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21-K-2471密封泄漏原因分析
2023-06-21王傳榮
摘 要：通過(guò)解析21-K-2471雙螺桿壓縮機(jī)浮環(huán)密封的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及工作原理，結(jié)合檢修中發(fā)現(xiàn)浮環(huán)的損壞形式，分析造成此壓縮機(jī)浮環(huán)密封泄漏的原因，為密封泄漏問(wèn)題尋求積極的解決方法，對(duì)整個(gè)機(jī)組以至整個(gè)裝置的穩(wěn)定生產(chǎn)具有重大意義。
關(guān)鍵詞：螺桿式；浮環(huán)密封；工作原理；泄漏；穩(wěn)定
1 引言
21-K-2471雙螺桿脫氫尾氣壓縮機(jī)是某廠苯乙烯裝置中脫氫單元的關(guān)鍵機(jī)組，由于壓縮機(jī)輸送的介質(zhì)中含有大量粗氫混合物，遇油易爆炸，所以壓縮機(jī)的密封一定要保障介質(zhì)與油分離。2009年和2011年都出現(xiàn)因密封泄漏而導(dǎo)致停機(jī)故障，嚴(yán)重影響裝置的正常生產(chǎn)，所以要分析造成密封泄漏的原因，尋求解決故障的方法，保障裝置的正常生產(chǎn)。
2 浮環(huán)密封工作原理
2.1 密封結(jié)構(gòu)
浮環(huán)密封的實(shí)際安裝位置圖如圖1。
此壓縮機(jī)的密封共計(jì)4套，2種類型（高壓端密封與低壓端密封），高壓端密封在總長(zhǎng)度方面比低壓端密封長(zhǎng)32.5 mm，其他內(nèi)部結(jié)構(gòu)相同。內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖如圖2。
2.2 浮環(huán)結(jié)構(gòu)
浮環(huán)結(jié)構(gòu)實(shí)物圖如圖3。
此壓縮機(jī)的浮環(huán)密封環(huán)組每組都由4個(gè)1/4密封環(huán)組成（接口形式如圖3（d）），整體被一個(gè)長(zhǎng)彈簧繩捆在一起形成一個(gè)封閉的密封環(huán)，這樣浮環(huán)可以徑向膨脹。軸向在密封腔體內(nèi)有約0.70 mm的間隙，由軸向小彈簧作為補(bǔ)償，一套散件如圖4。
浮環(huán)材料主要成分為填充石墨、聚四氟乙烯，具有良好的自潤(rùn)滑作用，有效減少開(kāi)停機(jī)過(guò)程中磨損。圖3（a）圖的小彈簧可使浮環(huán)端面（密封線） 在開(kāi)機(jī)前貼在級(jí)間隔板端面上，彈簧安裝在壓力高的一側(cè)端面上，如圖1所示，蒸氣進(jìn)氣室5的左、右，浮環(huán)上軸向彈簧安裝方向都是在蒸氣室5的一側(cè)，同理氮?dú)膺M(jìn)氣室左右的彈簧安裝方向都朝向氮?dú)膺M(jìn)氣室。軸向彈簧的作用是保障端面密封的補(bǔ)償。
2.3 浮環(huán)密封的工作原理
如圖2中所示，靠近壓縮機(jī)內(nèi)部相鄰的5組浮環(huán)是密封介質(zhì)的；靠近潤(rùn)滑油箱側(cè)3組相鄰浮環(huán)是密封潤(rùn)滑油的；分別通入蒸氣（密封介質(zhì)側(cè)）和氮?dú)猓芊鉂?rùn)滑油側(cè)） 作為密封氣，密封氣的壓力要求為15 kPa。下面分別闡述介質(zhì)密封與潤(rùn)滑油密封的工作原理。
2.3.1 介質(zhì)側(cè)的密封工作原理
如圖2，蒸氣通過(guò)進(jìn)入室5進(jìn)入汽封，進(jìn)入的蒸氣分為2個(gè)方向分流，一部分向機(jī)體內(nèi)部方向進(jìn)入，一部分向潤(rùn)滑油側(cè)進(jìn)入。向機(jī)體內(nèi)部進(jìn)入的蒸氣，一部分將浮環(huán)端面密封線推靠在級(jí)間隔板的密封面上，形成端面密封；一部分走徑向通氣槽，將浮環(huán)膨脹開(kāi)，在浮環(huán)與軸套之間形成一定剛度的氣膜，將機(jī)體內(nèi)部向外流竄的介質(zhì)氣密封，這樣端面與徑向都形成有效的密封，由于機(jī)體內(nèi)部的介質(zhì)氣與蒸氣密封氣形成對(duì)壓，所以密封蒸氣不會(huì)進(jìn)入機(jī)體，臨末返回流向排污室6，進(jìn)入火炬管線；向潤(rùn)滑油箱側(cè)流竄的蒸氣，也被浮環(huán)節(jié)流、憋壓，形成密封壓力氣，端面的密封也被推靠形成端面密封，臨末在浮環(huán)與軸套之間也形成氣膜，蒸氣循環(huán)流入排污室6內(nèi)排向火炬。
2.3.2 潤(rùn)滑油側(cè)的密封工作原理
氮?dú)馔ㄟ^(guò)密封氮?dú)膺M(jìn)氣室7進(jìn)入汽封，也分為2個(gè)流向，向潤(rùn)滑油箱內(nèi)側(cè)流入的氮?dú)?，一部分氮?dú)鈱⒏…h(huán)端面密封線推靠形成端面密封，一部分氮?dú)庾咄獠?，將浮環(huán)膨脹開(kāi)，在浮環(huán)與軸之間形成氮?dú)饷芊饽?，這樣有效的密封住潤(rùn)滑油向介質(zhì)側(cè)泄漏，另一個(gè)方向的氮?dú)馀c內(nèi)密封蒸氣一樣形成密封壓力氣，大部分（極少部分氮?dú)膺M(jìn)入油箱后，通過(guò)排氣管排出）都從排污室6排向火炬線。以氮?dú)鉃槊芊鈿獾牧硗庖粋€(gè)目的也是為了降低爆炸危險(xiǎn)性。
2.3.3 浮環(huán)與軸套間隙值取值
浮環(huán)與軸套之間在工作的過(guò)程中是有一定間隙的，這個(gè)間隙是由密封氣膨脹出來(lái)的，而靜止的狀態(tài)下，浮環(huán)與軸套之間無(wú)間隙，透光試驗(yàn)見(jiàn)圖5。
開(kāi)機(jī)之前要通入密封氮?dú)馀c蒸氣，使浮環(huán)密封脹開(kāi)，浮環(huán)的端面密封貼死，保障密封氣保壓，標(biāo)準(zhǔn)壓力為15 kPa。運(yùn)行過(guò)程中，浮環(huán)與軸套間隙
內(nèi)部充滿的密封氣，形成密封氣膜，在剛剛開(kāi)機(jī)的時(shí)候，浮環(huán)與軸套會(huì)自動(dòng)對(duì)中，運(yùn)行穩(wěn)定后，基本與軸套同心，浮環(huán)與軸套并不接觸，所以浮環(huán)在運(yùn)行過(guò)程中不磨損。密