劉 超 于震遠(yuǎn) 曹萬林

（沈陽鼓風(fēng)機(jī)集團(tuán)股份有限公司，遼寧 沈陽110869）

離心式壓縮機(jī)的干氣密封結(jié)構(gòu)由靜密封，動(dòng)環(huán)組件，靜環(huán)和彈簧組成。在密封無負(fù)荷的狀態(tài)下，靜環(huán)和動(dòng)環(huán)組件將在彈簧的作用下進(jìn)行配合。但是動(dòng)環(huán)組件配合表面上存在有螺旋槽，因此，動(dòng)環(huán)組件和靜環(huán)的配合在表面平整度和光潔度上具有更高的要。在工作時(shí)，氣體將隨著轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)進(jìn)入到螺旋槽根部，而無槽區(qū)域則被稱之為密封壩。此時(shí)，氣體流動(dòng)會(huì)受到來自于密封壩的阻力作用，繼而使氣體模壓增加。而在密封壩內(nèi)側(cè)也含有反向螺旋槽，可以起到改善組件表面壓力分布的作用，可以使組件間的氣隙能力增大。在氣體壓力與彈簧力產(chǎn)生的壓力相等時(shí)，結(jié)構(gòu)內(nèi)部的靜環(huán)表面與動(dòng)環(huán)組件之間將產(chǎn)生一個(gè)平衡間隙，并產(chǎn)生一層氣體薄膜，繼而起到密封作用。

1 干氣密封的結(jié)構(gòu)類型

1.1 單端面結(jié)構(gòu)（圖1）

單端面干氣密封在運(yùn)行過程中會(huì)有少量工藝氣體泄漏到大氣中，適用于例如氮?dú)鈮嚎s機(jī)，空氣壓縮機(jī)，二氧化碳?jí)嚎s機(jī)和其他無污染的介質(zhì)。

圖1 單端面結(jié)構(gòu)干氣密封

1.2 雙端面結(jié)構(gòu)（圖2）

雙端面干氣密封這種結(jié)構(gòu)允許少量的密封氮?dú)庑孤┑诫x心式壓縮機(jī)的工藝氣體介質(zhì)中，其可以使工藝介質(zhì)對(duì)大氣的泄漏為零。適用于有毒，有害，易燃，易爆的低壓工藝介質(zhì)，以及離心式壓縮機(jī)工作工況要求無泄漏的生產(chǎn)條件。

1.3 串聯(lián)式結(jié)構(gòu)（圖3）

該結(jié)構(gòu)安全可靠，但是少量工藝氣體會(huì)泄漏到大氣中，并且外部氮?dú)獠粫?huì)進(jìn)入工藝流程。負(fù)壓到高壓都能夠使用該結(jié)構(gòu)，其主要用于現(xiàn)場不供應(yīng)氮?dú)獾墓芫€壓縮機(jī)，需要回收一級(jí)泄漏氣體的冷劑壓縮機(jī)等。

圖2 雙端面結(jié)構(gòu)干氣密封

圖3 串聯(lián)式結(jié)構(gòu)干氣密封

1.4 帶中間迷宮的串聯(lián)式結(jié)構(gòu)

這種結(jié)構(gòu)具有最高的安全性和可靠性，同時(shí)，沒有工藝氣體泄漏到大氣中或外部氮?dú)膺M(jìn)入工藝過程，并且適用于各種壓力條件下的有毒，易燃易爆工藝介質(zhì)。

2 串聯(lián)式干氣密封的流程

目前的密封設(shè)計(jì)允許采用串聯(lián)密封裝置應(yīng)用到特殊的離心式壓縮機(jī)中。串聯(lián)密封在適當(dāng)調(diào)節(jié)密封氣體和避免密封反向增壓的應(yīng)用中表現(xiàn)良好。當(dāng)密封面外徑上的壓力低于內(nèi)徑上的壓力時(shí)，即發(fā)生密封的反向增壓，密封供氣壓力(Psg)小于排氣壓力（Pv）。最容易進(jìn)行密封反向增壓的應(yīng)用場合是低壓應(yīng)用場合，在這種場合，吸入壓力的大小與排氣壓力相似。干氣密封在離心式壓縮機(jī)應(yīng)用場合必須采取預(yù)防措施，以避免其反向增壓，從而采用增加隔離密封氣的方式。

2.1 一級(jí)密封氣系統(tǒng)

丙烯氣體在制造中被用作密封氣體，精制系統(tǒng)中的丙烯通過丙烯蒸發(fā)器形成丙烯氣體，丙烯氣體的壓力比工藝氣體高0.2～0.3MPa，作密封氣體使用時(shí)需要過濾，是為了防止來自密封氣體的灰塵，油霧和其他雜質(zhì)對(duì)密封端面造成損壞。通過壓差計(jì)監(jiān)控過濾器的運(yùn)行狀態(tài)，并在壓差增加時(shí)進(jìn)行切換。過濾后的丙烯氣體通過流量調(diào)節(jié)閥進(jìn)入一級(jí)密封。其中需要注意的是，為了防止丙烯氣體冷凝而產(chǎn)生的水冷凝到密封腔中，管線必須經(jīng)電伴熱將溫度保持在120°C 左右，以免密封環(huán)被損壞。高壓氮?dú)馔ǔ１挥米鞅怏w的備用源，在啟動(dòng)設(shè)備之前和在特殊情況下會(huì)轉(zhuǎn)化為密封氣體。

2.2 二級(jí)密封氣和隔離氣系統(tǒng)

氮?dú)鈧鹘y(tǒng)上被用作雙密封應(yīng)用的密封氣體。由于氣體的純度，用氮?dú)庾鳛槊芊饨橘|(zhì)的密封件比用工藝氣體密封的密封件失效的幾率要小。由于氮?dú)饷芊庥猩倭啃孤┻M(jìn)入壓縮機(jī)腔內(nèi)，所以在完全不含氮?dú)獾墓に囍胁荒苁褂玫獨(dú)饷芊夤?yīng)的雙密封。

通過減壓閥，使公用工程過濾后的氮?dú)獗蛔⑷霑r(shí)的壓力變?yōu)?.5 MPa，在進(jìn)一步過濾后，二級(jí)密封的流量由流量調(diào)節(jié)閥控制。

隔離氣體還使用0.7MPa 氮?dú)庾鳛闅怏w源，在進(jìn)入隔離腔之前通過減壓閥將壓力降低到0.5MPa。旨在防止壓縮機(jī)軸承中的潤滑劑竄入干氣密封件并損壞密封圈。潤滑油泵的啟動(dòng)條件是由自立式調(diào)節(jié)閥控制注入的壓力，將其注入到壓縮機(jī)密閉腔的兩側(cè)，并通過壓差計(jì)監(jiān)控其壓力。潤滑油泵必須將壓差保持在低報(bào)才會(huì)被允許啟動(dòng)。

2.3 密封氣泄漏監(jiān)測系統(tǒng)

除了一些進(jìn)入機(jī)體內(nèi)的主要密封氣體外，一小部分會(huì)通過第一密封環(huán)泄漏，并與第二緩沖氣體混合進(jìn)入火炬系統(tǒng)。同時(shí)，三個(gè)在線儀表會(huì)檢測出排放線中密封氣體的排放量，從而減少了只有一個(gè)儀表的不準(zhǔn)確性和偶然性引起的誤差。其會(huì)根據(jù)三選二邏輯生成了一個(gè)停車信號(hào)，從而使壓縮機(jī)停止工作。二級(jí)密封的泄漏和隔離的氮?dú)庖黄饡?huì)排放到火炬中，并且為了檢測二級(jí)密封件的泄漏量，在排放線上還需安裝流量計(jì)。

3 密封運(yùn)行時(shí)注意事項(xiàng)

干氣密封系統(tǒng)配備了諸如液體分離，除沫和干燥過濾之類的控制程序，對(duì)監(jiān)控主密封氣體和輔助密封氣體的清潔度，實(shí)時(shí)監(jiān)視過濾系統(tǒng)的過濾元件有很高的要求，需要及時(shí)檢查與更換。為確保密封氣體干燥清潔，應(yīng)及時(shí)更換密封氣體，且其中不應(yīng)包含雜質(zhì)和液滴。必須實(shí)時(shí)監(jiān)控主密封氣體和密封泄漏氣體的溫度，流量和壓力等控制參數(shù)，并且通過監(jiān)控這些參數(shù)，以確保干氣密封的實(shí)際運(yùn)行狀況。

（1）防反壓串壓：工藝介質(zhì)的反壓串壓會(huì)導(dǎo)致密封環(huán)的損壞。

（2）防反轉(zhuǎn)：單向螺旋槽干氣密封反向旋轉(zhuǎn)會(huì)損壞密封環(huán)。

（3）暖機(jī)：避免在過低的暖機(jī)轉(zhuǎn)速下連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，干氣密封允許的最低暖機(jī)轉(zhuǎn)速與干氣密封規(guī)格有關(guān)。暖機(jī)轉(zhuǎn)速切忌過低。

（4）盤車：避免在過高的盤車轉(zhuǎn)速下連續(xù)盤車，干氣密封允許的最大盤車轉(zhuǎn)速與干氣密封的規(guī)格有密切關(guān)系。盤車轉(zhuǎn)速切忌過高，盤車時(shí)間不宜過長。

（5）避免或減少振動(dòng)：干氣密封的使用條件應(yīng)使運(yùn)行機(jī)組滿足API617 的振動(dòng)要求。

（6）泄漏趨勢：泄漏量的監(jiān)控和漏量報(bào)警，可以實(shí)時(shí)了解密封的實(shí)際運(yùn)行狀況。

（7）氣體品質(zhì)：應(yīng)密切關(guān)注干氣密封所需密封氣的氣體品質(zhì)情況，定期檢查和更換干氣密封控制系統(tǒng)的過濾器、聚結(jié)器、加熱器等，確保干氣密封處于干凈、干燥的工作環(huán)境。

（8）氣源的穩(wěn)定性和連續(xù)性：應(yīng)保證密封氣源的連續(xù)性和穩(wěn)定性，包括密封氣和隔離氣等。避免因斷氣和流量不足造成工藝介質(zhì)倒灌或潤滑油進(jìn)入密封。

（9）排凝：排除凝液，避免液滴對(duì)密封系統(tǒng)的沖擊。

綜上所述，干氣密封系統(tǒng)具有功耗低，泄漏少，工作周期長，可靠性高，操作維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)。廣泛用于化工廠的大型離心分離機(jī)。近年來，隨著越來越多的高溫高壓和液化氣及其他高風(fēng)險(xiǎn)機(jī)泵使用干氣密封，設(shè)備維護(hù)和維護(hù)人員對(duì)學(xué)習(xí)操作和維護(hù)干氣密封的要求也越來越高。關(guān)于設(shè)備的選擇，有必要根據(jù)各種需要選擇合適的干氣密封類型。在運(yùn)行方面，必須避免發(fā)生密封失效事件，以實(shí)現(xiàn)機(jī)組泵的安全可靠運(yùn)行。這些是相關(guān)技術(shù)人員需要學(xué)習(xí)和掌握的基本知識(shí)。