干气密封的常见故障及案例分析

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。

50机械装备Mechanized Equipment2017年1月下干气密封的选型及故障分析杨 洋，赵 帅，孟凡禹（沈阳鼓风机集团股份有限公司，辽宁 沈阳 110869）摘要：离心压缩机的泄漏是影响压缩机性能的重要因素，因此压缩机密封设计非常重要。

压缩机密封的选择要根据压缩机的介质、温度和压力等因素来考虑。

被压缩介质为有害、不安全介质时，应选用安全可靠的干气密封。

基于此，文章阐述干气密封的原理，介绍干气密封的选型，对干气密封运行中出现的故障进行分析。

关键词：干气密封；选型；故障分析中图分类号：TH136 文献标志码：A文章编号：1672-3872（2017）02-0050-011 干气密封的原理典型的干气密封包含了静环、动环组件（旋转环）、副密封O形圈、静密封、弹簧和弹簧座（腔体）等。

静环位于不锈钢弹簧座内，用副密封O形圈密封。

弹簧在密封无负荷状态下使静环与固定在轴上的旋转环（动环组件）配合。

随着旋转环转动，气体被向内泵送到螺旋槽的根部，并在动、静环配合面间形成气膜，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，从而加大开启静环与动环组件的能力。

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。

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。

2 干气密封的选型干气密封可分为单端面干气密封、双端面干气密封、串联式干气密封三种。

当工艺气压力低并无毒害时，一般选用单端面密封。

此密封一般应用于氮气、空气、二氧化碳等压缩机中。

建议│干气密封常见损坏原因及维护方法干气密封是一种常用的动态密封装置，广泛应用于压缩机、泵、离心机和搅拌器等机械设备中。

然而，由于其特殊的工作环境和使用条件，常常会出现损坏的情况。

本文将介绍干气密封常见的损坏原因和维护方法。

一、干气密封常见损坏原因：1.密封面磨损：由于干气密封的密封面直接接触并摩擦，长时间的磨损会导致密封面失效。

造成密封面磨损的原因包括杂质的进入、摩擦力过大、密封面材料的选择不合适等。

2.密封面泄漏：干气密封的密封面存在微小的间隙，当泄漏流经这个间隙时，会导致泄漏现象。

这种泄漏现象可能是由于密封面的磨损、密封材料的老化、密封面松动等原因造成的。

3.密封面腐蚀：干气密封工作环境中可能存在一些腐蚀性物质，这些物质会侵蚀密封面，导致密封面的腐蚀损坏。

4.密封元件疲劳：干气密封的工作要求密封元件频繁地运动和变形，可能会导致密封元件疲劳，使其失去原有的弹性和密封性能。

5.悬浮环磨损：悬浮环是干气密封中的一个重要组成部分，负责提供紧密的接触作用。

由于工作环境的振动和摩擦力的作用，悬浮环可能会磨损，导致密封效果下降。

二、干气密封的维护方法：1.定期检查和维护：定期检查干气密封的运行状态和工作效果，及时发现和处理问题。

检查的重点包括密封面的磨损情况、密封面的泄漏情况、密封材料的老化程度等。

2.清洁和除尘：干气密封的工作环境中可能存在杂质和灰尘等物质，这些物质会对密封面产生磨损和腐蚀。

因此，应定期对密封装置进行清洁和除尘工作，保持干净的工作环境。

3.正确安装和调整：正确安装干气密封，并进行适当的调整和校正，确保密封装置的运行平稳和密封效果良好。

4.使用合适的润滑剂：干气密封的密封面在工作过程中会产生摩擦，为了减少摩擦损耗，应使用合适的润滑剂进行润滑。

5.定期更换密封件：密封元件是干气密封的重要组成部分，其寿命有限。

应根据实际使用情况，定期更换密封元件，确保密封效果和工作效率。

6.注意工作温度和压力：干气密封的工作温度和压力应控制在允许范围之内，避免因温度和压力过高而导致密封面失效或其他损坏。

离心压缩机干气密封故障分析与措施摘要：合成气压缩机组和氨压缩机组是合成氨系统中最为关键的两台转动设备，输送的是易燃、易爆、有毒的介质，在超高的转速下安全可靠的密封就显得非常的重要。

一旦出现泄漏，会直接影响整个系统的生产，导致系统停车。

离心压缩机上最主要的密封部件就是干气密封，需做好干气密封的维护，以及问题的及时排查处理，使设备能够安全可靠稳定的运行。

关键词：离心压缩机；干气密封；泄漏；故障分析前言新疆心连心能源化工合成氨装置于2015年开车，合成氨系统有两台大型压缩机组，氨压机组离心压缩机为沈鼓生产，使用均为串联式干气密封。

干气密封具有密封气体泄漏量小，维护费用低，经济实用性好以及密封驱动功率消耗小，密封寿命长，运行可靠平稳，操作维护简单等优点，因此大型离心压缩机机组上广泛使用，而作为离心压缩机的核心部件，它的可靠性直接关系着压缩机组能否安全高效运行。

所以，深入开展干气密封常见故障原因分析，制定行之有效的应对措施尤为重要。

1 离心压缩机干气密封的结构和原理干气密封是在气体动压轴承基础上发展起来的一种干运转气体薄膜润滑非接触式机械密封，该密封利用流体动力学原理，通过在密封端面上开设动压槽而实现密封端面的非接触性运行。

最初，干气密封主要为了改善高速离心压缩机的轴封问题，由于密封采取非接触性的运行方式，因此干气密封具有不受PV值影响、低泄漏率、无磨损运转、低能耗、寿命长，效率高、操作简单可靠、被密封流体不受油污染等特点，尤其在高压设备、高速设备及各类压缩机设备中应用具有良好前景。

典型的干气密封结构由旋转环、静环、弹簧、O形圈及轴和组装套组成。

动环与静环配合表面具有很高的平面度和光洁度，通常在动环表面上加工有一系列的浅槽，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。

工作原理是动环旋转时，被密封的气体沿周向吸入螺旋槽内，由外径朝向中心，径向分量朝向密封堰流动，密封堰阻止气体流向中心，从而气体被压缩引起压力升高，密封端面间隙得到静定形成要求的气膜。

离心式压缩机干气密封系统常见故障分析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。

标签：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引言在众多天然气联合循环电厂中，天然气调压站多采用增压机来满足燃机前置模块的压力、温度和流量要求。

离心式增压机有处理气量大、运转可靠性强、运行效率高、结构紧凑等优点，使其成为诸多燃气发电的优先选择。

某电厂使用３台德国曼透平公司生产的四级离心式天然气增压机，在实际使用过程中全部３台增压机均发现多个干气密封损坏问题。

通过对故障干气密封的分析及处理，采取适当的技术措施，有效避免再次出现类似故障，降低维护成本，提高设备可靠性。

２干气密封系统介绍２.１干气密封结构离心式压缩机的干气密封是一种采取非接触方式实现气体密封的处理技术。

德国曼透平公司生产的四级离心式增压机的干气密封件位于轴承和压缩机级之间，是一种串联式干气密封。

干气密封的旋转部分牢牢地安装在轴上，静止部分连接到增压机外壳，防止增压机在高压高转速的运行状态下天然气泄漏到大气中。

其结构组成如图１所示。

２.２干气密封工作原理干气密封的弹簧组将可做轴向移动的静止滑环压在旋转的动环上，当密封动环的转动速度达到一定的转速时，静止滑环克服弹簧力向后移动，这样在两个密封面上形成并维持一定的密封间隙，在这个间隙里形成一个稳定的气膜，密封动环在这个间隙里的气膜上无接触地滑动。

气膜厚度一般为几微米，稳定的气膜可以使密封端面的间距保持一定的密封间隙，间隙太大，密封效果变差；而间隙太小会使密封面发生接触。

因干气密封的摩擦热不能散失，端面间无润滑接触将很快引起密封端面变形，从而使密封失效。

氮气通过密封间隙时靠节流和阻塞的作用而被减压，从而实现气体介质的密封。

增压机启动运行时，从其天然气出口管道的抽气经过一组过滤器的过滤，由流量调节阀调节压力、流量后进入首级密封进气室，通过动静滑环之间的密封间隙后排入大气。

次级密封和分离气的气源为浓度大于９８％的氮气。

进入干气密封前的氮气同样需要过滤器的过滤处理。

次级密封气体进入进气室后排入大气，并且部分次级密封气体进入首级密封的排气通道与首级密封气体混合，目的是在首级密封出现故障或损坏时防止工艺气体逸出。

离心式压缩机干气密封故障分析及处理摘要：离心式压缩机干气密封是一种借助于流体动力学基本原理来实现气体密封处理的技术类型，被广泛的应用于现代工业生产活动当中。

相比于传统的机械密封模式而言，其具有许多领域的优势与价值，包括可以实现非接触式密封，能够有效降低磨损与功率消耗，同时也有助于提升运行的平稳度，满足高速、高压生产设备的实际需求。

但是，由于其对于人员的技术操作以及养护管理具有较高的要求，所以在实际使用过程中如果操作不到位，很容易出现离心式压缩机干气密封故障问题，影响经济效益的实现，现结合具体的案例，就离心式压缩机干气密封的故障处理说明如下。

关键词：离心式压缩机；干气密封；故障处理引言多年来，石油化工产业为我国社会经济发展做出了重要贡献，保障石油化工领域的可持续发展是促进经济发展的重要基石。

石油化工业中离心压缩机是非常重要的机电设备，该设备能否安全可靠运行直接影响石油化工生产过程的稳定。

但由于石油化工生产作业环境复杂，离心压缩机在正常工作时容易受到外部各因素影响，产生各种故障，造成石油化工生产过程不连续。

如国内某石油化工企业使用的离心压缩机在正常运行中，突然出现干气密封失效，导致一级密封泄漏气流量出现快速上升并达到了极限值，使生产设备紧急停机，给企业造成了重大经济损失。

本文主要针对该起离心压缩机干气密封故障进行深入分析和研究，并提出处理措施，对其他类似故障问题具有一定借鉴作用。

1离心压缩机干气密封原理分析干气密封主要基于流体的动态压力效应，使两个密封端彼此分离，从而获得密封气体的效果并将其应用于离心压缩机。

离心压缩机正常工作时，两端气体压缩后形成较小的密封间隙；密封间隙过大时，可能影响离心压缩机干燥密封的效果；当密封间隙过长时，两个端面接触，使干气密封性能失效，因此离心压缩机干气密封过程中的关键也在于控制密封间隙的厚度，也是效果的关键.2离心式压缩机的特点传统复合压缩机的位移量较小，离心压缩机的位移量比复合压缩机大幅度增加，每分钟可达数千立方米，运行效率大大提高。

离心压缩机干气密封故障原因分析与处理摘要：大型机压缩机停车过程出现倒转，造成动环密封槽为螺旋槽形式的干气密封出现损坏，将干气密封动环密封槽改型后，彻底解决了因停车时压缩机倒转造成干气密封损坏的问题，保证机组长周期稳定运行，减少机组干气密封故障检修次数，为装置带来巨大经济效益。

关键词：压缩机组；干气密封；密封改型中图分类号：TH452 文献标志码：A引言但在实际使用过程中，离心式压缩机也会出现一些故障，从而影响其正常使用。

因此，必须采取有效措施。

1、某某现场问题与排查2014年1月14日23：10分，丙烯压缩机组因蒸汽系统问题停车，经过约7min时间机组转速降至0rpm，在此时压缩机非驱动端干气密封首级密封气排放压力PT5204参数（黄线a606PT5204C）显示为10kPa左右，主密封排放压力PT5204触发排放压力低低联锁值，无法再次启动压缩机组。

在二级密封进气流量相同的条件下，非驱动干气密封的一级排放压力为0.01MPa，与驱动端0.203MPa相差较多，当压缩机停车时，驱动端干气密封各参数显示正常，此时一级排放的气体成分主要为二级进气。

在保证驱动端和非驱动端干气密封二级供气流量均为25kg/h，对干气密封一级排放口进行确认，非驱动端干气密封一级排放口基本无气体排出、二级排放口气体排放量约为驱动端干气密封二级密封气排放量的2倍。

初步分析压缩机非驱动端干气密封已损坏。

解体后发现，干气密封主要密封部件损坏严重。

随后对机组转速趋势再次详细地进行检查发现停车过程出现机组转速“降”“升”“降”3个过程，速度首次从2800rpm降至0rpm用时10s、随后机组转速再次由0rpm升到1300rpm、随后压缩机组转速再由1300rpm缓慢地降到0rpm。

整个过程转速从2800rpm降至0rpm、0rpm升至1300rpm、再从1300rpm降至0rpm合计用时7分2秒，同时压缩机防喘振阀门均出现多次动作，分析机组在停车时出现倒转。

离心压缩机干气密封原理与典型故障分析
1.摩擦环：它是由金属或陶瓷等材料制成的环形密封件，固定在离心压缩机座和密封腔之间的空隙中。

通过与旋转轴的摩擦产生密封力。

2.摩擦垫圈：是一种弹性密封件，位于摩擦环下方，将较大的摩擦力分散在垫圈的多个点上，减小单点的摩擦损失。

3.紧固件：用于固定和调整摩擦环和摩擦垫圈的位置，以保持良好的密封效果。

1.摩擦磨损：由于摩擦环和摩擦垫圈长时间的高速摩擦，容易发生磨损。

一旦磨损过大，会导致密封性能下降，工作气体会泄漏，影响压缩机的工作效率。

2.渗漏：受到工作条件和设备使用环境的影响，摩擦环和摩擦垫圈之间的摩擦力容易发生变化，导致密封处渗漏。

渗漏会导致能源的浪费和环境的污染。

3.摩擦噪音：由于运转时切削、击打和磨擦等因素的影响，摩擦环和摩擦垫圈之间会产生噪音，影响设备的正常运行和周围环境的安静。

4.泄露：由于机械损坏或装配不良等原因，摩擦环和摩擦垫圈之间会出现泄漏现象，导致工作气体泄漏，进而影响压缩机的性能和效率。

综上所述，离心压缩机干气密封是通过摩擦环和摩擦垫圈等部件进行密封，防止工作气体泄漏。

然而，在长时间的高速摩擦和不良工作条件的影响下，容易出现摩擦磨损、渗漏、摩擦噪音和泄漏等问题。

因此，定期对离心压缩机的干气密封进行检查和维护，是确保设备正常运行和效率的关键。