氨冷冻压缩机密封系统改造研究

贾洪艳

摘 要：本文通过对氨冷冻压缩机密封系统存在的问题的研究，针对存在的问题对系统进行改进，经过改造后的氨冷冻压缩机密封系统比改造前工作性能更好，运行也更平稳，在保证液氨质量的同时还降低了密封成本。

关键词：氨冷冻压缩机；密封；改造；效果

105-J是未经改造的氨冷冻压缩机，它的制冷功能主要是由中间的双缸迪拉瓦压缩机提供的，105-J的工作原理是利用油作为密封介质，采用机械浮环组合式密封，其结构组成有内、外浮环、防转销和密封圈等。

该装置的最大缺点是运行时间较长，从而导致压缩机的密封性能下降，严重时还会出现漏油现象，这不仅会产生不必要的油浪费，还会严重影响氨产品的质量。

后来通过改造将原来的用油做介质的机械密封改为国产的双端面串联式干气密封，到目前为止已经运行了将近半年，密封良好、系统运行平稳，改造取得了预期的效果。

1 氨冷冻压缩机原机械密封存在的问题

105-J利用机械浮环进行密封。在运行过程中，密封油会沿着浮环间的缝隙向内、外浮环泄漏，在汽轮机的高速运转下，泄漏到浮环间隙内的密封油会形成一层油膜，这层油膜不仅起到润滑剂的作用，同时还可以防止气体介质的外漏，达到密封的效果。

但由于系统自身的设计缺陷，使得密封油会大量泄漏到大气中，系统便会停止运行。

1.1 内泄漏油量较大

由于系统内泄漏油，使得大量密封油白白浪费掉，每次启动压缩机的油箱都需再加 4～5 桶油，而且在系统正常工作的情况下，用来控制油气分离的装置经常会出现问题，消耗油特别快，即使通过严查修理后会有所好转，但过不了多久又会出现同样的问题，没有从根本上解决。

1.2 大量的油进入氨冷冻系统

大量的油进入氨冷冻系统，不仅影响了氨气的质量，还使得密封系统的闪蒸效果降低，从而导致蒸出的氨气温度和流量达不到理的效果，最终降低冷冻效果。

2 干气密封的结构性能及选型[ 1 ]

2.1 结构和性能

干气密封与机械密封的结构构造没有很大的差别，两者最主要的区别是，前者新增添了一些机械密封所不具有的浅槽，在机组运行过程中，气体进入浅槽中并受到压缩，这部分压缩的气体会导致局部高压，从而开启密封面，实现非接触状态下的密封。干气密封结构具有如下性能特点：

1）使成本费和维修费大大减少

2）防止了氨的污染，提高了氨产品质量

3）减少了密封气体的泄漏

4）机组运行消耗的能量减少

5）机组运行平稳可靠

2.2 选型

105-J 高、低压缸原密封是机械浮环组合密封，其轴向可利用空间非常有限，若将干气密封设计为常用结构，势必对原机组轴承部位结构进行较大改动，同时因原密封油和润滑油是由同一油路进入机内，所以不能将进密封油路与轴承密封油路分开。

为了不对机组轴承及腔体结构作大的改动，最后确定采用只需要 1个密封气入口，带隔离气的双端面串联式干气密封。改造只需要在高、低压缸轴承上壳体上加工密封气进口，密封气为压缩机出口气氨。除此之外机组结构不需要作任何改动，避免了不必要的风险。

3 采取的措施[ 2 ]

在大检修期间，经过二十多天努力对105-J密封系统进行了改造。

3.1 压缩机本体的改造

1）转子的改造。将转子端部的轴径进行改造，使其能与干气密封更好地配合，达到较理想的密封效果。另外，经过改造后，要对转子的各项性能指标进行检测，确保改造成功。

2）轴承的改造。改造前机组的高、低压缩缸的径向轴承承载能力差，使得机组运行不稳定。而通过对轴承结构的改造大大提高了压缩缸的径向轴承的承载力。

3）轴端密封的改造。系统的端部密封方式由原来的机械密封改为密封效果更好，运行更稳定的串联式干气密封，保证系统安全高效的运转。

4）缸体的改造加工。由于系统的密封方式改为了串联式干气密封，为实现密封气体的供给，需要在高、低压缸缸体的两端各设置一个密封孔。

3.2 机组油系统的改动

1）油泵汽泵改电泵。改造前机组油系统的油泵主要是汽泵，它需要在较高的压力下才能工作，但实际运行过程中很难保证稳定的压力，虽然可以通过提高泵的转速来保证出口压力，但是高转速会使泵产生剧烈振动，不利于机组安全稳定的运行。所以把汽泵改为电泵。

2）新增高位油槽。由于油泵改为了电泵，因此需要持续稳定的电压确保油泵正常工作，为避免出现断电和电力不足等情况，需要在油泵出口处设置一个高位油槽。

4 结语

氨冷冻压缩机由机械浮环组合密封改为标准的串联式干气密封后，运行平稳，密封效果好。

干气密封不仅能优化液氨的质量，还能降低密封的固定成本和维修费用，同时，较好的密封性避免了氨气泄漏给环境造成的不良影响。改造后的氨冷冻压缩机密封系统操作简单密封性好，有较好的经济效益和环境效益。

参考文献：

[1] 辛顺，孙旭.压缩机干气密封基本原理及系统配置分析[J].中国造船，2008，49（22）.

[2] 朱立新.丙烷压缩机干气密封的改造[J].化工设备与防腐蚀，2004，7（5）.