石油化工行业离心式压缩机干气密封典型故障案例分析 3页

'密封技术石P油化工设备技术，2014，35(5)·23·etroChemicalEquipmentTechnology石油化工行业离心式压缩机干气密封典型故障案例分析王树国(中国石油天然气股份有限公司大庆石化分公司，黑龙江大庆163714)摘要：石油化工行业目前在离心式压缩机组上大量应用千气密封技术，随着应用范围的逐渐增大，干气密封在用户使用过程中故障出现频率也在不断增高，机组用干气密封的故障导致经济损失巨大，因此要求用户对干气密封在使用过程中出现的故障能够进行准确的判断分析，并采取有效的处理方法和改进措施，防止故障的重复发生，保证核心设备的安稳运行。关键词：离心式压缩机干气密封故障分析干气密封是2O世纪60年代末在气体润滑轴密封坝对气体流动产生阻力作用，增加气体膜压承基础上发展起来的一种新型产品。1968年约力。该密封坝的内侧还有一系列的反向螺旋槽，翰克兰公司最先研制出圆弧面螺旋槽非接触式机这些反向螺旋槽起着反向泵送、改善配合表面压械密封，随后几年内研制出平面螺旋槽非接触式力分布的作用，从而加大了开启静环与动环组件气体端面密封，并在得到实际应用。80年代后期间气隙的能力。反向螺旋槽的内侧还有一段密封约翰克兰公司开始研制双向转动干气密封。国内坝，对气体流动产生阻力作用，增加气体膜压力。干气密封研制起步较晚，在1996年底，才有天津配合表面间的压力使静环表面与动环组件脱离，鼎铭密封公司研制的第一套国产干气密封应用成保持一个很小的间隙，一般为3m左右。当由气体压力和弹簧力产生的闭合压力与气体膜的开功。随着石油化工行业的不断发展，离心式压缩启压力相等时，便建立了稳定的平衡间隙，起到密机组作为行业内的核心设备，对轴封的使用要求封作用。这种机制将在静环和动环组件之间产生也越来越严格，干气密封作为目前最先进的密封形式，得到了广泛的应用。伴随着应用范围的逐一层稳定性相当高的气体薄膜，使得在一般的动力运行条件下端面能保持分离、不接触、不易磨渐增大，干气密封在使用过程中的故障频率也在损，延长了使用寿命。不断增加，因此对干气密封在使用过程中出现的故障进行准确的判断分析并采取有效的处理方法，防止故障的发生，显得更加重要。1干气密封技术基本结构原理典型的干气密封结构包含有静环、动环组件(旋转环)、副密封“O”形圈、静密封、弹簧和弹簧座等零部件。静环位于不锈钢弹簧座内，用副密封“O”形圈密封。弹簧在密封无负荷状态下使静定位环(PTFE)锁紧套(不锈钢)环与固定在转子上的动环组件配合，如图1所示。图1干气密封结构示意要求动环组件和静环配合表面平面度和光洁度很高，动环组件配合表面上有一系列的螺旋槽，收稿日期：2014—02—27。如图2所示。作者简介：王树国，男，1998年毕业于大庆石油学院化工与随着转子转动，气体被向内泵送到螺旋设备专业，长期从事设备技术管理工作，工程师。槽的根部，根部以外的一段无槽区称为密封坝。Email：wangshugu01O18@163．com 石油化工设备技术螺旋向螺旋-。1骞．J图4损坏密封外形现场动环纠⋯：旋lllJ图2动环结构示意2干气密封故障典型案例分析2．i隔离气中断由于公用工程发生故障，造成化工区装置全线停车。裂解气压缩机组为透平驱动，透平停机图5损坏的二级密封现场后需要盘车冷却，润滑油泵需正常向透平及机组故障原因分析：隔离气中断，在机组盘车过程轴承部位供油。此时氮气管网停止供气，干气密中，大量润滑油进入干气密封。密封端面附有大封隔离气发生中断。隔离气注入如图3所示。量润滑油，机组投入运行后，低速运转时致使密封端面产生初期磨损。当压缩机升速时，一级密封动环在摩擦热应力作用下产生径向贯通裂纹，导致通过裂纹的一级密封泄漏量突然增大。由于一级密封动环端面产生裂纹，静环端面不断被磨损，产生的石墨粉进入二级密封腔体，大部分石墨随一级泄漏排出(这就是在一级泄漏孔板上面看见石墨粉的原因)，其余石墨粉进入二级密封端面，图3干气密封操作不惹加剧了二级密封端面的磨损。随着二级密封端面待公用工程故障处理完毕，机组重新启动运的磨损加剧，动环最终也产生裂纹，干气密封彻底行，转速升至工作转速后，密封一级泄漏量急剧增失效。机组停车时的冲击造成开裂的动环散落，大，超过报警值，孔板前的压力仍有继续增大趋在二级密封腔内，动静环相互摩擦形成粉末，导致势。将孔板旁路截止阀打开到一定角度，将孔板轴套和静环座粘合在一起。Iji『压力降至正常，进行长时间观察。在观察一段采取措施：1)增加干气密封隔离气备用气源；时问后，孔板前压力未继续上升。但拆检泄漏孔2)停机对干气密封进行更换，并对干气密封系统板时发现上面存有石墨粉。管道进行检查和吹扫。随即停机检修、更换新干气密封，检修时发现2．2机组喘振非驱动端干气密封壳体防转销已经剪断，而且发由于公用工程系统故障，导致裂解装置停车。生_『90。的相对转动，隔离气密封拆下来后，腔体故障处理完毕后，裂解气压缩机复位启机，开始低中发现大量动环SiC、静环石墨的粉碎物并夹带速暖机，裂解炉开始投料。随后机组升速进行高大量润滑油，传动套和轴已经发生相对转动。密速暖机，暖机合格后，机组自动升速、穿越两个临封解体后发现一级密封动环产生两处径向裂纹，界转速，达到最小可调转速，低压缸振动值超过联静环端面有严重磨损痕迹，二级密封已经完全破锁值，造成机组停机。停机后机组盘车发生卡涩碎性损坏。如图4、图5所示。现象，检查盘车器未见异常，对干气密封系统进行驱动端干气密封现场解体，隔离气密封、二级检杏，发现低压缸高、低压端一级泄漏孔板处均存密封端面、一级密封端面均发现大量油状物存在，有润滑油与黑色粉末的混合物，判定低压缸干气同时，一级密封、二级密封端面有轻微磨损。密封发生损坏，同时对中、高压缸干气密封一级泄 第35卷第5期J三树国．油化_J：行业离心式缩机干气密封典故障案例分析漏孔板进行检查均发现存有润滑油。机组检修解大，超过报警值。体后发现低压缸径向轴承术见损伤，驱动端干气密封严再损坏，二级密封外壳处有金属融化物流出。如图6、图7所示。图8干气密封操作示意故障原因分析：该机组由于结构特殊，密封腔图6金属融化物现场空间狭窄，在对机组进行干气密封改造时，考虑到机组输送介质较干净，故未采用前置密封缓冲气，曩靠主密封进气阻封工艺介质。■■～·■—由于无前置密封缓冲气，机组内未经过处理的气体与密封直接接触，介质中小的杂质在干气密封中堆积，影响了密封的浮动性，造成密封的泄漏量增大。随着运行时间累积，干气密封处堆积圈7损环的二级密封现场的杂质量越来越多，f气密封的浮动性也越来越故障原分析：机组升速的过程中，由于裂解差，现场密封的泄漏量的变化也足逐步升而不炉投料量及C()T低，一段吸入压力快速下降，压是突然增大，与杂质引起浮动性差造成密封泄漏缩机发生喘振，机组一段吸入压力下降到0MPa的现象吻合。以下，干气密封主密封气被大量吸入压缩机缸体为兼顾密封的浮动性与密封性，1二气密封浮内，只有少量密封气进入一级密封，该干气密封结动密封圈的过盈量非常小，这就对密封圈的截面构无二级缓冲气注入，南一级密封泄漏的密封气尺寸、金属件的尺寸要求非常高，其公差带很小，作为二级密封的密封气，导致二级密封密封气瞬细微的尺寸差别均可能造成密封的泄漏或浮动性间L}1断，二级密封发，丰干摩擦，造成密封损坏(干差。因为该部位易出现杂质堆积，或“()”形圈过气密封解体后二级密封损坏最为严重)。盈量过大，或与“()”形圈配合的弹簧座表面粗造低压缸二级密封损坏后，由于缸体压力低，隔度不够，均能造成密封圈阻力变大，密封静环浮动离气也流向压缩机缸体，导致润滑油进入干气密性变差，不能很好地追随动环，导致从密封端面的封r润滑油排入一、二级密封泄漏管线。低压缸泄漏量加大。一采取措施：1)从压缩机出口引出一股工艺气，、二级密封泄漏管线与r}J压缸二级泄漏管线相连，中、高压缸密封一级泄漏管线相连，润滑油首经过滤、限流后从原密封油的污油排放口注入机先自排放线进入到中压缸干气密封，随后进入到组内，起到前置密封隔离气的作用，阻止机组内未高压缸于气密封，经检查发现润滑油在中、高压缸过滤的气体接触下气密封，从根本上解决因杂质干气密封中留存量也是逐渐在减少。影响浮动性而造成的密封泄漏量超标的问题。2)采取措施：1)机组扁机升速过程中，一段吸入控制制造质量，提高浮动密封圈等关键部位的加流量一定要满足设计要求。2)控制好机组返回线工精度，以保证密封的使用性能。阀门开度。3)确认好机组吸入口火炬排放线阀门3结语开关情况。机组刚十气密封故障失效的形式较多，本文2．3密封环浮动性不能够全面例举，广大用户可以在日常的使用维化肥装置氨气压缩机采用双端面形式干气密护中，不断吸取行业内部的应用经验，正确使用维封如图8所示，在正常运行半年时问后，低压缸驱护，保证机组的安全长周期运行，避免因机组停机动端十气密封与高压缸驱动端干气密封泄漏量增所带来的巨大经济损失。'