离心式压缩机干气密封系统常见故障分析

摘 要：近年来压缩机的应用领域不断扩宽，离心式压缩机作为其中重要的机型，在制冷、石油、天然气等国民经济命脉产业中得到广泛的应用。随着离心式压缩机的普及，其故障出现频率也大幅上升。离心式压缩机功率极大，超高的转速会使密封泄露事故发生时造成严重生产事故。本文针对普遍应用于压缩机密封的方法-干气密封，通过对离心式压缩机组干气密封的常见故障进行总结和分析，提出了相应的处理方法和应对措施，通过这些方法，有利于预防机组故障的发生，保证核心设备长周期安稳运行。

关键词：离心式压缩机;干气密封系统;故障分析

0 引言

离心式压缩机在制冷、石油、天然气等国民经济命脉产业中有着广泛的应用。由于应用领域的特殊性，尤其在压缩易燃易爆等危险气体时，要求压缩机体必须保持极高的密封性。根据非接触式干气密封不受PV值限制的特性，特别适合于高速、高压条件下大型离心压缩机的密封，干气密封泄不仅漏量少、且运行功率小，操作维修简单、因此该方法在压缩机中已经得到普遍的使用。本文对干气密封系统中常见的故障进行了归纳分析，结合实际故障案例给出合理解决方案，对干气密封系统的稳定性做出后援保障。

1 干气密封系统原理及特点

1.1 系统原理

干气密封系统主要依赖的工作原理是动压效应。它是一种无接触的轴封方法，是在螺旋槽端面实现的密封。干气密封将密封时的接触间隙控制在了极小的范围内，通常为三到五微米之间。干气密封系统主要由动环、静环两部分及其余组件构成，干气密封的动环经过特殊化处理，其表明有一系列经过抛光处理的螺旋形流体动压槽，具有很高平滑及清洁程度。动环在工作时，气体由环外径朝向中心流动，同时因为环周围密封堰具有扼流作用，进入密封面时气体被压缩导致气体压力升高。动环与静环之间被该压力推开，流体可在在二者之间形成一层很薄的气膜-密封面，从而阻塞泄漏间隙达到非接触式密封目的。

目前，干气密封已成为压缩机正常工作时不可或缺的一环，随着密封技术的不断发展，干气密封正逐步取代传统的浮环密封、迷宫密封以及油润滑密封等方法。

1.2 系统特点

干气密封是流体动压、静压相结合的一种非接触式气体密封方式，也可以称之为“以气封气”是目前世界上最先进的一种密封方式。该方法不仅可靠性高;密封功耗低，而且重量轻，占地面积小;相较于传统耗能巨大的密封油系统，还实现了大量节能;同时还消除了密封油对工艺回路污染的可能性;运行和维护费用较低。

2 干气密封系统故障分析

本文结合干气密封系统实际运行中的故障进行分析与处理，并提出一系列改进措施，以此来保证核心设备长周期安稳运行。常见故障主要有以下几种，均是在测试运行中的实际故障例子。

2.1 连锁停机

系统在实际工作时监测系统多次显示一级密封泄漏量过小导致联锁。经过初步判断为气压不稳形成脉冲气流，从而导致表针卡盘触发逻辑关系引起联锁故障。故在试运行前，再次确认气源的稳定性并确保各过滤器、管线未发生堵塞;在试运行期间，专业人员在现场反复巡检，并敲击管线防止流量计因自身问题出现卡盘，但报警现象仍未得到缓解。最后经过仔细分析故障参数后发现通常干气密封泄漏量很小，其大小为预计量的五分之一，究其原因为流量测试计总刻度过大造成在低流量情况下计量精度低而产生的误报警。更换流量计后故障消除。

2.2 密封失效

试运结束后，离心式压缩机开始引入工艺气体并进入正常工作状态，第一级密封气随由工艺气替换。但随后检测系统再次对密封失效报警。通过对系统内部的仔细检修发现密封面产生了损坏并有液体出现。结合生产工艺和设备自身情况综合分析得出：由于介质气含轻烃，在系统运行时产生了冷凝现象，从而出现了液体导致密封失效引发警报。改变相应工艺参数，适当升高工艺气温度后问题解决。

2.3 操作失误

试运行一段时间后，系统参数基本逐渐正常化，持续工作后发生了监测系统报警。因为前几次故障中己仔细排查了设备、线路等自身问题，因此初步判断故障与操作有关。经过观察系统参数发现，此时系统密封泄漏量发生波动，分析后判定为当密封发生故障，泄漏量突然增加的情况下，由于放空前的针型阀开度较小，干气密封放空火炬排放不畅，密封腔的压力突然上升，触发逻辑关系而引起联锁事故。查阅现场巡检记录后发现故障期间各参数基本正常，所以巡检人员只并未对突发情况产生预警，导致故障发生。

2.4 干磨故障

干磨现象多发于压缩机开始运行的阶段，干磨现象对整个系统影响巨大，若不及时作出应对，极易造成密封进出口内外压差骤降，导致系统停运。

压缩机启动初期近似处于空载状态，在干气密封系统已经投入使用时干气进出口还未形成适当压差，会出现工业用气向干气方向溢出或者是干气全部流向系统内部的现象，这种现象会使工业用气把杂质带入干气密封。与此同时，由于进出口不存在压差关系，导致在动环与静环之间出现故障，使得弹簧与流体共同发力将静环压在动环上，使两环保持接触状态，在系统建立压差的期间内，动环的旋转与靜环始终紧密接触，造成干磨。压缩机工作时，这种干磨现象会严重地损坏动环上的凹槽，导致其无法产生系统的所需气膜，使得两环之间无法密封，最终导致整个系统密封失效。此外，由于工业用气的窜入，可能会为系统引入一些杂质，液态烃类，这也是导致动静两环之间密封失效的主要原因之一。

3 故障防治与改进措施

3.1 联锁停机改进措施

针对压缩机实际运行中发生的连锁停机故障，由于系统密封泄漏量很小，其大小仅为预计量的五分之一，显然是由于流量计选型过大而造成的故障，因此选择合适型号、精度较高的流量计可有效解决该问题。

3.2 密封失效改进措施

针对实例中的密封失效，密封面的污染是引起故障的主要因素。大颗粒杂质会在过滤器损坏或者管网腐蚀的情况下进入密封面;介质气含轻烃，在经过冷却后会产生冷凝现象，形成污染物;安装过程中安装不严谨或没有做好清洁工作也会对密封面造成污染;严谨的安装操作应在为机器使用润滑油时隔离气体，完成操作后再停止使用润滑油，操作步骤的颠倒或出错会使油渗入密封面造成污染。因此在机器的安装使用过程中一定要严格按照程序来。

在实际生产中，系统运行不稳也极有可能造成密封失效，而压缩机喘振所引起的工业用气流量变化、压力剧烈脉动以及周期性振荡，造成系统参数（压力、流量等）大幅度波动，是影响系统正常工作的主要原因。在此情况下，应保证压缩机正常运行，防止喘振发生。

3.3 干磨故障改进措施

引起系统干磨故障的原因众多，在实际操作中采取的改进措施有：通过手动加载方式缩短加载时间，有利于进出口压差的迅速建立;保证气体清洁，减少启动机器次数;保证干气密封源有足够的压力等。面对无法完美解决的干磨问题，一定要注意保证进入系统的气体清洁，干磨现象产生的系统间隙会导致液态水，固体颗粒等杂质进入到干气密封系统，整个干气密封系统会因此瘫痪。

4 结束语

干气密封系统决定离心式压缩机组能否正常工作的先决条件，正确的操作和有效的维护直接提升了干气密封系统各项工况，与此同时也间接提升了工作的有效性。严格按照操作规程对系统进行安装与维护，根据系统参数选择合适的检测设备是干气密封系统稳定运行的基本保证。同时保证进气清洁，控制好密封气的压差，防止渗出、干磨等现象，运行过程中需巡检人员密切关注密封系统的参数变化，总结系统运行规律，分析隐患可能发生的时机，在故障发生时也要妥善处理突发问题。本文对离心式压缩机的干气密封系统在实际运行时可能出现的故障进行了深入的分析与探讨，在工作实践中及时的处理好这些突发故障能有效减少离心式压缩机及其相关设备维护费用和企业生产成本，提高工作效率。

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