罗罗压缩机干气密封性能下降的分析

朱金玲 王博 钟利军 何凯云

摘 要：干气密封是大型天然气离心压缩机的重要组成部分，实现压缩机驱动端和非驱动端的工艺气密封作用，本文结合西气东输使用RR压缩机的运行情况，对影响压缩机干气密封性能下降的原因进行了分析，并提出了相应的解决办法，确保了机组的平稳运行。

关键词：压缩机；干气密封；使用寿命

1 引言

天然气压缩机组密封的主要形式有机械密封、碳环密封、迷宫密封、干气密封等。干气密封是干运转、气体润滑、非接触式机械端面密封的简称，现广泛使用在大型天然气压缩机组的驱动端和非驱动端，实现对工艺气进行密封。干气密封也是目前最先进的高速透平压缩机轴端密封型式，是设计院、主机厂和终端用户首选的大机组轴端密封型式。

干气密封主要有以下优点：①端面非接触，使用寿命较长，并且具有很高的可靠性；②密封时的功耗低，对于节约能源具有重要意义；③不需要庞大的密封油系统，占有空间小；④对工艺回路的污染小；⑤运行和日常维护成本低。

基于干气密封的优点，加上天然气压缩机更倾向于可靠性的维修策略，干气密封系统得到了广泛的发展和关注，使其成为当下天然气压缩机的密封主要形式。

2 罗罗压缩机干气密封干气结构

干气密封主要包括动环和静环两部分，动环上刻蚀有螺旋槽图案并随轴一起转动，静环使用了高精度车铣加工的石墨表面（图1）。

3 影响罗罗压缩机干气密封性能的主要因素

3.1 机组转速

当机组正常启动时，动环开始随机组一起转动，动环上的流体动压槽会将沿外径侧的高压密封气体（即干气）泵入动静环之间的密封断面。干氣沿动压槽向槽道的内径方向流动。 由于密封端面的影响，沿着槽道向内径方向的端面压力会逐渐增加。当压力增大到一定程度时，静环被动压推开，在密封断面间会形成一层气膜（1～3 μm）。因此，机组启动成功后应快速越过低速区，防止机组在低速区长时间运行造成干气动环与静环之间摩擦引起干气密封部件损坏。

3.2 密封气是否含杂质

如果密封面之间进入了固体杂质或液滴，就会破坏密封面之间密封工艺气膜的稳定，使正在相对旋转的密封面可能相互接触，造成密封面的损坏，尤其是当液体杂质进入密封面后，导致密封面接触，两个密封面相对旋转的线速度很高，液体杂质中的碳氢化合物瞬间碳化粘在密封面上，使旋转环密封面变形，破坏其密封性能。

3.3 密封气温度的影响

在密封气的水露点和烃露点一定的情况下，密封气的温度越低，饱和水越容易析出。液态的轻烃进入干气密封静环和动环之间的密封面后，容易引起密封面出现划痕。在西气东输的天然气压站，很多压气站的压缩机干气密封放空压差偏大的原因都是因密封气温度低引起。尤其，在压缩机组冬季运行时，天然气进口温度低，气质露点较高经常会引起机组干气密封放空压差偏大，性能下降的情况。这种情况可以通过修改逻辑，关闭压缩机出口干气密封引气阀，导通工艺气经过电加热器流程，对密封气进行加热，提高密封气的温度。

在寒冷地区运行的压缩机机组，天然气经过加热，天然气作为密封气依次经过压缩机厂房、调压、过滤进入压缩机驱动端和非驱动端，工艺气温度降幅较大，导致密封气析出水的可能性较大。一般需要保证密封气供入到干气密封内的温度高于45℃，此种情况，必须合理设置电加热器温度，在密封气管线外部缠绕电伴热和保温棉，并考虑密封气经过调压后导致密封气温度降低等实际问题，减小密封气在冬季运行时温度过低导致干气密封性能下降的情况。

3.4 辅助密封的影响

在天然气压缩机内部，辅助密封（仪表风供气）与干气密封配套工作。辅助密封可以防止润滑油进入到干气密封和阻挡密封气进入润滑油箱。因此，对于辅助密封的仪表风品质也很重要，仪表风供气需依次经过空气压缩，冷却、前置过滤器过滤空压机机油，干燥剂除水、后置过滤器过滤干燥剂粉末。一般情况下，仪表风的水露点需在-25℃以下，高于-25℃时严禁启机。当干燥剂粉化时，仪表风中易混入较多粉末损坏干气密封。

4 总结

本文从干气密封的工作原理、结构，分析了造成干气密封性能下降，以及损坏的主要原因，并提出了应对措施，对延长机组干气密封使用寿命提供了一些参考。干气密封是压缩机运行的重要组成部分，在压缩机运行中，干气密封损坏可能导致的风险最大，故障可能导致压缩机的毁灭性的损坏。在压缩机日常运行中，应重点关注干气密封的运行情况，及时对机组的工艺状况进行调整，使干气密封运行在最佳工况。

参考文献：

[1]郭刚.西气东输管线天然气压缩机组的运行管理探讨[J].燃气轮机技术，2006（03）.