建議每間隔6個(gè)月打開(kāi)氣缸復(fù)測(cè)活塞與氣缸內(nèi)壁之間的間隙值，若小于0.50mm應(yīng)立即更換支承環(huán)，以免發(fā)生嚴(yán)重的擦缸事故。

［1］ 趙克中.磁力驅(qū)動(dòng)技術(shù)與設(shè)備［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2003.

［2］ 汪霞倩，等.石油煉廠設(shè)備［M］.北京：中國(guó)石化出版社，2001.

［3］ 王興亞.往復(fù)活塞式壓縮機(jī)的填料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)［J］.流體機(jī)械，1998（3）：17-20.

Cause Analysis for Packing Leakage of Recycle Hydrogen Compressor

GAO Xu
（Guangxi Petrochemical Company， CNPC， Qinzhou 535008， China）

TH 45

B

1671-9905（2015）09-0068-02

2015-07-06