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合成气压缩机干气密封损坏原因分析及措施侯锁成崔志强发布时间：2023-07-04T09:08:31.616Z 来源：《中国科技人才》2023年8期作者：侯锁成崔志强[导读] 甲醇合成压缩机主要用于以煤或者天然气为原料合成甲醇时对合成气进行增压以保证甲醇制备所需条件的一种设备。
合成压缩机作为制备甲醇的核心设备，一旦停机将会影响全线生产。
实践表明，导致甲醇合成压缩机停机常见且主要原因为密封失效。
干气密封作为现场主流、新型的密封方式，与传统接触式机械密封相比具有极大的优势[1]。
干气密封失效严重制约着甲醇合成反应的正常连续运行，轻则造成设备停机抢修，重则导致整个工厂停工。
因此，针对甲醇合成压缩机干气密封失效的原因分析并针对性的提出技术改造措施对于保证甲醇合成具有重大意义。
本文针对合成气压缩机在运行中发生干气密封损坏，分析故障原因，并提出处理方案，保证了合成气压缩机组长周期安全运行。
内蒙古久泰新材料有限公司内蒙古自治区呼和浩特市 010000摘要：甲醇合成压缩机主要用于以煤或者天然气为原料合成甲醇时对合成气进行增压以保证甲醇制备所需条件的一种设备。
合成压缩机作为制备甲醇的核心设备，一旦停机将会影响全线生产。
实践表明，导致甲醇合成压缩机停机常见且主要原因为密封失效。
干气密封作为现场主流、新型的密封方式，与传统接触式机械密封相比具有极大的优势[1]。
干气密封失效严重制约着甲醇合成反应的正常连续运行，轻则造成设备停机抢修，重则导致整个工厂停工。
因此，针对甲醇合成压缩机干气密封失效的原因分析并针对性的提出技术改造措施对于保证甲醇合成具有重大意义。
本文针对合成气压缩机在运行中发生干气密封损坏，分析故障原因，并提出处理方案，保证了合成气压缩机组长周期安全运行。
关键词：压缩机；干气密封；损坏；原因分析；措施1干气密封失效问题及原因分析1.1干气密封存在的问题分析干气密封一次气泄露量是对甲醇合成压缩机密封效果反应的主要参数。
离心压缩机干气密封原理与典型故障分析正文 2219 字丨 7 分钟阅读一、干气密封基本结构及工作原理1、干气密封基本结构干气密封是一种气膜润滑的流体动、静压结合型非接触式机械密封。
如图1-1所示，包含有静环、动环组件(动环)、副密封O形圈、静密封、弹簧和弹簧座(腔体)等零部件。
干气密封的结构设计特点为在密封端面上开设动压浅槽,其转动形成的气膜厚和流槽槽深均属微米级,并采用润滑槽、径向密封坝和周向密封堰组成密封和承载部分。
可以说是开面密封和开槽轴承的结合。
干气密封动压槽有单旋向和双旋向，一般单旋向为螺旋槽，双旋向常见有T型槽、枞树槽和U型槽。
如图1-2所示，单旋向螺旋槽干气密封不能反转，反转则产生负气膜反力，导致密封端面压紧，致密封损坏失效。
而双旋向枞树槽则无旋向要求，正反转都可以。
单向槽相对于双向槽，具有较大的流体动压能，产生更大的气膜反力和气膜刚度，产生更好的稳定性。
2、干气密封工作原理如图，对于螺旋槽干气密封，其工作原理是靠流体静压力、弹簧力与流体动压力之间的平衡。
当密封气体注入密封装置时，使动、静环受到流体静压力的作用。
而流体的动压力只是在转动时才产生。
如图1-2所示，当动环随轴转动时，螺旋槽里的气体被剪切从外缘流向中心，产生动压力，而密封堰对气体的流出有抑制作用，使得气体流动受阻，气体压力升高，这一升高的压力将挠性安装的静环与配对动环分开，当气体压力与弹簧力恢复平衡后，维持一最小间隙，形成气膜，膜厚一般为3-5μm，使旋转环和静止环脱离接触，从而端面几乎无磨损，同时密封工艺气体。
3、干气密封的类型干气密封基本结构类型有单端面密封、串联式密封、带中间迷宫串联式密封和双端面密封。
（1）单端面密封适用于没有危害、允使微量的工艺气泄漏到大气的工况。
如N2压缩机、CO2压缩机、空气压缩机等。
（2）串联式密封适用于允许少量工艺气泄漏到大气的工况。
一般采用两级串联布置方式，一级为主密封，二级为备用密封。
离心式压缩机干气密封典型故障【案例背景】干气密封是20世纪60年代末在气体润滑轴承基础上发展起来的一种新型产品。
1968年约翰克兰公司最先研制出圆弧面螺旋槽非接触式机械密封,随后几年内研制出平面螺旋槽非接触式气体端面密封,并在得到实际应用。
80年代后期约翰克兰公司开始研制双向转动干气密封。
国内干气密封研制起步较晚,在1996年底,才有天津鼎铭密封公司研制的第一套国产干气密封应用成功。
随着石油化工行业的不断发展,离心式压缩机组作为行业内的核心设备,对轴封的使用要求也越来越严格,干气密封作为目前最先进的密封形式,得到了广泛的应用。
伴随着应用范围的逐渐增大,干气密封在使用过程中的故障频率也在不断增加,因此对干气密封在使用过程中出现的故障进行准确的判断分析并采取有效的处理方法,防止故障的发生,显得更加重要。
【案例描述】一、干气密封技术基本结构原理典型的干气密封结构包含有静环、动环组件(旋转环)、副密封“O 暠形圈、静密封、弹簧和弹簧座等零部件。
静环位于不锈钢弹簧座内,用副密封“O暠形圈密封。
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。
要求动环组件和静环配合表面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。
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,从而加大了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,起到密封作用。
这种机制将在静环和动环组件之间产生一层稳定性相当高的气体薄膜,使得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。
干气密封的浅析及问题处理2 干气密封的原理结构干气密封是一种螺旋槽端面密封，其实质是通过气膜来实现润滑的非接触式机械密封。
在动环或者静环的端面上(或者同时在这2个端面上)加工出均匀分布的各种形式的螺旋槽，运转时密封气体沿周向被吸入螺旋槽内，径向分量由外侧向中心流动，而密封坝则节制气体流向中心，气体随着螺旋槽截面形状的变化被压缩，引起压力升高，迫使动、静密封环张开而形成气膜，由气膜产生的开启力与弹簧和介质形成的闭合力达到平衡时，密封系统形成非接触运转。
当端面外侧开设有流体动压槽（2.5～10µm）的动环旋转时，流体动压槽把外径侧（称之为上游侧）的高压隔离气体泵入密封端面之间，由外径至槽径处气膜压力逐渐增加，而自槽径至内径处气膜压力逐渐下降，因端面膜压增加使所形成的开启力大于作用在密封环上的闭合力，在摩擦副之间形成很薄的一层气膜（1～3µm）从而使密封工作在非接触状态下。
所形成的气膜完全阻塞了相对低压的密封介质泄漏通道，实现了密封介质的零泄漏或零逸出。
干气密封结构原理由旋转环、静环、弹簧、密封圈、以及弹簧座和轴套组成。
旋转环密封面经过研磨、抛光处理,并在其上面加工出有特殊作用的流体动压槽。
干气密封旋转环旋转时,密封气体被吸入动压槽内,由外径朝向中心径向分别朝着密封堰流动。
由于密封堰的节流作用,进入密封面的气体被压缩,气体压力升高,在该压力作用下密封面被推开,流动的气体在两个密封面间形成一层很薄的气膜(它替代了普通密封两个密封间的液膜)。
由气体动力学理论,当干气密封两端面间的间隙在2～3mm时,通过间隙的气体流动层最为稳定,因此,气膜厚度一般选在3mm左右,当气体静压力、弹簧力形成的闭合力与气膜反力相等时,该气膜厚度十分稳定。
正常条件下,作用在密封面上的闭合力(弹簧力和介质力)等于开启力(气膜反力),密封工作在稳定工作间隙,当受到外部干扰,气膜厚度减小,则气膜反力增加,开启力大于闭合力,迫使密封工作间隙增大,恢复到正常值。
关键字：透平式压缩机,干气密封,结构,应用BasicPrinci ple And Use Analys is For Dry Gas Seal Of Compre ssorLi Guiqin et alAbstra ct:Resear ch is carrie d out agains t the produc t of dry gas seal of German Burgma nnCompan y,combin ing the operat ing perfor mance of compre ssor,conten ts of princi ple of compre ssordry gas seal,struct uralfeatur e,seal materi al,servic e requir mentand manufa cture etc.are mainly discus sed.Key words:Turboc ompre ssorDry gas seal Struct ure Applic ation一、引言干气密封是一种新型的无接触轴封，由它来密封旋转机器中的气体或液体介质。
与其它密封相比，干气密封具有泄漏量少，磨损小，寿命长，能耗低，操作简单可靠，维修量低，被密封的流体不受油污染等特点。
因此，在压缩机应用领域，干气密封正逐渐替代浮环密封、迷宫密封和油润滑机械密封。
干气密封使用的可靠性和经济性已经被许多工程应用实例所证实。
目前，干气密封主要用在离心式压缩机上，也还用在轴流式压缩机、齿轮传动压缩机和透平膨胀机上。
干气密封已经成为压缩机正常运转和操作可靠的重要元件，随着压缩机技术的发展，干气密封正逐步取代浮环密封、迷宫密封和油润滑密封。
