干气密封技术简介

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1、干气密封技术简介 一般来讲，典型的干气密封结构包含有静环、动环组件（旋转环） 、 副密封 O 形圈、静密封、弹簧和弹簧座（腔体）等零部件。静环位于不锈 钢弹簧座内，用副密封 O 形圈密封。弹簧在密封无负荷状态下使静环与固 定在转子上的动环组件配合，如图1 所示图 1在动环组件和静环配合表面处的气体径向密封有其先进独特的方法。 配合表面平面度和光洁度很高，动环组件配合表面上有一系列的螺旋槽， 如图 2 所示。图 2随着转子转动，气体被向内泵送到螺旋槽的根部，根部以外的一段无 槽区称为密封坝。密封坝对气体流动产生阻力作用，增加气体膜压力。该 密封坝的内侧还有一系列的反向螺旋槽，这些反向螺旋槽起着反

2、向泵送、 改善配合表面压力分布的作用，从而加大开启静环与动环组件间气隙的能 力。反向螺旋槽的内侧还有一段密封坝，对气体流动产生阻力作用，增加 气体膜压力。配合表面间的压力使静环表面与动环组件脱离，保持一个很 小的间隙，一般为 3 微米左右。当由气体压力和弹簧力产生的闭合压力与 气体膜的开启压力相等时，便建立了稳定的平衡间隙。在动力平衡条件下，作用在密封上的力如图 3 所示。图 3闭合力 Fc，是气体压力和弹簧力的总和。开启力 Fo 是由端面间的压 力分布对端面面积积分而形成的。在平衡条件下 Fc=Fo，运行间隙大约为 3 微米。如果由于某种干扰使密封间隙减小，则端面间的压力就会升高，这时， 开

3、启力 Fo 大于闭合力 Fc，端面间隙自动加大，直至平衡为止。如图 4 所 示。图 4类似的，如果扰动使密封间隙增大，端面间的压力就会降低，闭合力 Fc 大于开启力 Fo，端面间隙自动减小，密封会很快达到新的平衡状态， 见图 5。图 5这种机制将在静环和动环组件之间产生一层稳定性相当高的气体薄膜， 使得在一般的动力运行条件下端面能保持分离、不接触、不易磨损，延长了使 用寿命。 通过以上结构的不同组合并配合辅助的密封可演化出用于实际工况的几种 结构：干气密封型式单端面干气密封它适用于少量工艺气泄漏到大气中无危害的工况，见图 6图 6串联式干气密封它适用于允许少量工艺气泄漏到大气的工况，见图 7。

4、图 7一套串联式干气密封可看作是两套或更多套干气密封按照相同的方向 首尾相连而构成的。与单端面结构相同，密封所用气体为工艺气本身。通 常情况下采用两级结构，第一级（主密封）密封承担全部或大部分负荷， 而另外一级作为备用密封不承受或承受小部分压力降，通过主密封泄漏出 的工艺气体被引入火炬燃烧。剩余极少量的未被燃烧的工艺气通过二级密 封漏出，引入安全地带排放。当主密封失效时，第二级密封可以起到辅助 安全密封的作用，可保证工艺介质不大量向大气泄漏。带中间进气的串联式干气密封它适用于既不允许工艺气泄漏到大气中，又不允许阻封气进入机内的 工况，见图 8。图 8如果遇不允许工艺介质泄漏到大气中，且也不允许

5、阻封气泄漏到工艺 介质中的工况，此时串联结构的两级密封间可加迷宫密封。用于易燃、易 爆、危险性大的介质气体，可以做到完全无外漏。如 H2压缩机、H2S 含 量较高的天然气压缩机、乙烯、丙烯压缩机等。该结构所用主密封气除用工艺气本身以外，还需另引一路氮气作为第 二级密封的使用气体。通过一级密封泄漏出的工艺气体被氮气全部引入火 炬燃烧。而通过二级密封漏入大气的全部为氮气。当主密封失效时，第二 级密封同样起到辅助安全密封的作用。双端面干气密封它适用于不允许工艺气泄漏到大气中，但允许阻封气（例如氮气）进 入机内的工况，见图 9。图 9双端面密封相当于面对面布置的两套单端面密封，有时两个密封分别 使用两

6、个动环。它适用于没有火炬条件，允许少量阻封气进入工艺介质中 的情况。在两组密封之间通入氮气作阻塞气体而成为一个性能可靠的阻塞 密封系统，控制氮气的压力使其始终维持在比工艺气体压力高 0.20.3MPa 的水平，这样密封气泄漏的方向总是朝着工艺气和大气，从 而保证了工艺气不会向大气泄漏。第二章 压缩工段操作问答 1. 什么是离心式压缩机组？ 答：指离心式压缩机本体、驱动机、变速箱、气管路、油路系统、调节系统和 冷却装置的总称。 2. 什么是压缩机的级？ 答：指一个叶轮及与其相配合固定元件的组合。 3. 什么是压缩机的段？ 答：指从气体吸入机内的级算起，到气流流出机外去冷却或中间抽气（加气） 之间

7、的级或级组。 4. 常用的轴承有那几种形式？ 答：有滚动轴承和滑动轴承。 5. 什么是止推轴承？ 答：止推轴承：承受转子的轴向力，限制转子的轴向窜动，保持转子在汽缸中 的轴向位置。 6. 离心式压缩机的转子由哪些部件组成？ 答：由主轴、叶轮、平衡盘、止推盘、联轴器等构成离心式压缩机的转子。 7. 压缩机的操作原则是什么？ 答：升压先升速，降压先降速；升压时，先缓慢关低压防喘振阀，后关高压防 喘振阀；降压时，先缓慢关高压防喘振阀，再开低压防喘振阀。 8. 什么是机械密封？ 答：机械密封是指由至少一对垂直于旋转轴线的端面在流体压力和补偿机构弹 力（或磁力）的作用下以及辅助密封的配合下保持贴合并相对

8、滑动而构成的防 止流体泄漏的装置。 9. 机械密封的优点是什么？ 答： (1) 内泄漏较低； (2) 油系统较为简单。 (3) 隔离气体消耗量小. 10. 润滑油的作用是什么？ 答： (1) 润滑作用； (2) 冷却作用； (3) 清洁作用。 11. 润滑油高位油槽的作用是什么？ 答：它是安装在机组上方的油箱，保证油路系统恒定的油压差，在突然停车是 向机组供油。 12. 压缩机喘振的条件有哪些？ 答： (1) 在流量减少时，流量降到该转数下的喘振流量时，发生喘振； (2) 管网系统内气体的压力大于一定转数下对应的最高压力时发生喘振；13. 合成气压缩机控制系统一级缓冲气的输入有几路？ 答：共有

9、两路： (1) 一路来自压缩机出口经冷却除液后的工艺气。(2) 一路接自增压系统的输出。14. 油冷却器的作用是什么？ 答：油冷却器的作用是将油箱中来的温度较高的润滑油温度降至工作温度，使 润滑油在轴承中保持规定的粘度，形成稳定的合乎要求的油膜。 15. 如何切换油冷却器和油过滤器？ 答： (1) 打开备用油冷却器（油过滤器）排气阀； (2) 打开备用油冷却器（油过滤器）连通阀充油； (3) 当排气管路视镜中有油流动时，关闭排气阀，进行切换。切换完毕，关连 通阀。16. 当机组轴位移或轴振动增大时应怎样处理？ 答： (1) 减小负荷； (2) 检查轴承温度； (3) 倾听压缩机内部有无不正常声

10、音； (4) 仪表人员测定压缩机轴振动和轴位移是否是假信号； (5) 向有关领导和部门汇报； (6) 如果轴振动和轴位移持续增大，并伴有不正常声响，或机组已空负荷运行， 应迅速紧急停机。17. 合成气压缩机润滑供油总管压力低于多少跳车？ 答：低于 0.15MPa 报警，低于 0.1MPa 跳车. 正常值为 0.250.30MPa。 18. 简述焦炉气压缩机开车步骤？ 答： (1) 先用氮气置换压缩机和三个回一管线.化验分析 O20.5%.然后开入口碟阀 用焦炉气置换压缩机和三个回一管线，化验分析 O20.5%，N25%关放空阀， 都用三段放空进行置换。 (2) 应开的阀门：进口阀、各段回一阀、

11、各压力表阀、冷却水总阀、各段缸及 水冷器冷却水阀(投冷却水时要排气).应关的阀门：三段出口阀. (3) 检查电动机及电器设备是否有异常情况,并向电器柜氮气保持微正压。 (4) 与中控室联系通知电器人员给送电。 (5) 开动循环油泵电机，调节油压和油温正常，启动注油器电机，观察上油情 况。 (6) 盘车以后起动压缩机,运行 5 分钟检查压缩机是否有异常现象。 (7) 关一回一阀调整打气量,关闭二回一阀,关三回一调整出口压力,经值班长同意 后开三段出口阀,关闭三回一阀给精脱硫送气。19. 简述焦炉气压缩机正常停车步骤？ 答： (1) 得到值班长令后稍开三段放空(或三段回一)阀，关三段出口阀。 (2

12、) 打开各段回一阀。 (3) 停主电机及、注油器电机,5 分钟后停油泵电机。(4) 关进气阀，关放空阀，关冷却水总阀。20. 什么情况下焦炉气压缩机做紧急停车处理？ 答： (1) 压缩机的主要部件如：十字头、连杆、活塞杆、曲轴、曲轴瓦、十字头滑 道、连接螺丝、十字头销子、气缸、管线等折断、破裂、烧坏。 (2) 循环油压超出规定指标或连锁停车情况发生。 (3) 本岗位或外工段发生着火、爆炸等情况。 (4) 大量跑气、泄漏有毒气体，恶化操作环境。 (5) 电器严重故障，如电动机冒烟烧坏等。 (6) 断电、断水、断气等。21. 简述焦炉气压缩机紧急停车步骤？ 答： (1) 按电钮停车，停止电动机运转

13、。 (2) 通知值班长。 (3) 迅速关三段出口阀。 (4) 打开各段放空阀及回一阀，放掉各段压力。 (5) 以后按正常停车步骤进行。22. 简述焦炉气压缩机倒车操作？ 答： (1) 新开机按正常开车步骤开车。 (2) 新开机按正常步骤加压，超出三段出口阀阀后压力 0.1MPa 准备送气。 (3) 新开机开三段出口阀，逐渐关闭三回一阀、关一回一阀加气量。原开机开 一回一阀 减气量, 逐渐开三回一阀，逐渐关闭三段出口阀,两个阀动作要同时 进行。 (4) 当原开机三段出口阀安全关闭后，按正常切气步骤处理，使系统处于空载 状态。23. 在实际生产中，影响压缩机能力因素有哪些？ 答： (1) 余隙容积

14、，气体余隙大，气缸容积减小，生产能力低。 (2) 泄漏损失，压缩机生产能力与活塞环,进出口活门阀片严密程度有直接关系。(3) 气缸活门阻力，吸入活门阻力大，活动开启迟缓，进气量减少。 (4) 吸入气体温度，气体温度高，气体密度减小，质量减轻。24. 如何判断气缸活门内漏？ 答：方法有三种：听、摸、看。 (1) 温度上判断。进口活门漏气，则进口阀门温度偏高，可用手摸直感。出口 活门漏气则出口温度高。 (2) 压力上判断。进出口活门漏气，本级出口压力偏低,前一级出口压力高。 (3) 响声上的判断。活门漏气，发出一种嘶嘶声响。25. 活塞环泄漏有何现象？ 答：当活塞向左移动时，带有余压气体顺缸壁向右

15、流动，当活塞向右移动时， 高压气顺缸壁左方向流动，如此所复循环活塞环的泄漏将造成吸气的中段压力 高，本段进口温度高，压缩时下段压力低，本段出口温度高，同时造成气缸壁 温上升。 26. 合成气压缩机岗位任务是什么？ 答：压缩机岗位的任务是：对从转化来的新鲜气经过压缩机八级叶轮压缩后与 甲醇合成系统甲醇分离器（F40003）分离出来的循环气（压力为 5.5MPa.温度 为 40）在压缩机缸 体内混合并经九级叶轮压缩升压至 5.9MPa 后送往甲醇 合成系统合成甲醇. 27. 合成压缩机型号是什么？各代表什么？ 答：型号是 3BCL459. 3 表示段间有抽加气;B 机壳垂直部分结构;CL 无叶扩压

16、器;45 第一级叶轮的名义 直径为 450mm ;9 共九级叶轮。 28. 简述合成压缩机开车步骤？ 答： (1) 向合成系统充压（根据实际情况确定充压参数） 。打开压缩机入口阀（HV- 40003）和防喘振阀 FCV63040、FCV63041。 (2) 启动干气密封增压泵，过滤器排污后调整隔离气压差和流量。 (3) 通知电气人员给油泵送电启动油泵，先把高位油箱充满油，再把油一减压 力控制在 0.80MPa，油二减压力控制在 0.3MPa 以上，油温在 32.8以上,油箱 温度在 45以上。做润滑油泵 J63002、J63003 联锁实验，合格后联系值班长要 高压电。 (4) 微机上的启动条件全部满足，允许启动灯亮之后， ，同电气人员启动盘车电 机后再启动主机。 (5) 电机运行平稳后调整油压、油温及冷却水量，并做一次全面检查，检查内 容包括：油温、油压、油过滤器阻力、油箱油位、水温、水压、水量是否正常。(6) 待压缩机运转平稳后，开合成气出口阀（HV-40002） ，系统打循环。 (7) 新鲜气具备接气条件后，逐渐开新鲜气入口阀，注意调节压力平衡，调节 防喘