崔啟福 陶貴金 鄭重

摘要：某煉油廠加氫裂化裝置循環(huán)氫壓縮機(jī)進(jìn)行干氣密封組件更換后，發(fā)生密封失效，造成裝置停車。通過對(duì)干氣密封原理和安裝人員的技能進(jìn)行分析，查找到了故障原因，并采取了相應(yīng)的防范措施，保證了裝置的安全平穩(wěn)運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：循環(huán)氫壓縮機(jī)；干氣密封；軸套鎖緊螺母；防范措施

1.前言

某煉油廠蠟油加氫裂化裝置原設(shè)計(jì)加工量為100萬(wàn)噸/年，后經(jīng)過擴(kuò)能改造，裝置加工能力提升至130萬(wàn)噸/年。裝置反應(yīng)部分采用冷高分，爐后混氫流程；分餾部分采用脫丁烷塔除硫化氫，減壓塔出柴油方案。裝置的循環(huán)氫壓縮機(jī)為20世紀(jì)90年代美國(guó)A-C壓縮機(jī)廠產(chǎn)品，雙売體軸向剖分筒式結(jié)構(gòu)離心壓縮機(jī)，7級(jí)葉輪。循環(huán)氫壓縮機(jī)軸密封由于采用浮環(huán)式密封結(jié)構(gòu)，控制系統(tǒng)相對(duì)復(fù)雜，耗油量大，裝置開停車過程中經(jīng)常因密封油系統(tǒng)波動(dòng)造成密封磨損泄漏停機(jī)。基于以上原因，在2013年7月裝置停工檢修期間，由FLOWSERVE（福斯）公司負(fù)責(zé)對(duì)該機(jī)組進(jìn)行干氣密封改造。

2017年12月20日13時(shí)30分，循環(huán)氫壓縮機(jī)干氣密封系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)端泄漏氣流量和壓力突然快速上漲，并很快超過聯(lián)鎖值，循環(huán)氫壓縮機(jī)聯(lián)鎖停機(jī)，裝置緊急停車。

12月22日2時(shí)，某專業(yè)公司員工將福斯公司干氣密封組件安裝完畢。19時(shí)20分，啟動(dòng)循環(huán)氫壓縮機(jī)。2018年1月8日，循環(huán)氫壓縮機(jī)干氣密封系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)端和非驅(qū)動(dòng)端泄漏氣流量和壓力有快速上漲趨勢(shì)。1月10日14時(shí)，裝置按檢修計(jì)劃停循環(huán)氫壓縮機(jī)。1月11日20時(shí)，福斯公司員工拆卸安裝密封組件工作完成。1月12日14時(shí)18分，啟動(dòng)循環(huán)氫壓縮機(jī)，裝置運(yùn)行平穩(wěn)。

2.干氣密封的基本原理

2.1干氣密封的基本原理

干氣密封是一種非接觸式軸封，外形結(jié)構(gòu)上與機(jī)械密封相同，同樣由動(dòng)環(huán)、靜環(huán)、彈簧、密封圈以及彈簧座和軸套等組成。如圖1和圖2所示，環(huán)密封面經(jīng)過研磨、拋光，并在動(dòng)環(huán)上面加工有流體動(dòng)壓槽。干氣密封旋轉(zhuǎn)環(huán)以一定的轉(zhuǎn)速（一般大于1000rpm）旋轉(zhuǎn)時(shí)，密封氣體被吸入動(dòng)壓槽內(nèi)，由于密封堰的節(jié)流作用，進(jìn)入密封面的氣體被壓縮，壓力升高。在該氣體膜壓作用下，密封面被推開，與氣體靜壓力、彈簧力形成的閉合力達(dá)到平衡。此時(shí)，流動(dòng)的氣體在兩個(gè)密封面間形成一層很薄的氣膜（3μm左右），氣膜厚度十分穩(wěn)定，并具有良好的氣膜剛度保證密封運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定可靠。

2.1干氣密封的內(nèi)部氣體流程

如圖3所示，主密封氣進(jìn)入密封槽后大部分通過左側(cè)的迷宮密封流進(jìn)了壓縮機(jī)的平衡室，只有不到十分之一的氣體從右側(cè)通過動(dòng)環(huán)和靜環(huán)之間的間隙泄漏到排氣室，與后一級(jí)密封泄漏過來(lái)的氮?dú)庖黄鹩膳懦隹谂湃セ鹁嫦到y(tǒng)。

二級(jí)密封氣（氮?dú)猓┡c主密封原理相同，進(jìn)入密封室后大部分氣體從左側(cè)的迷宮密封泄漏至左側(cè)的排氣室，與主密封氣泄漏出來(lái)的氣體一道從排口排至火炬線，很小部分的的二級(jí)密封氣從右側(cè)的二級(jí)密封動(dòng)、靜環(huán)之間的間隙泄漏出進(jìn)入二級(jí)排氣室，與隔離氣泄漏過來(lái)的氮?dú)庖黄饛亩?jí)排出口排至大氣。

微正壓的隔離氣（氮?dú)猓母綦x腔注入，一部分向左通過迷宮密封流至二級(jí)密封排氣室，與二級(jí)密封泄漏出來(lái)的少量氮?dú)庖坏?，從排出口排至大氣。另一部分沿軸向竄出，隨軸承處潤(rùn)滑油呼吸口排至大氣中，以防止外側(cè)潤(rùn)滑油系統(tǒng)的油串入密封系統(tǒng)。

3.干氣密封失效原因分析

3.1直接原因

循環(huán)氫壓縮機(jī)一級(jí)浮動(dòng)密封圈異常磨損造成干氣密封失效，使驅(qū)動(dòng)端和非驅(qū)動(dòng)端泄漏氣流量和壓力快速上漲。

3.2間接原因

循環(huán)氫壓縮機(jī)原始設(shè)計(jì)采用浮環(huán)油膜密封，安裝時(shí)僅對(duì)配合軸頸的圓度和圓柱度有要求，對(duì)主軸各軸肩定位面的加工精度要求不高。而干氣密封要求軸肩定位面的端面跳動(dòng)應(yīng)符合GB/T184-1996的3級(jí)精度要求，即精度要求為5μm；另外軸肩定位面偏窄，干氣密封在鎖緊螺母鎖死的情況下，造成密封軸套受力變形。

軸肩定位面端面跳動(dòng)精度偏低，軸肩面偏窄，而安裝人員又對(duì)軸套鎖緊螺母施加了較大的預(yù)緊力，兩個(gè)因素的疊加造成密封軸套變形，直接導(dǎo)致動(dòng)環(huán)端面與主軸旋轉(zhuǎn)軸線的垂直度超差。在機(jī)組高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)動(dòng)環(huán)和靜環(huán)出現(xiàn)偏擺，推環(huán)隨靜環(huán)偏擺，同時(shí)帶動(dòng)一級(jí)浮動(dòng)密封圓快速蠕動(dòng)；一級(jí)浮動(dòng)密封圈在高壓氣體的作用下，緊緊貼合在推環(huán)外圓，加大了兩者之間的摩擦力，浮動(dòng)密封圈加速磨損，最終導(dǎo)致干氣密封失效。

3.3管理原因

2016年7月，裝置檢修期間，對(duì)循環(huán)氫壓縮機(jī)干氣密封組件進(jìn)行了替換，某專業(yè)公司對(duì)干氣密封的產(chǎn)品質(zhì)量和安裝技術(shù)掌握有短板。

4.防范措施

4.1規(guī)范安裝技術(shù)

安裝時(shí)手動(dòng)旋緊軸套鎖緊螺母，減小密封軸套壓緊力，避免軸套變形；利用容差帶和O形圈保證軸套與主軸的同心度和動(dòng)環(huán)端面旋轉(zhuǎn)軸線的垂直度，滿足干氣密封的安裝技術(shù)要求。

4.2干氣密封組件替換

將某專業(yè)公司干氣密封改為由福斯公司修復(fù)的兩套干氣密封。

4.3加強(qiáng)學(xué)習(xí)校對(duì)

深入研究循環(huán)氫壓縮機(jī)干氣密封在設(shè)計(jì)和安裝方面存在的問題，利用循環(huán)氫壓縮機(jī)備用轉(zhuǎn)子，全面校核軸肩定位面端面跳動(dòng)及其他形位公差精度是否符合干氣密封的安裝要求。

參考文獻(xiàn)

[1]郭威，循環(huán)氫壓縮機(jī)干氣密封改造故障分析，硅谷，2014年15期

作者簡(jiǎn)介：崔啟福，男，1992年參加工作，2012年7月畢業(yè)于遼寧石油化工大學(xué)，大專學(xué)歷?，F(xiàn)任遼陽(yáng)石化分公司煉油廠加氫一車間加氫裂化裝置值班長(zhǎng)，中石油集團(tuán)公司技能專家，遼陽(yáng)石化遼化公司煉油專業(yè)技能大師工作室主任。

（作者單位：遼陽(yáng)石化公司）