干气密封压缩机无氮气条件下的试车探索

李秀东

（山东华鲁恒升化工股份有限公司，山东 德州 253000）

干气密封压缩机无氮气条件下的试车探索

李秀东

（山东华鲁恒升化工股份有限公司，山东 德州 253000）

介绍干气密封的原理，该厂在无氮气情况下，用仪表空气进行压缩机单机试车的方案、效果。

干气密封；压缩机；氮气；仪表空气；试车

山东华鲁恒升化工股份有限公司在新建项目中安装了一台B670－6.0／3.5型酯化循环压缩机。这台离心压缩机组由西安陕鼓动力股份有限公司设计制作，进口流量667.5m3／min，进口压力0.35MPa；出口压力0.6MPa；工作转速8 668r／min。压缩机的轴端密封采用约翰克兰科技（天津）有限公司生产的TM02A型串联式干气密封。干气密封是离心压缩机的一种新型密封。干气密封可节省运行成本，避免不定期的维修以及产品污染（气体被油污染、或者油被气体污染）问题。因为没有密封油系统，因此减少了总重量，节省了占地空间，同时停车时不需要放空，运行时耗功极小。

1 干气密封原理

一般来讲，典型的干气密封包含有静环、动环组件（旋转环）、副密封O形圈、静密封、弹簧和弹簧座（腔体）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环与固定在转子上的动环组件配合，如图1所示。

动环组件和静环配合表面处的气体径向密封有其先进独特之处。配合表面的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，如图2所示。

图1 干气密封结构简图

图2 螺旋槽

随着转子转动，气体被向内泵送到螺旋槽的根部，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间气隙的能力。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。

在动力平衡条件下，作用在密封上的力如图3所示。

图3 动力平衡条件下的压力分布

闭合力Fc是气体压力和弹簧力的总和，开启力Fo是由端面间的压力分布对端面面积积分而形成的。在平衡条件下，Fc＝Fo，运行间隙大约为3μm。

如果由于某种干扰使密封间隙减小，则端面间的压力就会升高，这时，开启力Fo大于闭合力Fc，端面间隙自动加大，直至平衡为止。如图4所示。

图4 间隙减小时的压力分布情况

类似的，如果扰动使密封间隙增大，端面间的压力就会降低，闭合力Fc大于开启力Fo，端面间隙自动减小，密封会很快达到新的平衡状态，见图5。

图5 间隙增大时的压力分布情况

这种机制使静环和动环组件之间产生一层稳定性相当高的气体薄膜，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 我公司开车时的实际情况

由于干气密封的精密和洁净度要求，一般干气密封的安装都是在管线吹扫干净，主机空负荷试车完之后才进行，B670－6.0／3.5这台机组的不同之处是，没有设置试车密封。在油路冲洗循环合格，主机电气仪表具备条件之后，进行了单机试车，各个监控点的温度、振动和位移均正常，不足之处是从干气密封腔与变速箱之间的缝隙处往外飞溅润滑油，并且出口管道也出现了油迹，所以单机试车只进行了20min就停机。当时，干气密封要求的1.0MPa氮气气源还不具备，按照正常程序无法试车。

3 用仪表空气试车情况

为了不耽误工期，多次与干气密封厂家——约翰克兰科技（天津）有限公司沟通联系，提出一些积极性的建议和方法，建议利用现场现有的0.45MPa的仪表空气对压缩机单机试车，该公司同意了这一方案。将正式的干气密封装置进行了安装，调试合格后引入了0.45MPa的仪表空气，经过滤器过滤达到1μm的精度，对线路中的自励式减压阀进行了适当的调整，按照约翰克兰科技（天津）有限公司设计提供的现场控制盘，将压力稳定至0.45MPa后分为三路，其中一路作为主密封气，经流量计进入主密封腔，压缩机运转时，依靠刻在动环端面上螺旋槽的泵送作用，主密封气打开密封端面，同时起润滑、冷却端面的作用，主密封气正常消耗量为1m3／h；另一路作为缓冲气，经孔板限流后进入前置密封腔，进入前置密封腔体内的氮气主要是防止机内介质气污染密封端面，音速孔板控制氮气消耗量；第三路经孔板限流后进入后置密封腔，进入后置密封腔体内的氮气，一部分经内侧迷宫后与向外侧泄漏的主密封气混合，再引至室外放空，另一部分通过外侧迷宫后经轴承放空口放空，这部分气体主要是防止润滑油污染密封端面，音速孔板控制氮气消耗量。

在调整设置完毕，开启润滑油系统，检查各个监控点正常后，开启压缩机，主密封气消耗量在0.85～1.05m3／h之间，缓冲气压力指示0.03MPa，隔离气压力指示0.02kPa，经过连续4h的机械试车，各个监控点的温度、振动和位移均正常，压缩机小负荷试车工作取得圆满成功。

这次试车工作，我们充分利用现场条件，在对干气密封充分熟悉掌握的基础上，勇于探索尝试，提前完成了单机试车任务，为企业在激烈的市场竞争中赢得了时间，占得了先机，对于类似设备的安装试车具有一定的借鉴价值。

Research of Operation Test for Dry Gas Seal Compressor Without Nitrogen

LIXiu－dong
（Shandong Hualu Hengsheng Chemical Co.，Ltd.，Dezhou Shandong 253000，China）

Introduce the principle of dry gas seal，and describe compressor single－equipment test program and the results using instrument air in the absence of nitrogen in the plant.

dry gas seal；compressor；nitrogen；instrument air；test

TH45

B

1003－6490（2012）05－0073－02

2012－06－19

李秀东 （1973－），男，山东陵县人，工程师，在山东华鲁恒升化工股份有限公司乙二醇车间工作。