离心压缩机干气密封故障的主要措施浅析论文

离心压缩机干气密封故障的主要措施浅析论文

1、MCL526+2BCL458离心压缩机运行概况

大庆油田天然气分公司2 010年至2 013 年新投产北I-2深冷、南八深冷共两套深冷装置，两套装置的原料气压缩机均采用MCL526+2BCL458型离心压缩机。至今两套深冷装置的离心压缩机组基本运行状况良好，能够满足工艺需求，但均存在因干气密封故障所导致的联锁停机。经统计投产至今因干气密封故障损坏，共更换过8套干气密封。现对造成干气密封故障的主要原因进行分析并就解决措施提出建议。

2、干气密封故障的成因

2.1密封气带液

由于压缩机组正常运转时所投用的一级密封气引自增压机出口分离器，主密封气压力为4.2MPa，在通过压力调节阀调节后分别降压到低压缸0.13MPa和高压缸0.74MPa的压力时出现节流制冷效应，容易使密封气带液。

液体进入干气密封，由于液体的不可压缩性，干气密封动、静环表面的刚性气膜不能有效形成，使动、静环密封面贴合，加速密封面的磨损，造成密封泄漏。

2.2低速运转、反转对干气密封造成磨损

2.2.1压缩机低转速运转

干气密封在较低速度下旋转时不能在密封面上形成刚性气膜，所以技术上要求，不可以在转速低于1000r/min以下长时间运转。动环平均线速度在2m/s就会形成动压气膜使密封端面分开,这样，密封端面间相对摩擦量就很小。在装置停机或启机过程中都要对压缩机进行盘车，压缩机盘车时，轴转速只有16r/min(正常运行10344r/min)，盘车转速过低，达不到形成动压气膜的速度，会使动、静环密封面直接接触,导致磨损。

2.2.2压缩机反转造成干气密封损坏

当压缩机停机后，驱动电机停止做功，正向驱动力消失，压缩机出口蓄存的高压气体流向低压区造成反转。

干气密封是单向密封槽密封，轴在指定方向转动时，才能使动、静环密封面上形成刚性气膜，达到密封的目的。而反向旋转时则不能形成气膜，出现干摩擦，最终造成密封面的`损坏，致使干气密封泄漏。

2.3密封气与平衡管设计压差，不能完全满足密封压力需求北I-2压缩机原设计低压缸密封气压力为0.13MPa，压缩机高压缸密封气压力为0.74MPa，密封气与平衡管原设计压差均为0.05MPa。启机前主密封气采用开车气，压力在0.7～1.0MPa之间，装置正常运行期间主密封气采用增压机出口气，压力为4.2MPa。密封气分别经过高、低压缸的两个气动薄膜调节阀调节，使密封气与平衡管压差达到0.05MPa后注入机组密封腔内。但实际运行中，发现压缩机高压缸高压端一级泄漏出口管线温度升高，判断为压缩机缸体内工艺气体进入干气密封，工艺气介质较脏，对干气密封造成损坏。

3、防范干气密封故障的对策措施

3.1防止密封气带液的措施建议

3.1.1有效分离密封气凝析烃

增加自力式调节阀和过滤分离器，有效分离出密封气中的凝析烃。在增压机出口分离器出口管线到主干气密封管线处增加一个自力式调节阀，将压力调节至2.0MPa,再进入主密封气调节阀调节至低压缸的0.13和高压缸的0.74。有效缓解密封气压降过大，避免节流制冷而出现的凝赵帅大庆油田有限责任公司天然气分公司油气加工三大队析烃现象。并在阀后加一组过滤分离器，分离出密封气中的凝析烃。同时将过滤器底部低点放空线接入重烃收集罐内，一方面可以定时回收存积的液烃，避免液烃对外直接排放的风险，另外，在拆滤网时也能起到降压的目的，防止操作中，存积液烃挥发引发不安全隐患，保证人、机安全。目前南八深冷通过改造在两条主密封气线上各增设一台过滤器，将管线内杂质进行初滤，两台过滤器低点排液线引至二次闪蒸罐。

3.1.2改善密封气气源质量

建议用脱甲烷塔塔顶换热后干气作为一级密封气气源，改善气源质量。目前主密封气气源引自增压机出口分离器，压力较高，重组分含量相对高，经过压力调节阀调节后节流现象严重，管线在夏季结霜严重，密封气温度明显低于设计值15～45℃，易在密封气管线中产生凝液，使干气密封带液，影响干气密封的使用寿命。建议采用脱甲烷塔塔顶换热后干气做为主密封气源。一是这股气的气源经过了低温分离，组份较轻，使用时不会再有凝析烃出现;二是这股气源压力适中，且稳定，一般在1.3～1.35MPa之间，而且，压力也明显高于高压缸平衡管压力，满足压力需求，能够保证气源的供给。其温度在32度左右也满足密封气要求;三是由于这股气源与平衡管压力的差压相对较小，调节阀在调节时不易出现节流现象，更加稳定，减少一级泄漏差压的波动，降低停机的可能，从而延长干气密封的使用寿命。鉴于以上这几点，提出增加一条塔顶与冷箱换热后的干气做为主密封气气源的建议。

3.2减少干气密封磨损的措施建议

3.2.1缩短启机盘车时间，减少干气密封磨损

由于在启机盘车时，转速为16转/分，即使主密封气供给正常也不能形成有效的气膜，将一级密封的动、静环分离。因此，经过与生产厂家协商，已经缩短启动盘车时间，由30分钟减少到10分钟，尽可能减少动、静环的磨损。

3.2.2加装泄压阀和单流阀，消除机组停机反转现象

通过分析压缩机停机后的惰转图形，发现在每次机组停机后都出现了反转现象，对于反转问题的解决方法，一是在压缩机三级出口线加装紧急泄压阀，当压缩机停机时，可以将压缩机出口气通过紧急泄压阀泄放掉，避免了因压缩机入口放空导致高压区气体流向低压区，防止反转发生。二是在压缩机各级出口线上加装单流阀，当压缩机停机时单流阀可以阻止各级出口的高压气体反向流动，压缩机转子就不会出现反转。通过改造三套装置均在压缩机各级出口加装单流阀，通过转速、振动及各级压力的历史趋势观察判定压缩机改造后再没出现过反转现象。

3.3提高原设计压差，增设保护联锁

经过与生产厂家协商，已将低压缸干气密封与平衡管差压提高至0.1MPa(北I-2)，高压缸干气密封与平衡管差压提高至0.15MPa(北I-2)，保证密封气压力高于压缩机高压端的泄漏气压力。并且，已对原设计干气密封控制程序进行调整，增设密封气与平衡管压差联锁停机;原设计主密封气与平衡管压差设有报警显示而无联锁停车，一旦主密封气供给出现故障(压力或流量降低)，首先反映为平衡管压差报警，但由于其无联锁，压缩机会继续运行，压缩机缸体内工艺气就会通过干气密封进行泄漏直至其泄漏量压差大联锁停机为止，因此单独通过干气密封泄漏量压差来联锁保护干气密封存在滞后，增设主密封气与平衡管压差联锁可以有效的解决上述问题。