1、概述離心壓縮機(jī)密封技術(shù)的相關(guān)知識

    當(dāng)前，國內(nèi)外石化行業(yè)廣泛使用離心壓縮機(jī)來壓縮各種氣體。為了避免這些氣體沿著壓縮機(jī)旋轉(zhuǎn)軸端部泄露到大氣中，需要采用不同的軸端密封裝置，以此維持主機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)，減少能源和物料的損耗，以防環(huán)境污染和確保設(shè)備安全及人身安全。離心壓縮機(jī)所使用的密封有三種形式，分別是迷宮密封、機(jī)械密封和浮環(huán)密封。

    1.1迷宮密封

    迷宮密封是依賴密封空腔中的動能耗散過程和節(jié)流間隙中的節(jié)流過程實(shí)現(xiàn)密封。這種密封的結(jié)構(gòu)相對簡單，輔助設(shè)備很少。一般情況下，可以允許壓縮機(jī)內(nèi)部的介質(zhì)微量漏到大氣中，并且僅僅適用于低壓介質(zhì)密封。首先，以空氣為介質(zhì)的離心式壓縮機(jī)大多數(shù)采用通過節(jié)流而減少泄露的迷宮式密封，這是由于空氣不僅是廉價(jià)的，而且是毫無危險(xiǎn)的，其泄漏量僅影響能源的消耗。因此，迷宮密封的主要探究方向是如何增強(qiáng)節(jié)能功能以減少泄露量。合理利用強(qiáng)化節(jié)流效應(yīng)來減少氣體泄漏量的刷式密封，也可以作為改進(jìn)型的迷宮密封。其次，壓縮氮?dú)獾取爸行浴睔怏w的壓縮機(jī)也能夠使用迷宮密封，但是因?yàn)槠鋬r(jià)值比空氣高，所以在有些大型化肥廠中使用氣膜螺旋槽密封，其最終目的是減少能源和物料的損耗。

    1.2機(jī)械密封

    以往，迷宮密封和浮環(huán)被普遍采用，隨著密封技術(shù)的迅速發(fā)展，機(jī)械密封和干氣密封逐漸推廣使用。離心式壓縮機(jī)使用的傳統(tǒng)的浮環(huán)密封正在逐漸被機(jī)械密封所代替，由于機(jī)械密封的泄漏率遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于浮環(huán)密封，這不僅能降低密封油的損耗，而且可降低密封油對工藝回路造成的污染。機(jī)械密封的控制系統(tǒng)和潤滑系統(tǒng)更加簡單，操作更加安全可靠。雖然浮環(huán)密封的成本比機(jī)械密封的成本低，但是從技術(shù)經(jīng)濟(jì)特性角度來分析，其優(yōu)越性是非常顯著的。

    這種類型的密封在低中壓離心式壓縮機(jī)行業(yè)之所以代替浮環(huán)密封，其原因體現(xiàn)在以下兩個(gè)方面：其一，真正克服了浮環(huán)密封內(nèi)部輔助系統(tǒng)復(fù)雜化和泄漏量較大的缺點(diǎn)；其二，在技術(shù)方面相當(dāng)成熟，其安全可靠性和使用壽命不低于浮環(huán)密封的程度。相對于浮環(huán)密封，這種類型密封的內(nèi)泄量逐漸降低。這樣既降低密封油污染工藝回流的危險(xiǎn)性，又減少污油回收設(shè)備的占地面積和重量。其次，這種類型密封的油氣壓差從浮環(huán)密封的1.05MPa提升到0.15MPa-0.30MPa，控制的可靠性提升，系統(tǒng)也變得簡單化。與浮環(huán)密封相比，機(jī)械密封的密封本體投資較大，系統(tǒng)投資降低，設(shè)備總投資相差小，但是更加的安全和維護(hù)費(fèi)用有所減少。

    1.3浮環(huán)密封

    浮環(huán)密封屬于液體密封的一種，其是從固定套筒式油封發(fā)展得來的。浮環(huán)處于轉(zhuǎn)軸上，而封油注入浮環(huán)密封腔后，沿浮環(huán)間隙向外浮環(huán)外側(cè)和內(nèi)浮環(huán)內(nèi)側(cè)泄露。因?yàn)檗D(zhuǎn)子長期處于高速旋轉(zhuǎn)狀態(tài)，流進(jìn)浮環(huán)間隙內(nèi)部的封油，在旋轉(zhuǎn)軸的作用下形成具有較強(qiáng)承載能力的油膜。一方面，這種油膜將浮環(huán)抬起，使軸頸與浮環(huán)之間實(shí)現(xiàn)液體潤滑，從而減少摩擦；另一方面，因?yàn)橛湍こ錆M整個(gè)浮環(huán)間隙，所以能夠有效阻止氣體介質(zhì)向外側(cè)泄露，從而發(fā)揮出密封的作用。浮環(huán)密封是離心式壓縮機(jī)軸端密封的傳統(tǒng)型式之一，至今在各種密封型式仍舊占據(jù)重要的地位。從其整個(gè)發(fā)展歷史來看，該密封是代替迷宮式充氣密封的新型密封。

    2、離心式工作原理干氣密封工作原理

    2.1離心式壓縮機(jī)工作原理

    離心式壓縮機(jī)的主要作用是壓縮氣體，以此達(dá)到人們在生產(chǎn)中的某種需求的目的。工作中，離心壓縮機(jī)通過其葉輪進(jìn)行高速旋轉(zhuǎn)，而且葉輪在旋轉(zhuǎn)中會帶動通管中的空氣進(jìn)行高速旋轉(zhuǎn)，這樣能夠不斷加速通道內(nèi)部的空氣旋轉(zhuǎn)，通過氣理性作用形成一種擴(kuò)壓器。通常，離心式壓縮機(jī)的工作原理是通過其葉輪轉(zhuǎn)動，再產(chǎn)生空氣的推動力。在空氣的作用下，將葉輪及擴(kuò)壓器產(chǎn)生的空氣在流通通道內(nèi)進(jìn)行壓縮，并且合理運(yùn)用離心原則及降速原理等等，把離心機(jī)產(chǎn)生的機(jī)械性能轉(zhuǎn)換為空氣的壓力功能。此外，空氣在擴(kuò)壓器的作用下不斷壓縮的過程中，會使得空氣的流通速度迅速上升，從而造成通道底部空氣加速度減少，而空氣也會降低速度，后方的空氣仍舊是不斷前進(jìn)和擠壓的，這樣就會讓空氣的動量勢能轉(zhuǎn)化為靜態(tài)壓能，最終達(dá)到壓縮空氣的目標(biāo)。

    2.2干氣密封工作原理

    典型的干氣密封結(jié)果主要由五個(gè)部分組成，分別是密封圈、旋轉(zhuǎn)環(huán)、彈簧、彈簧座以及靜環(huán)。旋轉(zhuǎn)環(huán)密封面受到研磨拋光處理后，在其上面加工出具有特殊功能的流體動壓槽。干氣密封摩擦面的槽型中具有代表性的T型槽、單向螺旋等等，在實(shí)際使用中單向旋轉(zhuǎn)槽型可以保證流體通暢運(yùn)行。氣膜具有較強(qiáng)的剛度，在強(qiáng)壓下可以保持其最初的形態(tài)。處于這種情況下，其載荷軸承能力就可以在以往的基礎(chǔ)上把瞬態(tài)工況，或者變動工況期間的長動態(tài)表明基礎(chǔ)的風(fēng)險(xiǎn)減少到最小。一般來說，完善該性能的重點(diǎn)是螺旋槽的內(nèi)泵動效應(yīng)。在整個(gè)干氣密封的過程中，瞬態(tài)工況對離心式壓縮機(jī)而言具有重要的意義，并且這項(xiàng)技術(shù)也是干氣密封的關(guān)鍵。

    3、離心式壓縮機(jī)干氣密封使用過程中的典型故障

    離心式壓縮機(jī)干氣密封使用過程中會受到多種因素的影響，從而出現(xiàn)各種故障影響離心壓縮機(jī)的穩(wěn)定使用。因此，必須要及時(shí)采取有效的措施進(jìn)行完善，將損失控制到最小化，實(shí)現(xiàn)提升企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的目標(biāo)。

    3.1軸承溫度過高

    離心式壓縮機(jī)工作中軸承具有較高的旋轉(zhuǎn)速度，這樣才可以達(dá)到壓縮空氣的目的。但是在高速旋轉(zhuǎn)中往往會出現(xiàn)溫度過高的情況，若不能在第一時(shí)間進(jìn)行處理，就會影響空氣壓縮機(jī)的使用效果，嚴(yán)重的話會導(dǎo)致壓縮機(jī)出現(xiàn)故障，不能正常使用。經(jīng)過大量的實(shí)踐證明，導(dǎo)致軸承溫度過高的情況有四種：其一，壓縮機(jī)運(yùn)行過程中，有關(guān)維修人員沒有做好有效的維護(hù)工作，軸承堵塞流量孔或者堵塞導(dǎo)致孔小，這樣軸承進(jìn)油量相對較少。在運(yùn)行中出現(xiàn)較為嚴(yán)重的摩擦，使溫度不斷上升。其二，潤滑油壓較低，軸承無法得到所有潤滑油的潤滑，進(jìn)油量降低影響軸承運(yùn)轉(zhuǎn)。其三，為降低軸承溫度使用冷卻劑，但是使用量不足，冷卻效果不顯著，從而出現(xiàn)溫度升高的現(xiàn)象。其四，冷卻劑或者潤滑油質(zhì)量不達(dá)標(biāo)，使用中沒有做好相應(yīng)質(zhì)檢工作，導(dǎo)致出現(xiàn)質(zhì)量不合格的油或者摻雜水分等等。使用過程中二者不能充分發(fā)揮所有作用，所以很難實(shí)現(xiàn)降低軸承溫度的目的。

    3.2震動幅度異常

    軸承在離心式壓縮機(jī)運(yùn)作中必須要做好固定處理，軸承運(yùn)轉(zhuǎn)有其固定的振動頻率，但是由于轉(zhuǎn)速較快，所以很有可能會出現(xiàn)轉(zhuǎn)軸速度較高的情況，對壓縮機(jī)的正常工作造成直接影響。一般來說，產(chǎn)生原因有以下三點(diǎn)：其一，壓縮機(jī)安裝不佳，導(dǎo)致壓縮機(jī)機(jī)組精準(zhǔn)度不高，出現(xiàn)安裝失誤的情況，所以壓縮機(jī)前后軸承出現(xiàn)較大的偏差；其二，轉(zhuǎn)子大小及增速器出現(xiàn)變動，這是由于長期運(yùn)轉(zhuǎn)中二者的軸承出現(xiàn)嚴(yán)重磨損，這樣軸承在運(yùn)轉(zhuǎn)中就會出現(xiàn)振動幅度較大的情況；其三，壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，軸襯及軸頸之間的間隙過大，軸承轉(zhuǎn)動中離心力就會對其造成較大的影響，二者出現(xiàn)碰撞，從而導(dǎo)致軸承出現(xiàn)顯著的振動情況。在嚴(yán)重的情況下二者出現(xiàn)過大的磨損，從而造成壓縮機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)發(fā)生異常。

    3.3氣體冷卻出入口溫度過高

    氣體冷卻出入口溫度較高是離心式壓縮機(jī)在運(yùn)行中最常見的問題。因?yàn)樵诶鋮s裝置中的冷卻劑含量較低，使得離心式壓縮機(jī)運(yùn)作中由于溫度較高發(fā)熱，但是離心式壓縮機(jī)無法在機(jī)械升溫的過程中，達(dá)到良好的效果，導(dǎo)致氣體冷卻出入口溫度較高。同時(shí)，氣體冷卻效果不理想，離心式壓縮機(jī)在這種環(huán)境下運(yùn)行，就會由于溫度較高直接啟動機(jī)械保護(hù)系統(tǒng)，切斷其電源而停止運(yùn)轉(zhuǎn)。此外，影響氣體冷卻出入口溫度較高的原因還包括冷卻管之間松動、冷卻管表面積累的污垢等等。

    結(jié)束語

    離心式壓縮機(jī)是石油化工行業(yè)不可缺少的設(shè)備，其自身的優(yōu)勢非常明顯，不僅耐磨、抗腐蝕，而且使用壽命長、價(jià)格合理。但是這種類型的壓縮機(jī)在使用一段時(shí)間后，也會出現(xiàn)各種故障。因此，必須要加強(qiáng)對離心式壓縮機(jī)的檢修和維護(hù)，以降低故障出現(xiàn)幾率。

    作者簡介

    作者簡介：周富俊：男，1973年生，甘肅景泰人，工程師。工作單位：蘭州石化公司公用工程一部，1997年參加工作，一直從事離心壓縮機(jī)運(yùn)行維護(hù)工作。