循環(huán)氫壓縮機(jī)填料密封泄漏的原因分析及改良

循環(huán)氫壓縮機(jī)填料密封泄漏的原因分析及改良對(duì)某柴油加氫改質(zhì)裝置循環(huán)氫壓縮機(jī)試車過程中出現(xiàn)的氣缸高壓填料密封泄漏問題開展分析，從填料密封材質(zhì)和填料系統(tǒng)構(gòu)造兩方面對(duì)氣缸高壓填料開展設(shè)計(jì)改良，如提高填料材質(zhì)耐磨性和彈簧強(qiáng)度，增加注油口以保證填料潤(rùn)滑均勻，法蘭增加O型圈以防止氣體從填料盒泄漏，改良水循環(huán)方式使冷卻效果更佳。該改良方案使機(jī)組高壓填料密封泄漏問題得以解決，為國(guó)內(nèi)同類設(shè)備處理類似問題提供了參考。

循環(huán)氫壓縮機(jī)是加氫裝置的核心設(shè)備，主要為加氫反應(yīng)提供反應(yīng)氫氣和帶走反應(yīng)熱。***石化公司120萬(wàn)噸/年柴油加氫改質(zhì)裝置循環(huán)氫壓縮機(jī)試車過程中出現(xiàn)氣缸高壓填料頻繁泄漏，真空技術(shù)網(wǎng)(http:///)認(rèn)為會(huì)對(duì)公司安全生產(chǎn)和操作人員人身安全構(gòu)成巨大威脅。本文作者分析高壓填料泄漏原因，通過對(duì)該機(jī)組高壓填料開展多次改良和設(shè)計(jì)，解決氣缸高壓填料頻繁泄漏問題，保證了公司安全生產(chǎn)和設(shè)備長(zhǎng)周期安全運(yùn)行，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益和安全效益。1、試運(yùn)行中存在的問題

120萬(wàn)噸/年加氫改質(zhì)裝置壓縮機(jī)為循環(huán)氫-氫氣增壓聯(lián)合機(jī)組，共設(shè)2臺(tái)，一開一備。壓縮機(jī)型號(hào)為MW-34.2/(110-130)-20/(13-22)-X，構(gòu)造形式為固定水冷對(duì)置式四列一級(jí)少油潤(rùn)滑往復(fù)式活塞壓縮機(jī)，其中三列為循環(huán)缸，一列為氫氣增壓缸。循環(huán)缸介質(zhì)為循環(huán)氫(含硫化氫)，進(jìn)氣壓力為11.0MPa，排氣壓力為13.0MPa，排量為190000Nm3/h。電機(jī)型號(hào)為TAW2700-20/2600W，功率為2700kW。該機(jī)組試車過程中填料泄漏突然加大，泄漏出來(lái)的循環(huán)氫(含硫化氫)嚴(yán)重時(shí)充滿了整個(gè)壓縮機(jī)房，機(jī)房?jī)?nèi)的可燃?xì)夂土蚧瘹鋱?bào)警器頻繁報(bào)警，機(jī)房?jī)?nèi)硫化氫氣味較大；泄漏出來(lái)的氫氣和硫化氫從中體串入與之連接的儀表引壓管線內(nèi)，現(xiàn)場(chǎng)存在很大的安全隱患；填料泄漏量大，沖破了所有填料組件和中體內(nèi)兩道氮封保護(hù)進(jìn)入曲軸箱內(nèi)，在曲軸箱呼吸閥處檢測(cè)可燃?xì)夂土蚧瘹錆舛瘸瑯?biāo)，曲軸箱內(nèi)存在爆炸的潛在隱患。

由于填料泄漏，20**年1月該機(jī)組一個(gè)月內(nèi)頻繁切換和檢修次數(shù)達(dá)6次以上，檢修和機(jī)組切換工作量很大，機(jī)組頻繁檢修，對(duì)生產(chǎn)造成嚴(yán)重影響。2、循環(huán)氫壓縮機(jī)氣缸填料泄漏原因分析

該機(jī)組高壓填料組合配置如圖1所示，從右至左分別為：1組減壓環(huán)、9組主密封環(huán)、2組漏氣密封/氮?dú)獗Ｗo(hù)環(huán)。

圖1高壓填料安裝示意圖

通過多次對(duì)填料組合開展解體檢查發(fā)現(xiàn)：減壓環(huán)彈簧、主密封填料的阻流環(huán)彈簧均發(fā)生斷裂，如圖2所示；主密封填料的切向環(huán)磨損嚴(yán)重，如圖3所示；填料盒內(nèi)潤(rùn)滑油偏少；填料壽命只有1-2個(gè)月。這說(shuō)明現(xiàn)有填料材質(zhì)和彈簧強(qiáng)度均滿足不了高壓下(進(jìn)氣壓力11.0MPa，排氣壓力13.0MPa)的密封要求，需要提高填料材質(zhì)的耐磨性，對(duì)填料彈簧強(qiáng)度開展升級(jí)改造。

圖2主密封填料彈簧斷裂

圖3主密封填料切向環(huán)嚴(yán)重磨損

通過分析，認(rèn)為該填料系統(tǒng)設(shè)計(jì)存在以下問題：

(1)壓縮機(jī)填料環(huán)彈簧力不夠，形不成初始狀態(tài)下環(huán)對(duì)活塞桿的有效密封，這可能是造成機(jī)組運(yùn)行中填料泄漏突然加大的原因；

(2)壓縮機(jī)填料環(huán)太薄，剛度不夠，達(dá)不到有效密封；

(3)壓縮機(jī)填料環(huán)選材及加工不過關(guān)；

(4)壓縮機(jī)填料盒和填料環(huán)分別由兩家提供，可能存在不匹配問題；

(5)循環(huán)氫機(jī)組填料組數(shù)多，參照其他類似機(jī)組發(fā)現(xiàn)該機(jī)填料盒注油點(diǎn)少，填料潤(rùn)滑效果差；

(6)填料盒冷卻水距離活塞桿遠(yuǎn)，冷卻效果差；

(7)填料盒漏氣回收孔及排火炬管路細(xì)等設(shè)計(jì)存在不合理的地方。3、氣缸填料系統(tǒng)的改造

針對(duì)該機(jī)組氣缸高壓填料密封存在的填料材質(zhì)和彈簧強(qiáng)度均不能滿足要求的情況，重新設(shè)計(jì)了新填料環(huán)，并將INCONEL彈簧更換為304材料，提高其強(qiáng)度等級(jí)，但安裝使用后仍然泄漏嚴(yán)重。因此，決定對(duì)填料構(gòu)造開展重新設(shè)計(jì)。首先，提高填料材料耐磨等級(jí)，采用HY101耐磨材料代替HY509材料；第二，在構(gòu)造上增加軸向推力彈簧，并將外圈彈簧力提高為原始彈簧力的2倍；第三，對(duì)填料系統(tǒng)開展改造。具體改造方案為：

(1)在填料盒內(nèi)增加一注油點(diǎn)，從注油器上再引出一路注油管線，連通到中體填料盒，中體及填料盒上增加兩套接頭，如圖4所示。這是因?yàn)樵摍C(jī)組共設(shè)有11組填料，多次檢修發(fā)現(xiàn)靠尾端的填料明顯潤(rùn)滑缺陷，加劇了填料的磨損，因此通過增加一個(gè)注油口，盡可能地防止?jié)櫥痪?/p>

圖4增加注油點(diǎn)相應(yīng)配合示意圖

(2)減少主密封環(huán)組數(shù)，由9組減少至7組。減少主密封環(huán)組數(shù)后，可進(jìn)一步確保填料潤(rùn)滑和冷卻效果更好。

(3)法蘭加O型圈，防止氣體從填料盒泄漏。

(4)水循環(huán)采用近活塞桿的方式，冷卻效果更佳。4、結(jié)束語(yǔ)