離心壓縮機(jī)干氣密封故障的主要措施淺析論文
1、MCL526+2BCL458離心壓縮機(jī)運(yùn)行概況
大慶油田天然氣分公司2 010年至2 013 年新投產(chǎn)北I-2深冷、南八深冷共兩套深冷裝置，兩套裝置的原料氣壓縮機(jī)均采用MCL526+2BCL458型離心壓縮機(jī)。至今兩套深冷裝置的離心壓縮機(jī)組基本運(yùn)行狀況良好，能夠滿足工藝需求，但均存在因干氣密封故障所導(dǎo)致的聯(lián)鎖停機(jī)。經(jīng)統(tǒng)計(jì)投產(chǎn)至今因干氣密封故障損壞，共更換過(guò)8套干氣密封�，F(xiàn)對(duì)造成干氣密封故障的主要原因進(jìn)行分析并就解決措施提出建議。
2、干氣密封故障的成因
2.1密封氣帶液
由于壓縮機(jī)組正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)所投用的一級(jí)密封氣引自增壓機(jī)出口分離器，主密封氣壓力為4.2MPa，在通過(guò)壓力調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)后分別降壓到低壓缸0.13MPa和高壓缸0.74MPa的壓力時(shí)出現(xiàn)節(jié)流制冷效應(yīng)，容易使密封氣帶液。
液體進(jìn)入干氣密封，由于液體的不可壓縮性，干氣密封動(dòng)、靜環(huán)表面的剛性氣膜不能有效形成，使動(dòng)、靜環(huán)密封面貼合，加速密封面的磨損，造成密封泄漏。
2.2低速運(yùn)轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)對(duì)干氣密封造成磨損
2.2.1壓縮機(jī)低轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)
干氣密封在較低速度下旋轉(zhuǎn)時(shí)不能在密封面上形成剛性氣膜，所以技術(shù)上要求，不可以在轉(zhuǎn)速低于1000r/min以下長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)轉(zhuǎn)。動(dòng)環(huán)平均線速度在2m/s就會(huì)形成動(dòng)壓氣膜使密封端面分開(kāi),這樣，密封端面間相對(duì)摩擦量就很小。在裝置停機(jī)或啟機(jī)過(guò)程中都要對(duì)壓縮機(jī)進(jìn)行盤(pán)車(chē)，壓縮機(jī)盤(pán)車(chē)時(shí)，軸轉(zhuǎn)速只有16r/min(正常運(yùn)行10344r/min)，盤(pán)車(chē)轉(zhuǎn)速過(guò)低，達(dá)不到形成動(dòng)壓氣膜的速度，會(huì)使動(dòng)、靜環(huán)密封面直接接觸,導(dǎo)致磨損。
2.2.2壓縮機(jī)反轉(zhuǎn)造成干氣密封損壞
當(dāng)壓縮機(jī)停機(jī)后，驅(qū)動(dòng)電機(jī)停止做功，正向驅(qū)動(dòng)力消失，壓縮機(jī)出口蓄存的高壓氣體流向低壓區(qū)造成反轉(zhuǎn)。
干氣密封是單向密封槽密封，軸在指定方向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，才能使動(dòng)、靜環(huán)密封面上形成剛性氣膜，達(dá)到密封的目的。而反向旋轉(zhuǎn)時(shí)則不能形成氣膜，出現(xiàn)干摩擦，最終造成密封面的損壞，致使干氣密封泄漏。
2.3密封氣與平衡管設(shè)計(jì)壓差，不能完全滿足密封壓力需求北I-2壓縮機(jī)原設(shè)計(jì)低壓缸密封氣壓力為0.13MPa，壓縮機(jī)高壓缸密封氣壓力為0.74MPa，密封氣與平衡管原設(shè)計(jì)壓差均為0.05MPa。啟機(jī)前主密封氣采用開(kāi)車(chē)氣，壓力在0.7～1.0MPa之間，裝置正常運(yùn)行期間主密封氣采用增壓機(jī)出口氣，壓力為4.2MPa。密封氣分別經(jīng)過(guò)高、低壓缸的兩個(gè)氣動(dòng)薄膜調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)，使密封氣與平衡管壓差達(dá)到0.05MPa后注入機(jī)組密封腔內(nèi)。但實(shí)際運(yùn)行中，發(fā)現(xiàn)壓縮機(jī)高壓缸高壓端一級(jí)泄漏出口管線溫度升高，判斷為壓縮機(jī)缸體內(nèi)工藝氣體進(jìn)入干氣密封，工藝氣介質(zhì)較臟，對(duì)干氣密封造成損壞。
3、防范干氣密封故障的對(duì)策措施
3.1防止密封氣帶液的措施建議
3.1.1有效分離密封氣凝析烴
增加自力式調(diào)節(jié)閥和過(guò)濾分離器，有效分離出密封氣中的凝析烴。在增壓機(jī)出口分離器出口管線到主干氣密封管線處增加一個(gè)自力式調(diào)節(jié)閥，將壓力調(diào)節(jié)至2.0MPa,再進(jìn)入主密封氣調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)至低壓缸的0.13和高壓缸的0.74。有效緩解密封氣壓降過(guò)大，避免節(jié)流制冷而出現(xiàn)的凝趙帥大慶油田有限責(zé)任公司天然氣分公司油氣加工三大隊(duì)析烴現(xiàn)象。并在閥后加一組過(guò)濾分離器，分離出密封氣中的凝析烴。同時(shí)將過(guò)濾器底部低點(diǎn)放空線接入重?zé)N收集罐內(nèi)，一方面可以定時(shí)回收存積的液烴，避免液烴對(duì)外直接排放的風(fēng)險(xiǎn)，另外，在拆濾網(wǎng)時(shí)也能起到降壓的目的`，防止操作中，存積液烴揮發(fā)引發(fā)不安全隱患，保證人、機(jī)安全。目前南八深冷通過(guò)改造在兩條主密封氣線上各增設(shè)一臺(tái)過(guò)濾器，將管線內(nèi)雜質(zhì)進(jìn)行初濾，兩臺(tái)過(guò)濾器低點(diǎn)排液線引至二次閃蒸罐。
3.1.2改善密封氣氣源質(zhì)量
建議用脫甲烷塔塔頂換熱后干氣作為一級(jí)密封氣氣源，改善氣源質(zhì)量。目前主密封氣氣源引自增壓機(jī)出口分離器，壓力較高，重組分含量相對(duì)高，經(jīng)過(guò)壓力調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)后節(jié)流現(xiàn)象嚴(yán)重，管線在夏季結(jié)霜嚴(yán)重，密封氣溫度明顯低于設(shè)計(jì)值15～45℃，易在密封氣管線中產(chǎn)生凝液，使干氣密封帶液，影響干氣密封的使用壽命。建議采用脫甲烷塔塔頂換熱后干氣做為主密封氣源。一是這股氣的氣源經(jīng)過(guò)了低溫分離，組份較輕，使用時(shí)不會(huì)再有凝析烴出現(xiàn);二是這股氣源壓力適中，且穩(wěn)定，一般在1.3～1.35MPa之間，而且，壓力也明顯高于高壓缸平衡管壓力，滿足壓力需求，能夠保證氣源的供給。其溫度在32度左右也滿足密封氣要求;三是由于這股氣源與平衡管壓力的差壓相對(duì)較小，調(diào)節(jié)閥在調(diào)節(jié)時(shí)不易出現(xiàn)節(jié)流現(xiàn)象，更加穩(wěn)定，減少一級(jí)泄漏差壓的波動(dòng)，降低停機(jī)的可能，從而延長(zhǎng)干氣密封的使用壽命。鑒于以上這幾點(diǎn)，提出增加一條塔頂與冷箱換熱后的干氣做為主密封氣氣源的建議。
3.2減少干氣密封磨損的措施建議
3.2.1縮短啟機(jī)盤(pán)車(chē)時(shí)間，減少干氣密封磨損
由于在啟機(jī)盤(pán)車(chē)時(shí)，轉(zhuǎn)速為16轉(zhuǎn)/分，即使主密封氣供給正常也不能形成有效的氣膜，將一級(jí)密封的動(dòng)、靜環(huán)分離。因此，經(jīng)過(guò)與生產(chǎn)廠家協(xié)商，已經(jīng)縮短啟動(dòng)盤(pán)車(chē)時(shí)間，由30分鐘減少到10分鐘，盡可能減少動(dòng)、靜環(huán)的磨損。
3.2.2加裝泄壓閥和單流閥，消除機(jī)組停機(jī)反轉(zhuǎn)現(xiàn)象
通過(guò)分析壓縮機(jī)停機(jī)后的惰轉(zhuǎn)圖形，發(fā)現(xiàn)在每次機(jī)組停機(jī)后都出現(xiàn)了反轉(zhuǎn)現(xiàn)象，對(duì)于反轉(zhuǎn)問(wèn)題的解決方法，一是在壓縮機(jī)三級(jí)出口線加裝緊急泄壓閥，當(dāng)壓縮機(jī)停機(jī)時(shí)，可以將壓縮機(jī)出口氣通過(guò)緊急泄壓閥泄放掉，避免了因壓縮機(jī)入口放空導(dǎo)致高壓區(qū)氣體流向低壓區(qū)，防止反轉(zhuǎn)發(fā)生。二是在壓縮機(jī)各級(jí)出口線上加裝單流閥，當(dāng)壓縮機(jī)停機(jī)時(shí)單流閥可以阻止各級(jí)出口的高壓氣體反向流動(dòng)，壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子就不會(huì)出現(xiàn)反轉(zhuǎn)。通過(guò)改造三套裝置均在壓縮機(jī)各級(jí)出口加裝單流閥，通過(guò)轉(zhuǎn)速、振動(dòng)及各級(jí)壓力的歷史趨勢(shì)觀察判定壓縮機(jī)改造后再?zèng)]出現(xiàn)過(guò)反轉(zhuǎn)現(xiàn)象。
3.3提高原設(shè)計(jì)壓差，增設(shè)保護(hù)聯(lián)鎖
經(jīng)過(guò)與生產(chǎn)廠家協(xié)商，已將低壓缸干氣密封與平衡管差壓提高至0.1MPa(北I-2)，高壓缸干氣密封與平衡管差壓提高至0.15MPa(北I-2)，保證密封氣壓力高于壓縮機(jī)高壓端的泄漏氣壓力。并且，已對(duì)原設(shè)計(jì)干氣密封控制程序進(jìn)行調(diào)整，增設(shè)密封氣與平衡管壓差聯(lián)鎖停機(jī);原設(shè)計(jì)主密封氣與平衡管壓差設(shè)有報(bào)警顯示而無(wú)聯(lián)鎖停車(chē)，一旦主密封氣供給出現(xiàn)故障(壓力或流量降低)，首先反映為平衡管壓差報(bào)警，但由于其無(wú)聯(lián)鎖，壓縮機(jī)會(huì)繼續(xù)運(yùn)行，壓縮機(jī)缸體內(nèi)工藝氣就會(huì)通過(guò)干氣密封進(jìn)行泄漏直至其泄漏量壓差大聯(lián)鎖停機(jī)為止，因此單獨(dú)通過(guò)干氣密封泄漏量壓差來(lái)聯(lián)鎖保護(hù)干氣密封存在滯后，增設(shè)主密封氣與平衡管壓差聯(lián)鎖可以有效的解決上述問(wèn)題。
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