干气密封的选型及故障分析

50机械装备Mechanized Equipment2017年1月下

干气密封的选型及故障分析

杨 洋，赵 帅，孟凡禹

（沈阳鼓风机集团股份有限公司，辽宁 沈阳 110869）

摘要：离心压缩机的泄漏是影响压缩机性能的重要因素，因此压缩机密封设计非常重要。压缩机密封的选择要根据压缩机的介质、温度和压力等因素来考虑。被压缩介质为有害、不安全介质时，应选用安全可靠的干气密封。基于此，文章阐述干气密封的原理，介绍干气密封的选型，对干气密封运行中出现的故障进行分析。

关键词：干气密封；选型；故障分析

中图分类号：TH136 文献标志码：A文章编号：1672-3872（2017）02-0050-01

1 干气密封的原理

典型的干气密封包含了静环、动环组件（旋转环）、副密封O形圈、静密封、弹簧和弹簧座（腔体）等。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环与固定在轴上的旋转环（动环组件）配合。

随着旋转环转动，气体被向内泵送到螺旋槽的根部，并在动、静环配合面间形成气膜，根部以外的一段无槽区称为密封坝。密封坝对气体流动产生阻力作用，增加气体膜压力。该密封坝的内侧还有一系列的反向螺旋槽，这些反向螺旋槽起着反向泵送、改善配合表面压力分布的作用，从而加大开启静环与动环组件的能力。反向螺旋槽的内侧还有一段密封坝，对气体流动产生阻力作用，增加气体膜压力。配合表面间的压力使静环表面与动环组件脱离，保持一个很小的间隙，一般为3μm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启压力相等时，便建立了稳定的平衡间隙。

这种机制将在静环和动环组件之间产生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、不易磨损，延长了使用寿命。

2 干气密封的选型

干气密封可分为单端面干气密封、双端面干气密封、串联式干气密封三种。当工艺气压力低并无毒害时，一般选用单端面密封。此密封一般应用于氮气、空气、二氧化碳等压缩机中。此种密封允许工艺气体轻量泄露。当工艺气有毒害时，不允许气体泄漏；且工艺气压力为中低压时，一般选用双端面密封。此种密封一般用在富气、氯气、混合冷剂等压缩机中。

当工艺气有毒且压力高，或者工艺气易燃易爆时选用串联式干气密封。此种密封一般用在氢气、氨气、天然气等压缩机中。选用时，需根据用户使用场所及条件等因素决定，必须保证无安全隐患。

3 干气密封常见故障分析处理

干气密封常见故障有：一级放空差压或放空量增大、二级放空差压或放空量增大、一级放空导淋有油或其他液体排出、二级放空导淋有油或其他液体排出。

1）一级放空差压或放空量增大。①一、二级级间梳齿磨损，导致二级缓冲气更多的通往一级放空。判断此问题时，可在机组停机状态下短时间中断二级密封气源，看一级放空差压变化情况；②静环座后端O型圈有卡涩现象，可通过憋压法（一级放空处有一憋压阀门）瞬间憋压解决，不需更换干气密封；

③一级密封动静环磨损严重或损坏，必须更换干气密封。

2）二级放空差压或放空量增大。①隔离气密封效果变差，需对隔离气密封进行检查处理。如：隔离气密封组件碳环间隙变大、碳环有磨损或损坏等情况发生；②二级密封动静环磨损严重或损坏，造成二级密封气源大量从二级密封处泄漏。这种情况和一级密封组件故障一样，需要更换此套干气密封。

3）一级放空导淋有油或其他液体排出。若出现油及其他液体，说明二级密封组件有油存在，二级密封动静环因不能打开而损坏。排出来的油也一定是从润滑油中串到二级密封内部，再从一级放空排出；部分油还会进入一级密封组件里，造成一级密封失效。若有液体排出，可能是一级放空失效，导致工艺气（本身带液）从一级放空泄漏出来；也可能是二级缓冲气带液造成，需更换整套干气密封组件。

4）二级放空导淋有油或液体排出。二级放空有油排出，最有可能的原因是隔离气隔离油的效果不好，随着油气带入二级放空。若二级放空导淋有少量油排出是正常的，但量不能多，少量存油时间也不能太长，否则将会带入二级密封动静环之间，造成二级密封失效。二级放空有液体排出，可能是二级密封气有带液现象，同时也可能是隔离气带液造成。需更换整套干气密封组件，包括隔离气密封组件。

4 引起干起密封故障的原因

1）导致密封损坏原因：①开停车程序，进油或低转速摩擦；

②机组反转致动、静环干磨；③材质选取不适合机组工况的运行要求；④盘车转速过高导致密封损坏。

2）系统进油原因分析：①在启动油系统之前未通入隔离气；②机组突然停车，密封气及隔离气突然中断，油系统未及时停止；③全厂晃电，油系统和密封气系统均停止，但晃电过程中高位油箱的油还继续往机组提供润滑油，导致油进入密封系统；④隔离气密封组件密封效果变差或损坏，导致油进入干气密封系统。

3）系统带液原因分析：①氮气系统带液，仅可能发生在启动过程中，仅此时使用氮气作为密封气，正常开车过程不使用。目前还未因氮气系统带液而出现问题；②停车过程中，机组密封气使用压缩机出口工艺气。机组停车，压力降低，温度下降。当温度下降至氨含量露点温度条件，产生液化现象，导致整个干气密封带液。

5 结束语

干气密封是一个容易损坏及失效的部件，为延长其使用寿命，在设计选型时需要求厂家选择正确材料；对用户需要其严格按照操作说明执行，工程条件符合其运行条件。

参考文献：

[1]莫才颂,林荣雄.应用干气密封解决炼油厂富气压缩机密封泄漏

的研究[J].流体机械,2010,38(5):48-51.

[2]贺威,陶冶,冯海林,等.干气密封系统遭受油污染的原因分析

及措施[J].风机技术,2011(5):78-79.

（收稿日期：2017-1-20）

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作者简介： 杨洋（1986-），男，湖北广水人，助理工程师，研究方向：离心压缩机的设计研究。