离心式压缩机密封技术初探

摘要：因为当下密封理论及实际应用技术的掌握较差，所以在密封选型及处理实际问题中，经常会出现一些问题导致密封失败，介质泄露，装置停车停产，企业效益受到严重的损害。文章就离心压缩机密封问题进行分析探讨。

关键词：离心式压缩机；干气密封技术；密封技术

迄今为止，无论是国内石油化工产业还是国外石油行业均使用离心式压缩机来运输气体，但为了充分的防止气体外泄或者限制气体沿轴向泄露到空气压缩机轴旋转，因此需要选择使用各种轴段密封方法维持其正常运转，防止气体外泄，降低威胁人身安全带的危险因素，防止环境污染、降低能源消耗等等。离心压缩机密封方式有四种，干气密封、机械密封、迷宫密封和浮环密封。

1 迷宫密封简介

迷宫密封还可称之为梳齿密封，迷宫密封是最基本的离心压缩机密封形式。此种类型的密封是通过节流间隙中节流过程和密封腔内动能转化为热能，从而实现密封。迷宫密封的优点包括结构简单、安装和操作也较为简单，且辅助设备较少。通常条件下可允许压缩机内的气体可微量泄漏到大气中，但其只是在低压介质密封的情况下使用。空气作为介质的此类压缩机一般均是通过节流降低泄漏，且较便宜，且泄漏气体量的多少对主机效率有一定程度的影响，所以应该对迷宫式密封的主要还是研究其节流功能。

2 浮环密封简介

在液体密封的方式中，浮环密封是其中的一种，浮环密封的发展是从固定套筒式油封进而逐渐演变的。浮环在旋转轴上，位于两个浮环密封腔和转子的间隙较小的环。封油注射后浮环密封腔，浮动环间隙向内外浮环外漏。因为在高速旋转状态下的转子，为流进浮环密封间隙内的油，同时在转动轴的作用下形成油膜的能力。浮环密封的优点：①适用于高速、各种压力等级，应用操作方位较广；②属于非接触式密封，可靠性高，寿命长。

浮环密封不仅有优点，同样也具有一定的缺点，其主要缺点包括两种，其一为存在较大的内泄漏事件，然而内泄漏漏油事件处理、回收均较为复杂，其中便包括脱气槽、控制系统及油气分离器等，一旦内泄漏的情况过于严重时，若该系统也出现失灵的情况，那么密封油污染在工艺回路上便会存在一定的危险，可能会导致产品的质量降低，使得催化剂毒化，最终导致装置出现停机的情况。所以为了对这一缺点进行克服，那么就一定要减少内泄漏发生。缺点二是此种密封方式控制系统香闺来说较为复杂，油气压差较小。

3 机械密封简介

过去的时候，浮环密封及迷宫密封均有较广的用途，但是近些年来，密封技术得到了快速的发展，机械密封与干气密封在现在已经得到了更广泛的使用推广。机械密封正在逐渐的替代浮环密封，其具有泄露率低、密封油消耗少、润滑系统和控制系统简单安全、操作方便可靠，缺点是机械密封成本高，但总体来说，机械密封具有非常明显的优越性。

4 干气密封简介

干气密封属于20世纪我国开始发现的一项新型技术，其和其他密封方式比较具有非常显著的优点。通常条件下，干气密封和机械密封比较，两种在剖面较为相似，但干气密封则是充分的实现了在转动垂直平面内完成的。另外，对其公用面结构进行分析，我们可以发现干气密封是由螺旋槽表面、台阶形密封、扁平密封块以及锲形密封块等组成的。下文对干气密封的特点、工作原理及应用等进行了介绍，详细如下文：

4.1 干气密封特点

干气密封是一种先进的非接触式密封，且干气密封功率消耗量非常小，一般只占有5%的接触式机械密封；干气密封与其他密封方式对比时，此种密封方式气体泄漏量非常小；在离心压缩机可以选择用自己的技术为气密封，密封过程无不良影响；介质实现零逸出，是一种环保型密封；干气密封的优点是辅助系统简单、可靠，同时在使用过程中不需要维修和保养。

4.2 干气密封工作原理

干气密封主要分为两个功能区，外区域和内区域，气体进入开槽的外区域这些槽将压缩进入的气体，在槽根部形成局部的高压区，使端面分开，并形成一定厚度的气膜，为了获得必要的泵送效应，动压槽必须开在高压侧。开槽的密封间隙内的压力增加对干气密封的工作是至关重要的，它将保证即使在轴向载荷较大的情况下，密封也能形成一个不被破坏的稳定气膜。密封的内区域(即坝区)是平面的，靠它的节流作用而限制了泄量。密封工作时端面气膜形成的开启力与由弹簧和介质作用力形成的闭合力达到平衡，从而实现了非接触运转。干气密封的弹簧力是很小的。主要目的是当密封不受压或不工作时能确保密封的闭合，防止意外发生。

4.3 离心式压缩机干气密封的应用

升压机：压缩机停止运行之后，两个肝气密封面相互接触，压缩机中进口压力与出口压力相等，不能够通过对压缩机出口气体密封，因此使用氨气压缩机、天然气压缩机共同提高密封气体内的压力。此种密封，故而采用1台天然气压缩机、氨气压缩机共用的升压机提高密封气的压力。AMPLFLOW控制系统入选此种增压控制控制系统，其是通过压缩机逻辑孔来操作电路控制器，用2个球阀制动的电磁阀来启动，打开球阀可使驱动空气和工艺气进入到升压机，升压机驱动空气活塞，待其连接到较小活塞上，压缩工艺气体，从而产生高压气体。

我公司氨压缩机（MCL807（低）+3MCL807）干气密封流程：氨气压缩机是沈阳鼓风机集团有限公司，其是由蒸汽轮机驱动，氨压缩机干气密封属于串联是干气密封的类型。特殊条件下，没有经过调整阀的氮气可替代从压缩机出口密封气作为机组的密封气。压缩机启动时一级密封气采用3.42MPa的氮气，经过过滤单元作为一级密封气分别进入高、低压缸高、低压端第一级密封腔。正常启动后倒换用压缩机三段出口防喘振冷却器前气体和三段出口冷却后气体供气。95%的密封气经疏齿密封进入缸体。剩余密封同二级密封气一起排放向火炬。

合成气压缩机干气密封流程：合成气体压缩机是由美国德莱赛兰生产的离心式压缩机，由蒸汽轮机驱动，有低压缸和高压缸两个缸体。其也属于串联式干气密封类型的一种。干气密封与一般机械密封的平衡型集装式结构一样，但端面设计不同，表面有几微米至十几微米深的沟槽，端面宽度较宽。干气密封在两个密封面上生产出一个稳定的气膜，该气膜具有非常强的刚度，其可以让两个密封面绝对分离，但会维持一定的距离，一般为几微米。密封间隙太大，会导致泄漏量增加，密封效果较差;而密封间隙较小，容易使两密封面发生接触，因为干气密封的摩擦热不能及时散失，端面接触无润滑，将很快引起密封变形、端面过度发热从而导致密封失效。

5 结束语

螺旋槽结构形式与密封刚度之间有非常密切的联系，然而迄今为止主要包括单项槽和双向槽，单项槽的优点是密封刚度适当，在中压和高压离心压缩机方面适用范围较广，而双向草的密封气膜刚度较差，其可安装在传动侧和驱动侧，降低零部件的使用数量，在低压离心压缩机方面有一定的应用范围。

参考文献

[1]林飞，谢斌，马杰等.离心式压缩机密封气系统优化探讨[J].石油化工设备，2012，41(z1):107-110.

[2]葛元义,王天全，赵继文等.重油催化裂化装置2MCL456型离心式压缩机密封系统的改造[C].//2001年石油炼制技术大会论文集.2001:967-971.

[3]刘冬菊，哈福民，印明洋等.筒型离心式压缩机干气密封定位凸台的补焊[J].风机技术，2006，(4):26-27，61.

[4]宝德杰.干气密封在天然气离心式压缩机上的应用[J].流体机械，2006，34(8):48-49.