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    干氣密封系統在加氫離心空壓機上的應用
    時間:2014-06-30 關鍵詞:

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    干氣密封是用于離心空壓機上的一種新型軸封。干氣密封可節省運行成本,排除了不定期的維修,維護費用相應減少,避免了產品的污染(氣體被油污染或者油被氣體污染);因為沒有密封油系統,因此減少了總重量,節省了占地空間;同時停車時不需要放空,運行時功耗極小。所以,近年來它己漸漸取代了常用的油膜浮環密封。某廠家年產80萬噸柴油加氧精制裝置新上的兩臺離心空壓機均采用了干氣密封,其中循環氫空壓機K302采用德國FLOWSEVER公司制造的干氣密封系統。

    循環氫空壓機K302上的FLOWSEVER干氣密封系統

    1、FLOWSEVER干氣密封結構及工作原理

    干氣密封實質上是一對機械密封,主要有動環、靜環、“O”型密封圈、彈簧等組成。它是流體通過動環和靜環的徑向結合面的唯一通路實現密封。密封表面被研磨得非常光滑,在動靜環的端面上刻有很淺、有一定規律的“溝槽”,又稱為“泵汲”。密封的布置形式有單密封、雙密封、串聯密封和三密封等。其選用的FLOWSEVER干氣密封類型是GASPAC 984-44,布置方式是配有中級迷宮密封的串聯密封,如圖1所示。在第一級密封面的動靜環之間,充有一級密封氣(氣體A)。當動環隨轉子高速旋轉時,密封氣在動環泵汲的作用下,形成薄薄的氣膜,把動靜環分開,減少摩擦熱,同時泄露的少量氣體可以帶走摩擦熱。由于氣膜的存在就導致了長壽命、在工作面沒有磨損的可靠密封。為了隔離從第一級泄露的介質氣(氣體B),在第二級密封面之間充入二級密封氣(氣體E,一般為氮氣),氣體C為二級泄漏氣。由于動靜環之間形成的氣膜很薄,約為3μm,任何幼小的固體顆;蛴偷、水滴都會破壞密封面,為了保證潤滑油不被吸入密封面,在第二級密封面的外側吹入隔離氣(氣體D,一般為氮氣),阻止潤滑油進入。其密封表面被研磨得非常光滑,動環在其旋轉平面上加工出一系列的梯形槽,這是一種可以雙向運轉的干氣密封,如圖2所示。

    圖一  

     

    圖二

    隨著旋轉,流體被泵吸到梯形槽,在此形成密封隔墻。該隔墻對氣流產生阻力,提高壓力。產生的壓力使動靜環分開以免接觸,其值約為3μm。當閉合力與氣膜內產生的開口力相等時,密封面之間的間隙就被建立。正常間隙,作用在密封上的力如圖3所示。

    閉合力FC是由系統壓力加上一個很小的彈簧力而得到。開口力FO是由下降的系統壓力加上由梯形槽產生的壓力而得到。如果產生導致密封間隙減小的擾動,由梯形槽產生的開口力顯著地增加,使平衡恢復。同樣地,如果擾動使間隙增加,就有一個減小的開口力,密封面將很快地重新回復平衡。

    2. FLOWSEVER干氣密封系統流程

    FLOWSEVER干氣密封系統由干氣密封元件以及與之配套的過濾器、干氣密封罐、各種氣體進出口管線等組成,如圖4所示。

    3、密封氣的要求和實現

    其所用的FLOWSEVER干氣密封要在H2S在2%以下(H2S對干氣密封元件有腐蝕性)、不允許有液滴但允許氣態下的水汽在1.4%以下、固體穎粒在3μm以下。其一級密封氣采用高壓氮氣、新氫、循環氧,二級密封氣和隔離氣采用中壓氮氣。由于其氮氣系統有少量液體存在且循環氫含少量雜質和液體,在FLOWSEVER過濾器之前(圖4中過濾器1和過濾器2,均為網格為3μm復式過濾器,一臺使用,另一臺備用)增加兩組網格為10μm粗過濾器,首先除去較大的固體顆粒和大部分液體,以延長FLOWSEVER過濾器的壽命。另外一級密封氣采用循環氫還需首先進入干氣密封罐D321中脫液。

    4、各種參數控制

    FLOWSEVER干氣密封壓力、溫度、流量等參數必須在一定范圍內(見表1),否則干氣密封會發生故障甚至失效。

     

    5、其它系統要求

    由于干氣密封清潔度的原因,不能采用聚四氟乙烯來密封管道部件,連接采用SWAGELOK螺紋管配件,而且控制盤以及與空壓機之間的管道必須用不銹鋼材質,使用前管道必須用氮氣吹掃干凈。另外,由于干氣密封系統各級密封氣、隔離氣、泄漏氣主要參數流量和壓力的變化對系統影響很大,必須即時監控和調整,因此干氣密封系統一般都跟DCS系統相接,我們可以在DCS畫面上進行即時監控。

    FLOWSEVER干氣密封系統目前使用狀況

    表2是干氣密封的運行記錄,從表中我們可以看出各級密封壓力、流量及泄露量大都在正常值內。其中二級密封氣和隔離氣壓力為中壓氮氣壓力,壓力偏低。


     

    遇到的問題及解決措施

    1、高壓氮氣不足的影響

    由于高壓氮氣不足,導致A1和A2流量低。由于機組高壓氮氣是由熱工車間的高壓氮氣瓶供應,供應一段時間后壓力會逐漸降低,若氮氣瓶壓力與機組壓差小,氮氣流量便會降低。從DCS監控畫面上操作人員及時發現后,我們將一級密封氣切換為循環氫,A1和A2流量恢復正常。

    2、一級密封氣采用不同氣源的影響

    二級密封氣E1流量低,僅為48NL/min,一級放空壓力為120kPa。此時一級密封氣采用循環氫。由于一級密封氣采用循環氧,循環氫中液體雜質較多,時間長了過濾器差壓增大,而且液體和微量雜質會進入密封內,導致密封效果不好。我們將一級放空由放火炬改為高點放空并及時更換過濾器濾芯,引流量逐漸恢復至14NL/min。

    我們知道,一級密封氣可以采用系統高壓氮氣,裝置內的新氫和循環氧。表3是采用不同氣源的比較。

    鑒于以上各種氣源的優缺點,為了保證機組安全運行和干氣密封正常,我們開停機時一級密封氣采用高壓氮氣(工藝上循環機比新氫機先開,故不能用新氧),正常運行時采用循環氫白密封,定期切換為新氫沖洗干氣密封系統和過濾器(一般每周一次沖洗4小時左右),同時加強過濾器和干氣密封罐的排液。

    原文鏈接:http://www.barbarycoastlax.com/article/baike/104.html轉載請保留版權信息

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