200萬噸柴油加氫裝置循環(huán)氫壓縮機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可以軸向浮動的靜環(huán)和一個固定在軸套上的動環(huán)組成。靜環(huán)背后有彈簧對其施加貼合作用力，動環(huán)隨壓縮機轉子做高速運轉。密封的工作原理是流體靜壓力和流體動壓力的平衡。高速旋轉的動環(huán)產(chǎn)生粘性剪切力帶動流體進入流體動力槽內(nèi)，由外徑向中心運動，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）。當流體的靜壓力和彈簧的閉合力等于氣膜內(nèi)的開啟力時，密封端面之間就形成了穩(wěn)定的間隙，于是密封實現(xiàn)非接觸運轉。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氮氣、循環(huán)氫壓縮機出口循環(huán)氫。靠壓縮機氣缸內(nèi)側的一級密封，由循環(huán)氫密封，用粗濾器和精濾器過濾；中間的二級密封，用1.0MPa氮氣進行密封；靠壓縮機氣缸外側的隔離氣，用氮氣密封；氣缸內(nèi)的大量氫氣首先被靠內(nèi)側的密封氫氣密封，剩余外漏的氫氣和密封氣靠氮氣來密封，為了防止?jié)櫥瓦M入密封腔，在最外側用氮氣進行密封。
實際運行狀況
K-102為循環(huán)氫壓縮機，2011年11月投用，運行至2012年6月發(fā)現(xiàn)非驅(qū)動端干氣密封泄漏氣量和壓力持續(xù)上漲，經(jīng)過流程檢查及儀表聯(lián)校確認非驅(qū)動端干氣密封泄漏。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，對非驅(qū)動端密封進行了更換。重新開啟后運行正常。運行至2013年6月，再次發(fā)現(xiàn)非驅(qū)動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器檢查的情況，造成干氣密封帶液的主要原因就是聚結器的濾芯安裝不到位，造成聚結器無法正常脫液。
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為聚結器設計不合理造成脫液效果差。
干氣密封故障原因分析
4.1.干氣密封聚結器脫液效果差：從2012年與2013年兩次檢修現(xiàn)場干氣密封拆檢情況來看，干氣密封一級密封動、靜環(huán)上滯留的碳粉情況，雖然本次密封系統(tǒng)中滯留的碳粉相對去年來說大幅減少，但是由于一級密封氣帶液，是造成本次密封失效的主要原因。
4.2.干氣密封中O型圈設計不合理：本次檢修在拆檢一級密封時發(fā)現(xiàn)一級靜環(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.機組運行工況偏離其設計工況：K-102設計額定流量為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℃。運行狀況與設計偏差較大。
預防及整改措施
5.1.將介質(zhì)側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)有良好的補償能力。
5.2.對聚結器進行跟換或改造。
5.3.車間繼續(xù)加強對循環(huán)氫中各組分的分析和監(jiān)控，尤其是氨含量。
5.4.將適當增加聚結器、過濾器、循環(huán)氫分液罐的脫液頻次，以保證干氣密封系統(tǒng)一級密封氣盡量減少液體的攜帶。
5.5.加強干氣密封一級密封氣蒸汽伴熱的檢查。
5.6.為防止循環(huán)氫量大幅波動造成機組運行波動，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，要盡可能快的引入高壓氮氣，減小壓縮機干氣系統(tǒng)的波動。
5.8.機組出現(xiàn)緊急停車后，立即確認汽輪機速關閥關閉、壓縮機出入口閥關閉，機組不會發(fā)生低轉（轉速＜800rpm）或倒轉，盤車速度不大于10rpm。
5.9.保證干氣密封工作流量、壓差在設計范圍內(nèi)。