左超

離心壓縮機干氣密封損壞及原因分析

左超

（蘭州石化公司，甘肅 蘭州 730060）

柴油加氫裝置循環(huán)氫壓縮機在停工維修過程中，機組干氣密封系統(tǒng)非驅動端和驅動端密封氣泄漏量和壓力先后急劇上升，導致干氣密封損壞。通過事故現象判斷、密封件及輔助系統(tǒng)的拆解檢查，發(fā)現失效原因是，未經處理含有大量液態(tài)物質的工藝介質直接進入密封腔和密封端面，造成端面間氣膜不穩(wěn)定、密封端面接觸磨損嚴重。為此提出了增加電伴熱系統(tǒng)，防止由于密封氣溫度較低產生凝液現象等方法，保證循環(huán)氫壓縮機組長周期運行。

離心式壓縮機；干氣密封；循環(huán)氫壓縮機組

柴油加氫裝置循環(huán)氫壓縮機K102，由BCL459壓縮機和NG32/25背壓式汽輪機組成，其作用是連續(xù)向反應器輸送循環(huán)氫，承擔著保證反應順利進行及裝置安全生產的任務。壓縮機的軸端密封采用干氣密封。

循環(huán)氫壓縮機裝置按計劃切斷原料、開始停工，系統(tǒng)壓力維持4.3 MPa。熱氫帶油完成后，裝置于15:30開始降溫，系統(tǒng)壓力維持在2.4 MPa，機組K102轉速維持在10700 r/min左右。

如圖1所示，干氣密封非驅動端一次密封氣泄漏量和壓力由正常的13.8 Nm3/h、0.016 MPa開始上升，泄漏量先緩慢而后突然增大，泄漏氣壓力先緩慢增加而后急劇增加隨后緩慢增加。如圖2所示，干氣密封驅動端一次密封氣泄漏量和壓力，由正常的12.8 Nm3/h、0.028 MPa開始上升，泄漏量先緩慢而后突然增大，泄漏氣壓力先緩慢增加而后急劇增加，達到58 Nm3/h、0.103 MPa。在干氣密封出現大量泄漏后，干氣密封增壓系統(tǒng)也工作異常，干氣密封一級密封氣和壓縮機二次平衡管的壓差始終無法建立。隨后干氣密封增壓泵也出現漏氣故障。

圖1干氣密封非驅動端泄漏趨勢

1 壓縮機干氣密封停機檢查

當發(fā)現干氣密封流量報警后，由于裝置正在停工階段，采取了降低轉速方法，等待裝置停工后進行詳細檢查。

1.1 現場檢查

現場對干氣密封拆除后檢查發(fā)現，壓縮機干氣密封安裝槽處有明水（圖3），同時發(fā)現密封腔內殘留大量液態(tài)物質，而且工藝氣過濾器及增壓系統(tǒng)緩沖罐內也殘留大量的液態(tài)物質。

圖3 干氣密封安裝槽

打開干氣密封增加系統(tǒng)檢查發(fā)現，干氣密封一次密封氣入口過濾器中有液體（圖4（a）），增壓泵出口緩沖罐底部能排出液體（圖4（b）），增壓泵高低壓密封圈全部失效，干氣密封一級密封氣濾芯打開檢查也有水（圖4（c））。

圖4 拆解的增加泵

1.2 返廠檢查

干氣密封返廠拆解后發(fā)現：

（1）一級密封靜環(huán)端面磨損嚴重、并附著大量的油污，如圖5（a）所示；一級密封動環(huán)端面磨損嚴重、并附著大量的油污和雜質，動壓槽磨損、端面有變色痕跡，如圖5（b）所示；一級密封彈簧座、動環(huán)、軸套、推環(huán)均有不同程度的高溫灼燒痕跡。

圖5 一級動、靜環(huán)磨損情況

（2）二級密封靜環(huán)端面內圈明顯磨損（寬度約15 mm）、且表面附著少量油污和雜質，如圖6（a）所示；二級密封動環(huán)端內圈明顯磨損、位置與靜環(huán)相同，動壓槽磨損、端面附著少量雜質，如圖6（b）所示。

圖6 二級動、靜環(huán)磨損情況

（3）拆去靜環(huán)后，大氣側彈簧座內可見大量黑色雜質，平衡直徑處有明顯磨痕，如圖7（a）所示；拆去靜環(huán)后，介質側彈簧座內有大量雜質，平衡直徑處有明顯磨痕，表面有進液變色現象，如圖7（b）所示。

圖7 彈簧座磨損情況

2 干氣密封失效原因判斷及分析

根據以上情況判斷，引起密封失效的根本原因是工藝氣帶液。當工藝氣大量帶液后，超過了密封過濾器對液體的處理能力，并導致過濾器中存在大量液體而失效。未經處理含有大量液態(tài)物質的工藝介質直接進入密封腔和密封端面，造成端面間氣膜不穩(wěn)定、密封端面嚴重磨損。高速轉動的密封端面摩擦產生的高溫使軸套和彈簧座等金屬零件表面產生明顯的灼燒痕跡。同時一級密封端面摩擦產生的石墨粉末和少量液態(tài)物質進入也到二級密封端面，進而造成二級密封端面磨損。

干氣密封系統(tǒng)密封氣帶液，有可能是由于裝置切斷進料后，為沖洗系統(tǒng)的銨鹽高壓系統(tǒng)仍在大量注水，有可能是循環(huán)氫中部分水汽，在經過壓縮機壓力升高后出現帶液現象，造成干氣密封的失效。

3 改進措施及效果

（1）將整個干氣密封系統(tǒng)吹掃干凈，更換干氣密封一次密封氣聚結器濾芯、過濾器濾芯。

（2）定期對密封氣過濾器、聚結器、增壓系統(tǒng)緩沖罐進行排凝操作，防止有積液產生影響密封的使用

（3）檢查壓縮機系統(tǒng)工藝情況，排查工藝氣帶液的根本原因，徹底消除工藝操作引起密封失效的隱患。

（4）增加電伴熱系統(tǒng)，對一次密封氣的溫度進行適當控制，防止由于密封氣溫度較低產生凝液現象。

（5）選擇體積更大的干氣密封聚結器，提高脫液效果。

4 小結

干氣密封系統(tǒng)需要干凈、干燥的密封氣體，在操作過程中，一定要注意檢查一次密封氣的溫度及各集液罐的凝液情況，如果出現凝液現象，應及時排液并查找原因及時處理，才能保證壓縮機的安全平穩(wěn)運行。

Damage and Cause Analysis of Dry Gas Seal in Centrifugal Compressor

ZUO Chao

( Lanzhou Petrochemical Industries Co, Lanzhou 730060, China )

During the process of shutdown and maintenance of the recycle hydrogen compressor of the diesel hydrogenation unit, the leakage and pressure of the sealing gas of the dry drive system and the drive end of the unit dry gas seal has increased sharply, leading to the damage of dry gas seal. Judging by accident phenomenon, sealing and auxiliary system's dismantling and checking, it is found that the failure reason is that untreated medium containing large amounts of liquid substances directly enter the sealing cavity and sealing face, resulting in instability of gas film between end faces and serious wear and tear of seal faces. For this reason, an electric heat tracing system is put forward to prevent the phenomenon of condensate caused by low sealing gas temperature, so as to ensure the cycle operation of the cycle hydrogen compressor.

centrifugal compressor；dry gas seal；cycle hydrogen compressor

TB42

B

10.3969/j.issn.1006-0316.2018.03.020

1006－0316 (2018) 03－0078－03

2017－07－07

左超（1977－），男，甘肅西峰人，本科，工程師，主要從事煉油廠設備管理工作。