200萬(wàn)噸柴油加氫裝置循環(huán)氫壓縮機(jī)K-102干氣密封系統(tǒng)及干氣密封控制系統(tǒng)采用四川日機(jī)密封件有限公司的中間帶迷宮的串聯(lián)式集裝式干氣密封。
干氣密封的工作原理
工作原理
干氣密封單元一般由一個(gè)可以軸向浮動(dòng)的靜環(huán)和一個(gè)固定在軸套上的動(dòng)環(huán)組成。靜環(huán)背后有彈簧對(duì)其施加貼合作用力，動(dòng)環(huán)隨壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子做高速運(yùn)轉(zhuǎn)。密封的工作原理是流體靜壓力和流體動(dòng)壓力的平衡。高速旋轉(zhuǎn)的動(dòng)環(huán)產(chǎn)生粘性剪切力帶動(dòng)流體進(jìn)入流體動(dòng)力槽內(nèi)，由外徑向中心運(yùn)動(dòng)，密封壩提供流體阻力，節(jié)制氣體流向低壓端，于是氣體被壓縮壓力升高，密封面分開，形成一定厚度的的氣膜，（約3μm）。當(dāng)流體的靜壓力和彈簧的閉合力等于氣膜內(nèi)的開啟力時(shí)，密封端面之間就形成了穩(wěn)定的間隙，于是密封實(shí)現(xiàn)非接觸運(yùn)轉(zhuǎn)。我裝置干氣密封為中間帶迷宮的串聯(lián)式集裝式干氣密封，密封氣由兩種氣體組成，分別是1.0MPa氮?dú)?、循環(huán)氫壓縮機(jī)出口循環(huán)氫?？繅嚎s機(jī)氣缸內(nèi)側(cè)的一級(jí)密封，由循環(huán)氫密封，用粗濾器和精濾器過(guò)濾；中間的二級(jí)密封，用1.0MPa氮?dú)膺M(jìn)行密封；靠壓縮機(jī)氣缸外側(cè)的隔離氣，用氮?dú)饷芊?；氣缸?nèi)的大量氫氣首先被靠?jī)?nèi)側(cè)的密封氫氣密封，剩余外漏的氫氣和密封氣靠氮?dú)鈦?lái)密封，為了防止?jié)櫥瓦M(jìn)入密封腔，在最外側(cè)用氮?dú)膺M(jìn)行密封。
實(shí)際運(yùn)行狀況
K-102為循環(huán)氫壓縮機(jī)，2011年11月投用，運(yùn)行至2012年6月發(fā)現(xiàn)非驅(qū)動(dòng)端干氣密封泄漏氣量和壓力持續(xù)上漲，經(jīng)過(guò)流程檢查及儀表聯(lián)校確認(rèn)非驅(qū)動(dòng)端干氣密封泄漏。直至2012年6月30日裝置被迫停工檢修。經(jīng)解體檢查發(fā)現(xiàn)密封靜環(huán)有磨損現(xiàn)象（1）。于是，對(duì)非驅(qū)動(dòng)端密封進(jìn)行了更換。重新開啟后運(yùn)行正常。運(yùn)行至2013年6月，再次發(fā)現(xiàn)非驅(qū)動(dòng)端干氣密封泄漏氣量和壓力持續(xù)上漲，且情況與2012年相似，6月16日裝置再次被迫停工，解體檢查仍發(fā)現(xiàn)密封靜環(huán)有磨損現(xiàn)象，且密封靜環(huán)上的O型圈斷裂。
檢修概述
3.1. 2012年打開干氣密封聚結(jié)器檢查的情況，造成干氣密封帶液的主要原因就是聚結(jié)器的濾芯安裝不到位，造成聚結(jié)器無(wú)法正常脫液。
3.2.2013年打開干氣密封檢查的情況，造成干氣密封損壞的主要原因就是干氣密封帶液，造成O環(huán)損壞，干氣密封帶液的主要原因?yàn)榫劢Y(jié)器設(shè)計(jì)不合理造成脫液效果差。
干氣密封故障原因分析
4.1.干氣密封聚結(jié)器脫液效果差：從2012年與2013年兩次檢修現(xiàn)場(chǎng)干氣密封拆檢情況來(lái)看，干氣密封一級(jí)密封動(dòng)、靜環(huán)上滯留的碳粉情況，雖然本次密封系統(tǒng)中滯留的碳粉相對(duì)去年來(lái)說(shuō)大幅減少，但是由于一級(jí)密封氣帶液，是造成本次密封失效的主要原因。
4.2.干氣密封中O型圈設(shè)計(jì)不合理：本次檢修在拆檢一級(jí)密封時(shí)發(fā)現(xiàn)一級(jí)靜環(huán)與推環(huán)之間的O型圈損壞，造成干氣密封泄漏氣量逐漸增大。
4.3.機(jī)組運(yùn)行工況偏離其設(shè)計(jì)工況：K-102設(shè)計(jì)額定流量為133000Nm3/h，入口溫度為50℃，入口壓力為7.5MPa(G)，出口溫度為76.3℃，出口壓力為9.4MPa(G)。而目前K-102的運(yùn)行工況為：入口壓力7.5MPa(G)，入口溫度為50℃，出口壓力為8.53MPa(G)，出口溫度為69℃。運(yùn)行狀況與設(shè)計(jì)偏差較大。
預(yù)防及整改措施
5.1.將介質(zhì)側(cè)氟橡膠密封圈更新為耐氨腐蝕的全氟醚密封圈，且提高與靜環(huán)密封圈接觸軸套部位的光潔度，以保證靜環(huán)有良好的補(bǔ)償能力。
5.2.對(duì)聚結(jié)器進(jìn)行跟換或改造。
5.3.車間繼續(xù)加強(qiáng)對(duì)循環(huán)氫中各組分的分析和監(jiān)控，尤其是氨含量。
5.4.將適當(dāng)增加聚結(jié)器、過(guò)濾器、循環(huán)氫分液罐的脫液頻次，以保證干氣密封系統(tǒng)一級(jí)密封氣盡量減少液體的攜帶。
5.5.加強(qiáng)干氣密封一級(jí)密封氣蒸汽伴熱的檢查。
5.6.為防止循環(huán)氫量大幅波動(dòng)造成機(jī)組運(yùn)行波動(dòng)，規(guī)定K-102入口循環(huán)氫量穩(wěn)定在130000-140000 Nm³/h，循環(huán)氫純度不低于80%。
5.7.在裝置出現(xiàn)緊急停工情況時(shí)，要盡可能快的引入高壓氮?dú)?，減小壓縮機(jī)干氣系統(tǒng)的波動(dòng)。
5.8.機(jī)組出現(xiàn)緊急停車后，立即確認(rèn)汽輪機(jī)速關(guān)閥關(guān)閉、壓縮機(jī)出入口閥關(guān)閉，機(jī)組不會(huì)發(fā)生低轉(zhuǎn)（轉(zhuǎn)速＜800rpm）或倒轉(zhuǎn)，盤車速度不大于10rpm。
5.9.保證干氣密封工作流量、壓差在設(shè)計(jì)范圍內(nèi)。