循环氢压缩机干气密封故障原因分析
时间：2022-09-08 22:55:04 来源：千叶帆 本文已影响人
摘要：某炼油厂加氢裂化装置循环氢压缩机进行干气密封组件更换后，发生密封失效，造成装置停车。通过对干气密封原理和安装人员的技能进行分析，查找到了故障原因，并采取了相应的防范措施，保证了装置的安全平稳运行。
关键词：循环氢压缩机；干气密封；轴套锁紧螺母；防范措施
1.前言
某炼油厂蜡油加氢裂化装置原设计加工量为100万吨/年，后经过扩能改造，装置加工能力提升至130万吨/年。装置反应部分采用冷高分，炉后混氢流程；分馏部分采用脱丁烷塔除硫化氢，减压塔出柴油方案。装置的循环氢压缩机为20世纪90年代美国A-C压缩机厂产品，双売体轴向剖分筒式结构离心压缩机，7级叶轮。循环氢压缩机轴密封由于采用浮环式密封结构，控制系统相对复杂，耗油量大，装置开停车过程中经常因密封油系统波动造成密封磨损泄漏停机。基于以上原因，在2013年7月装置停工检修期间，由FLOWSERVE（福斯）公司负责对该机组进行干气密封改造。
2017年12月20日13时30分，循环氢压缩机干气密封系统的驱动端泄漏气流量和压力突然快速上涨，并很快超过联锁值，循环氢压缩机联锁停机，装置紧急停车。
12月22日2时，某专业公司员工将福斯公司干气密封组件安装完毕。19时20分，启动循环氢压缩机。2018年1月8日，循环氢压缩机干气密封系统的驱动端和非驱动端泄漏气流量和压力有快速上涨趋势。1月10日14时，装置按检修计划停循环氢压缩机。1月11日20时，福斯公司员工拆卸安装密封组件工作完成。1月12日14时18分，启动循环氢压缩机，装置运行平稳。
2.干气密封的基本原理
2.1干气密封的基本原理
干气密封是一种非接触式轴封，外形结构上与机械密封相同，同样由动环、静环、弹簧、密封圈以及弹簧座和轴套等组成。如图1和图2所示，环密封面经过研磨、抛光，并在动环上面加工有流体动压槽。干气密封旋转环以一定的转速（一般大于1000rpm）旋转时，密封气体被吸入动压槽内，由于密封堰的节流作用，進入密封面的气体被压缩，压力升高。在该气体膜压作用下，密封面被推开，与气体静压力、弹簧力形成的闭合力达到平衡。此时，流动的气体在两个密封面间形成一层很薄的气膜（3μm左右），气膜厚度十分稳定，并具有良好的气膜刚度保证密封运转稳定可靠。
2.1干气密封的内部气体流程
如图3所示，主密封气进入密封槽后大部分通过左侧的迷宫密封流进了压缩机的平衡室，只有不到十分之一的气体从右侧通过动环和静环之间的间隙泄漏到排气室，与后一级密封泄漏过来的氮气一起由排出口排去火炬系统。
二级密封气（氮气）与主密封原理相同，进入密封室后大部分气体从左侧的迷宫密封泄漏至左侧的排气室，与主密封气泄漏出来的气体一道从排口排至火炬线，很小部分的的二级密封气从右侧的二级密封动、静环之间的间隙泄漏出进入二级排气室，与隔离气泄漏过来的氮气一起从二级排出口排至大气。
微正压的隔离气（氮气）从隔离腔注入，一部分向左通过迷宫密封流至二级密封排气室，与二级密封泄漏出来的少量氮气一道，从排出口排至大气。另一部分沿轴向窜出，随轴承处润滑油呼吸口排至大气中，以防止外侧润滑油系统的油串入密封系统。
3.干气密封失效原因分析
3.1直接原因
循环氢压缩机一级浮动密封圈异常磨损造成干气密封失效，使驱动端和非驱动端泄漏气流量和压力快速上涨。
3.2间接原因
循环氢压缩机原始设计采用浮环油膜密封，安装时仅对配合轴颈的圆度和圆柱度有要求，对主轴各轴肩定位面的加工精度要求不高。而干气密封要求轴肩定位面的端面跳动应符合GB/T184-1996的3级精度要求，即精度要求为5μm；另外轴肩定位面偏窄，干气密封在锁紧螺母锁死的情况下，造成密封轴套受力变形。
轴肩定位面端面跳动精度偏低，轴肩面偏窄，而安装人员又对轴套锁紧螺母施加了较大的预紧力，两个因素的叠加造成密封轴套变形，直接导致动环端面与主轴旋转轴线的垂直度超差。在机组高速运转时动环和静环出现偏摆，推环随静环偏摆，同时带动一级浮动密封圆快速蠕动；一级浮动密封圈在高压气体的作用下，紧紧贴合在推环外圆，加大了两者之间的摩擦力，浮动密封圈加速磨损，最终导致干气密封失效。
3.3管理原因
2016年7月，装置检修期间，对循环氢压缩机干气密封组件进行了替换，某专业公司对干气密封的产品质量和安装技术掌握有短板。
4.防范措施
4.1规范安装技术
安装时手动旋紧轴套锁紧螺母，减小密封轴套压紧力，避免轴套变形；利用容差带和O形圈保证轴套与主轴的同心度和动环端面旋转轴线的垂直度，满足干气密封的安装技术要求。
4.2干气密封组件替换
将某专业公司干气密封改为由福斯公司修复的两套干气密封。
4.3加强学习校对
深入研究循环氢压缩机干气密封在设计和安装方面存在的问题，利用循环氢压缩机备用转子，全面校核轴肩定位面端面跳动及其他形位公差精度是否符合干气密封的安装要求。
参考文献
[1]郭威，循环氢压缩机干气密封改造故障分析，硅谷，2014年15期
作者简介：崔启福，男，1992年参加工作，2012年7月毕业于辽宁石油化工大学，大专学历。现任辽阳石化分公司炼油厂加氢一车间加氢裂化装置值班长，中石油集团公司技能专家，辽阳石化辽化公司炼油专业技能大师工作室主任。
（作者单位：辽阳石化公司） 相关热词搜索：压缩机，密封，故障，循环，原因，
