氨壓縮機(jī)機(jī)封泄露原因分析與改進(jìn)

1、某大型合成氨裝置中，氨壓縮機(jī)由意大利新比隆設(shè)計(jì)制造，其密封系統(tǒng)中的一軸端密封，采用單端面和雙端面組合型機(jī)械密封。1994 年 10月檢修后，由于操作指標(biāo)、設(shè)計(jì)裝配間隙、備件、檢修質(zhì)量等原因，引起機(jī)械密封多次泄漏。此前機(jī)組運(yùn)行穩(wěn)定，密封良好。一、氮壓縮機(jī)密封系統(tǒng)的組成（圖 1）1密封供油部分由油泵打出的高壓油，經(jīng)調(diào)壓器調(diào)節(jié)后，以高于參考?xì)饧s 0.6MPa 的壓力進(jìn)入機(jī)械密封，之后分兩路，一路通到燈籠環(huán)與殼體形成的環(huán)形槽中，將燈籠環(huán)連同輔佐機(jī)械密封靜環(huán)一起推到左面位置，使動(dòng)靜環(huán)分開（圖 2）。另一路進(jìn)入主機(jī)械密封腔室，這路油絕大部分直接從腔室頂部流出，作為主機(jī)械密封潤(rùn)滑、沖洗、冷卻用。2軸端密封部

2、分軸端密封采用伯格曼生產(chǎn)的 HD1/142影下長(zhǎng)大的，你說你有沒有躲在被窩里看書？”“沒有，有也沒有那么夸張Kb1 型機(jī)械密封，主密封為雙端面機(jī)械密封，輔佐密封為單端面機(jī)械密封。正常運(yùn)行中，依靠系統(tǒng)供給的密封油，在主機(jī)械密封動(dòng)靜環(huán)端面形成一層極薄的油膜，將被壓縮氣體封住。在停車并停密封油時(shí)，燈籠環(huán)在左面氣體壓力和靜環(huán)彈簧推力作用下，被推到右面位置，輔佐機(jī)械密封動(dòng)靜環(huán)緊密貼合，起密封作用，有效保證了軸端機(jī)械密封各種工況下均能可靠。3污油分離脫氣部分進(jìn)入主機(jī)械密封腔室的油中，有極少部分穿過主機(jī)械密封內(nèi)側(cè)靜環(huán)和動(dòng)環(huán)密封端面進(jìn)人參考?xì)鈧?cè)的 B 腔（圖 2），同被密封氣混合。這部分油又流入 A 腔，從

3、A 腔底部排出，經(jīng)油氣分離后進(jìn)入脫氣槽，加熱脫除污油中的氨氣之后，流入主油箱循環(huán)使用。二、運(yùn)行情況回顧及分析1運(yùn)行回顧影下長(zhǎng)大的，你說你有沒有躲在被窩里看書？”“沒有，有也沒有那么夸張1994 年 10 月檢修后正常開車，幾天就發(fā)現(xiàn)機(jī)械密封泄漏，潤(rùn)滑油回油中有氨味。經(jīng)檢查，主機(jī)封沖洗油的回油溫度明顯低于另一端。泄漏原因?yàn)橹鳈C(jī)封動(dòng)環(huán)不能隨軸同步轉(zhuǎn)動(dòng)，動(dòng)環(huán)內(nèi) 0形圈失效。后解體換下機(jī)封發(fā)現(xiàn)，主機(jī)封動(dòng)環(huán)鎖緊套防松螺釘未上緊，松動(dòng)退出，機(jī)封軸套上的動(dòng)環(huán)內(nèi) O 形圈已磨平。更換機(jī)封后開車，運(yùn)行約10 天又發(fā)現(xiàn)主機(jī)封泄漏，壓縮機(jī)回油有氨味，現(xiàn)場(chǎng)檢查沒發(fā)現(xiàn)異常。分析主動(dòng)環(huán)為雙端面，冷卻油回油溫度近 80，所

4、以推斷動(dòng)環(huán)的實(shí)際溫度較高，其內(nèi)部使用的 O 形圈應(yīng)當(dāng)耐高溫。查機(jī)封原產(chǎn)廠家德國(guó)伯格曼與新比隆的備件，同樣用于主動(dòng)環(huán)內(nèi)的 O 形圈，伯格曼備件橡膠 O 形圈外帶氟化乙丙烯套。用帶套 O 形圈換裝后開車，運(yùn)行 9 個(gè)月發(fā)現(xiàn)機(jī)封泄漏，潤(rùn)滑油回油中有氨味，現(xiàn)場(chǎng)檢查輔佐機(jī)封污油溫度較高。運(yùn)行到 1996 年 3 月發(fā)現(xiàn)污油回油顏色變深，且量增大，造成部分油內(nèi)漏至壓縮機(jī)內(nèi)。為此，將油氣壓差由 0.63MPa 調(diào)為影下長(zhǎng)大的，你說你有沒有躲在被窩里看書？”“沒有，有也沒有那么夸張0.46MPa，使回油量減少，油不再內(nèi)漏。后利用全廠停車機(jī)會(huì)更換機(jī)封，發(fā)現(xiàn)主動(dòng)環(huán)有約 0.5mm的斷口；軸套內(nèi)和靜環(huán)內(nèi) O 形圈老

5、化，其中主機(jī)封內(nèi)側(cè)靜環(huán)斷裂及靜環(huán)內(nèi)的 O 形圈有約 6mm 長(zhǎng)的斷口；輔佐機(jī)封動(dòng)環(huán)與軸套發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，使軸套上的臺(tái)階磨損；輔佐機(jī)封動(dòng)環(huán)有裂紋。2分析經(jīng)分析機(jī)封泄漏的原因?yàn)椋河捎趬壕o套壓緊力不夠或壓緊套運(yùn)行中有松動(dòng)，造成輔佐機(jī)封動(dòng)環(huán)與軸套發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)。一方面使軸套過熱，加速了 O 形圈老化，另一方面使機(jī)封腔室溫度升高，動(dòng)環(huán)過熱產(chǎn)生裂縫，再者機(jī)封腔室溫度升高也加速主機(jī)封內(nèi)側(cè)靜環(huán)老化斷裂。引起工藝氣體泄漏的主要原因?yàn)橹鳈C(jī)械密封動(dòng)環(huán)斷裂。這是由于新機(jī)封彈簧壓力大，機(jī)封配合面產(chǎn)生的摩擦熱也較多，使沖洗油回油溫度高達(dá) 90（設(shè)計(jì) 85報(bào)警，90停車）。正常運(yùn)行中發(fā)生泄漏工藝氣體的可能原因還有：機(jī)械密影下長(zhǎng)

6、大的，你說你有沒有躲在被窩里看書？”“沒有，有也沒有那么夸張封組件同壓縮機(jī)殼體端面密封墊漏；主動(dòng)環(huán)內(nèi) O形環(huán)失效；主動(dòng)環(huán)斷裂；軸套內(nèi) O 形圈失效。從實(shí)際情況看，主動(dòng)環(huán)內(nèi) O 形環(huán)失效及主動(dòng)環(huán)斷裂是主要原因。3設(shè)計(jì)條件與使用條件的主要差異設(shè)計(jì)條件為密封氣壓力 0.13MPa（實(shí)際0.350.6MPa ）， 沖 洗 油 壓 0.43MPa （ 實(shí) 際0.951.1MPa）。密封油氣壓差 0.3MPa（實(shí)際0.6MPa）。這些差異使機(jī)械密封的端面比壓增加，磨損加劇。加大了靜環(huán)、軸套和動(dòng)環(huán)內(nèi) O 形圈兩側(cè)的壓差，使 O 形圈條件變差，使用壽命降低。在現(xiàn)行工藝條件下，要使機(jī)封條件符合密封氣壓力的設(shè)計(jì)條

7、件（0.13MPa）是難以實(shí)現(xiàn)的，即使將二段入口（壓力 0.75MPa）通往補(bǔ)償氣管的閥門全關(guān)，從理論上講，補(bǔ)償氣管內(nèi)壓力也應(yīng)在0.16MPa 以上（一段入口壓力 0.16MPa）。但補(bǔ)償氣管壓力太低，會(huì)使下面氣體難以保證一定的流量：補(bǔ)償氣腔氣體（B 腔）一密封油端迷宮密封泄漏一參考?xì)馇粴怏w（A 腔）一污油捕集氣的油影下長(zhǎng)大的，你說你有沒有躲在被窩里看書？”“沒有，有也沒有那么夸張氣分離一限流孔板一壓縮機(jī)一段入口。保證這些氣體有一定流量的主要作用是使內(nèi)漏的少量密封油，通過污油回油管順利地回到污油捕集器，特別是冬季氣溫較低時(shí)，避免油在污油管道內(nèi)聚集。所以在目前工藝條件下，不宜將補(bǔ)償氣管線壓力調(diào)得

8、太低。4主機(jī)械密封核算過程從略，其結(jié)果如表 1。計(jì)算后可知，由于該機(jī)封的平衡程度較高，密封氣體及密封油壓力雖比設(shè)計(jì)值升高，使機(jī)封端面比壓有所升高，但量不大，大氣端增加0.061MPa，工藝氣端增加 0.032MPa。所以對(duì)機(jī)封安全運(yùn)行的影響也不應(yīng)太大，主要問題是機(jī)封的彈簧比壓太大，造成機(jī)封的端面比壓過大，運(yùn)行中密封端面產(chǎn)生大量的摩擦熱，使雙端面動(dòng)環(huán)過熱產(chǎn)生裂紋。動(dòng)環(huán)過熱，其熱量又傳遞給軸套，軸套溫升太大時(shí)，會(huì)將動(dòng)環(huán)脹裂。所以只要解決動(dòng)環(huán)過熱問題，機(jī)封軸套也不會(huì)過熱。三、機(jī)械密封的改進(jìn) 1采用天津鼎名密封影下長(zhǎng)大的，你說你有沒有躲在被窩里看書？”“沒有，有也沒有那么夸張有限專利技術(shù)，將接觸式機(jī)械

9、密封改為流體動(dòng)壓非接觸式螺旋槽端面密封。將圖 2 中動(dòng)環(huán)、靜環(huán)和靜環(huán)座重新設(shè)計(jì)制作；將圖 2 中 O 形圈材料改用耐油硅橡膠，尺寸重新設(shè)計(jì)制作，以便提高壓縮率；經(jīng)測(cè)定將主機(jī)封動(dòng)環(huán)與軸套的間隙由0.2mm 增大為 0.3mm，不影響動(dòng)環(huán)的徑向定位和動(dòng)環(huán)內(nèi) O 形圈的正常，徑向定位靠動(dòng)環(huán)內(nèi)帶套的O 形圈。2將沖洗油導(dǎo)流環(huán)內(nèi)徑車大 3.5mm，使導(dǎo)流環(huán)與動(dòng)環(huán)直徑間隙增大為 6.5mm，減少動(dòng)環(huán)攪拌沖洗油發(fā)熱。3組裝時(shí)注意螺旋槽旋向，導(dǎo)流環(huán)出油及進(jìn)油口不得裝反。4改進(jìn)后運(yùn)行，要求將平衡管上與二段人口相連的閥門盡量關(guān)小，以降低被密封氣體的壓力；調(diào)節(jié)密封沖洗油回油副線閥門開度，控制進(jìn)回油溫度差在 2030之間，保證沖洗良好；密封回油管裝直讀式壓力表和溫度計(jì)，以便隨時(shí)對(duì)影下長(zhǎng)大的，你說你有沒有躲在被窩里看書？”“沒有，有也沒有那么夸張密封狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)；密封進(jìn)油壓力與被密封氣體的壓力之差（油氣壓差）調(diào)整至 0.3 士 0.05MPa；密封油氣壓差的控制至關(guān)重要，高報(bào)警值0.35MPa，低報(bào)警值以及輔佐油泵自啟動(dòng)值0.15MPa，主機(jī)停機(jī)聯(lián)鎖壓力 0.1MPa；壓縮機(jī)的振動(dòng)、位移應(yīng)在允許范圍之內(nèi)，盡量避免出現(xiàn)帶液氮、喘振等惡劣工