合成气压缩机干气密封损坏原因分析及措施侯锁成崔志强

合成气压缩机干气密封损坏原因分析及措施侯锁成崔志强
发布时间：2023-07-04T09:08:31.616Z 来源：《中国科技人才》2023年8期作者：侯锁成崔志强
[导读] 甲醇合成压缩机主要用于以煤或者天然气为原料合成甲醇时对合成气进行增压以保证甲醇制备所需条件的一种设备。

合成压缩机作为制备甲醇的核心设备，一旦停机将会影响全线生产。

实践表明，导致甲醇合成压缩机停机常见且主要原因为密封失效。

干气密封作为现场主流、新型的密封方式，与传统接触式机械密封相比具有极大的优势[1]。

干气密封失效严重制约着甲醇合成反应的正常连续运行，轻则造成设备停机抢修，重则导致整个工厂停工。

因此，针对甲醇合成压缩机干气密封失效的原因分析并针对性的提出技术改造措施对于保证甲醇合成具有重大意义。

本文针对合成气压缩机在运行中发生干气密封损坏，分析故障原因，并提出处理方案，保证了合成气压缩机组长周期安全运行。

内蒙古久泰新材料有限公司内蒙古自治区呼和浩特市 010000
摘要：甲醇合成压缩机主要用于以煤或者天然气为原料合成甲醇时对合成气进行增压以保证甲醇制备所需条件的一种设备。

合成压缩机作为制备甲醇的核心设备，一旦停机将会影响全线生产。

实践表明，导致甲醇合成压缩机停机常见且主要原因为密封失效。

干气密封作为现场主流、新型的密封方式，与传统接触式机械密封相比具有极大的优势[1]。

干气密封失效严重制约着甲醇合成反应的正常连续运行，轻则造成设备停机抢修，重则导致整个工厂停工。

因此，针对甲醇合成压缩机干气密封失效的原因分析并针对性的提出技术改造措施对于保证甲醇合成具有重大意义。

本文针对合成气压缩机在运行中发生干气密封损坏，分析故障原因，并提出处理方案，保证了合成气压缩机组长周期安全运行。

关键词：压缩机；干气密封；损坏；原因分析；措施
1干气密封失效问题及原因分析
1.1干气密封存在的问题分析
干气密封一次气泄露量是对甲醇合成压缩机密封效果反应的主要参数。

当设计测得的一次气泄露量高出限值时，在相关联锁控制系统的作用下会控制压缩机停机运行。

甲醇合成压缩机干气密封发生故障主要存在的问题可归纳如下：
1）高压缸干气密封失效次数远大于低压杆的失效次数；
2）干气密封在设计初期的使用寿命一般为5年，但是在实际生产中仅能够使用一年；
3）干气密封在冬季发生故障的概率明显高于其他季节[3]。

1.2干气密封失效的主要原因分析
具体阐述如下：
1）导致甲醇合成压缩机发生第一种失效形式的主要原因为高压缸转子的轴向推力过大。

深度分析可知：由于高压缸平衡盘功能失效是导致其轴向推理过大的主要原因。

因此，需要从甲醇合成器压缩机高压缸平衡盘梳齿的密封、返回气进入高压段入口壁以及返回管线等环节对其进行技术改造。

2）导致甲醇合成压缩机发生第二种失效形式的主要原因为污垢进入密封面（密封气供气不足、密封梳齿间隙增大、平衡管阻塞）、供气气源自身污染（密封气源未经过处理、火炬气倒流）、干气密封进液（供气管无伴热保温、正常运转中节流带液、压缩机启动时冷凝、紧急停车造成反流带液、隔离氮气中断）、频繁开停车、干气密封反转等[4]。

2干气密封损坏现象
2021年5月，在运行期间，前系统紧急停车，干气密封气源压力（PI15325）由6.1MPa降至5.7MPa，此过程一直使用的是高压氮气作为气源，压力指示（PI15333）持续降低并大幅度波动。

PI1533降至低联锁值50kPa，3s后机组跳车。

机组跳车后，驱动端及非驱动端泄漏气压力恢复正常，从趋势看，干气密封驱动端泄漏量无明显异常。

随后尝试冲转开车，因驱动端一级泄漏气压力低联锁触发停车并重复跳车前趋势，基本上判断驱动端干气密封出现问题。

机组转入工艺置换，准备更换干气密封。

3密封拆解情况
委托专业维修厂家对干气密封进行解体检查，结果如下：（1）拆一、二级弹簧座连接螺栓。

因安装时螺栓涂有螺纹锁固胶，先使用热吹风机吹热，再拆卸取出卡圈。

将二级弹簧座拿开后，发现二级静环密封面有磨损，二级推环处于卡死的状态。

将动环、推环及“O”型圈逐个拿出，擦洗“O”型圈后检查发现，“O”型圈不光滑、有伤痕；不装“O”型圈，用推环反复压弹簧，反弹良好，各弹簧目测也完好，二级摩擦副端面有明显接触运转痕迹，推环卡死，静环无追随性。

拆解静环后，可见二级静环“O”型圈表面磨损，弹簧座滑移面有磨痕。

（2）再
拆一级密封，各处都比二级情况稍好，但“O”型圈也有伤痕且轴向滑动不良。

一级静环摩擦副端面有明显接触运转痕迹，痕迹分布整个端面；一级泄漏气通道可见石墨粉末。

图1二级密封端面
4原因分析
4.1拆解初步判断分析
根据拆解密封的情况，二级推环密封圈卡死、二级密封端面脱开（见图1），导致一级泄漏至二级端面排出，是引起一级泄漏气压力低联锁跳车的主要原因。

4.2二级推环卡死
造成二级推环卡死，主要是“O”型圈磨损以及一、二级摩擦副端面运转接触磨损，石墨粉末等杂质堆积在弹簧座滑移面处。

随着现场工艺波动、机组振动、机组轴位移等情况，推环密封“O”型圈与弹簧座滑移面发生相对运动。

在石墨粉等固态颗粒杂质的作用下，摩擦力增加，弹簧座滑移面粗糙精度降低。

4.3机加工精度低
机加工精度较低，相关零部件几何精度、形位公差偏大，造成相关配合垂直度尺寸、表面粗糙度超标。

在运行期间，零件之间不同心以及表面粗糙，加剧“O”型圈表面精度降低。

滑动表面的粗糙度是影响“O”型圈表面摩擦与磨损的直接因素。

表面光洁，摩擦与磨损就小，所以往往要求滑动表面的粗糙度数值要低。

4.4密封转动件与定位面磨损
该密封一级、二级摩擦副端面同时磨损，分析可能的原因是密封转动组件的定位面精度下降、垂直度降低，造成密封转动组件不能精准定位，密封转动件与定位面间有相对运转。

从拆解下的密封可见，压紧套外端面可见明显运转磨损痕迹。

该密封采用锁紧背冒作为定位原件，多次装拆都会对其进行敲击，导致工件变形，定位面精度下降。

5解决及防范措施
（1）“O”型圈采用进口备件。

针对二级推环“O”型圈磨损的情况，使用美国杜邦公司生产的密封圈，保证其使用寿命。

（2）提高机加工精度。

干气密封弹簧座滑移面、压紧套外端面的表面粗糙度不低于0.4，形位公差不低于5级精度。

修复干气密封时，对其进行返修处理。

（3）保证安装质量。

安装干气密封时，必须严格按照图纸尺寸进行复测，同时检测密封定位面精度，保证定位面粗糙度不大于0.8，垂直度不低于5级精度。

（4）改造流体旋转槽。

该密封主体结构为双旋向流体动压槽，抗波动能力差，气膜不稳定。

因此，将双旋向流体动压槽改为单旋向螺旋槽，提高了抗波动能力和气膜稳定性。

（5）增大过滤面积。

原干气密封进气过滤面积小，气膜稳定性差。

现增大过滤面积，增加过滤器的长度，满足使用要求。

6结语
压缩机为甲醇合成反应的核心设备，在实践生产中该设备由于种种原因导致其出现干气密封结构损毁的第一种失效形式和干气密封部件磨损或开裂的第二种失效形式会直接造成甲醇合成气压缩机停机，进而影响生产效率。

本文针对合成气压缩机干气密封损坏情况进行优化处理，避免了机组反复停车对生产系统影响，同时大幅降低机组检修的频率和维修成本，实现合成气压缩机组长周期运行目的[4]。

参考文献
[1]张成,代晓鹏.HT⁃L合成工段压缩机组控制系统的升级改造与利用[J].氮肥与合成气,2018,46(8):14⁃17.
[2]王邦旭.甲醇装置合成气压缩机干气密封泄漏原因及处理[J].大氮肥,2014,37(6):386-390.
[3]范喜频,张英,解利芹,等.甲醇合成气压缩机干气密封故障及改进[J].河北冶金,2013(7):61-63.
[4]王凯.甲醇合成气压缩机干气密封损坏及改造分析[J].山西化工,2020,40(6):3.
[5]贾瑞宝.甲醇合成气/循环气压缩机干气密封系统运行维护的探讨[C]//中国化工学会,全国化肥工业信息总站,2013.。