离心压缩机干气密封失效原因分析及运行维护管理_赵辉.pdf

设备管理与维修2023 5（下）多的设备，所以测试成本较低。该方法可以进一步细分为 3 种：对线切割机床在平时工作状态下进行测试，即在线测试；当设备处于非运行状态时进行的测试，即停机测试；从设备中取出需要检测的线切割机床部件通过专业设备来进行测试，即脱机测试。4结束语线切割机床在运行过程中可能会因为各种原因出现断丝故障，利用检测与防治技术不仅能降低机床出现断丝故障的概率，而且还能采取各种维修方法快速排除故障、快速恢复设备正常运行状态。因此，线切割机床断丝故障检测与防治对于延长其使用寿命有着重要作用，同时机床的正常运行也能进一步推动相关应用企业的快速发展。基金项目：湖南工程学院 2022 校级教学改革研究项目“组合件加工在线切割实训课堂的研究与应用”（课题编号：09002001）。参考文献1魏晓丽.试析线切割机床断丝故障与维修技术 J.电子世界，2019（18）：192-193.2杨扬.慢走丝线切割机床监控设计分析 J.现代制造技术与装备，2019（7）：57-58.3吴文静，徐玲，丁锋.中走丝线切割机床智能渐进式走丝电气控制装置 J.智能机器人，2019（1）：80-83.4刘斌，吴强，成哲.微细丝数控电火花线切割加工机床的设计 J.电加工与模具，2020（1）：21-23，64.5郭霜，许甲岿，程中甫，等.摆线轮慢走丝线切割加工关键技术研究 J.现代制造技术与装备，2018（2）：10-11.编辑吴建卿0引言离心压缩机是天然气管道输送的关键动力设备，在陕京管道生产现场应用广泛。近年来，随着经济的发展和政策的推动，我国天然气消费量逐年增长，对其输送环境提出更高的要求，保障离心压缩机的安全、平稳、高效运行也面临更大的挑战。作为离心压缩机轴封的核心组件，干气密封具有以气封气、非接触、气膜润滑、功耗低等特点，其密封效果直接影响着离心压缩机运行的可靠性。一旦密封性能受到影响，轻则会影响企业的生产效率，增加运行成本，重则还可能诱发安全事故，造成不可挽回的损失。因此，做好离心压缩机干气密封失效原因分析及运行维护管理，对于保障企业的生产安全和经济效益具有重大意义。1干气密封的发展与应用现状近年来，随着密封技术的研究与发展，干气密封作一种新型非接触式气体轴端密封在气体推力轴承的基础上发展起来。干气密封技术的出现，较好地解决了离心压缩机的轴封问题以及高额维护成本制约其发展的瓶颈。从石油、石化行业离心压缩机发展和技术水平角度来看，与传统的密封相比，干气密封具有非接触式、功耗低、可靠性高、寿命长、工艺介质无泄漏等优点，是最先进的压缩机轴端密封形式，因此在离心压缩机上的应用日益广泛，地位也愈加重要。现在干气密封凭借其卓越性能已成为石油、石化行业新建离心压缩机的首选核心密封组件。同时，随着离心压缩机的国产化发展，我国干气密封技术的研究和应用也逐渐成熟，对于保证离心压缩机安全平稳运行乃至我国能源安全具有深远意义。2干气密封失效的原因2.1密封端面污染端面污染是导致干气密封失效的重要原因之一。在干气密封运行过程中，如果有液体或固体杂质进入，则会造成密封端面受到污染，进而导致干气密封失效和压缩机停机。（1）液体进入。液体进入干气密封内后，动静环端面在运转过程中将无法形成稳定、可靠的气膜，两端面会发生接触，导致出现干气密封故障。在实际运行过程中，液体进入主要有两种形式：润滑油窜入，正常操作时隔离气应先于润滑油供应、后于润滑油切断，而误操作则会引起润滑油窜入；烃类物质进入，由于密封气中的烃类物质温度低于露点温度凝结成液体，如果温度过低将使其凝结成液体并进入密封。这两种形式均会污染密封端面，导致密封失效。（2）固体杂质进入。固体杂质进入干气密封内后与端面之间产生摩擦，会在密封面上产生划痕，破坏其严密性。另外，长期使用不洁的密封气，微小的颗粒会填平螺旋槽，影响气膜形成，最终使端面失效损坏。在实际运行过程中，固体杂质进入干气密摘要：作为新型密封技术，干气密封在天然气站场离心压缩机上得到广泛应用，其密封效果直接影响设备运行的可靠性。在实际运行过程中，干气密封的故障率较高，严重影响压缩机的安全平稳运行。为防止干气密封失效，提高设备运行可靠性，分析干气密封失效原因，并从运行维护角度提出管理改进措施，为天然气站场离心压缩机干气密封运行维护管理提供一定借鉴。关键词：离心压缩机；干气密封；失效原因；运行维护管理中图分类号：TE974；TH452文献标识码：BDOI：10.16621/ki.issn1001-0599.2023.05D.68离心压缩机干气密封失效原因分析及运行维护管理赵辉，刘泽军，徐军，陈松，李成，王传涛（国家管网集团北京管道有限公司，北京100101）155设备管理与维修2023 5（下）封、导致密封失效的原因主要有 3 个：密封气和隔离气过滤不良或过滤器损坏；管道腐蚀杂质清理不彻底，较大颗粒杂质进入干气密封内；一级密封气压力较低，离心压缩机内部夹带固体杂质颗粒的工艺气体。2.2O 形圈破损O 形圈主要用来阻止密封气通过间隙泄漏，是干气密封常见的易损配件，其表面一般要求光滑、平整，无夹渣、磨损等缺陷。一旦 O 形圈发生破损，将会影响密封性，进而导致干气密封失效。在实际运行过程中，主要存在以下 3 种原因：（1）选型不当或安装损伤造成 O 形圈破损，进而引发密封失效。（2）气源不洁净或工艺气反向流动，致使颗粒进入并聚集在O 形圈附近，长时间频繁摩擦造成 O 形圈减薄和破裂，导致密封失效。（3）因生产波动压缩机泄压或升降温速率过快引起 O 形圈的爆炸性损伤，造成 O 形圈炸裂，导致密封失效。2.3密封反转单向螺旋槽型干气密封只允许按照指定方向旋转，只有螺旋槽与转子转动方向一致才能产生开启力，干气密封的动、静环才能分开。一旦密封反转则会产生负的开启力，对密封造成破坏。在实际运行过程中主要存在两种表现形式：一是密封安装过程中人员误操作造成螺旋槽反向，密封反转引发气膜的刚度变差或不稳定，甚至无法形成，从而导致密封的损坏；二是机组在特殊反转工况下的高速运转，会造成干气密封严重损坏。2.4频繁启停机旋转设备在启、停机时容易出现故障，对于干气密封也是如此。在压缩机频繁启、停机过程中，干气密封动、静环端面的接触磨损将会引发其过早失效。在实际运行过程中，导致密封失效主要有以下 3 种表现形式：（1）压缩机启机时，密封气未按顺序投用造成反压，不能形成刚性气膜。（2）压缩机停机时，出口气体通过转子反向流动致使轴反转，不能形成刚性气膜。（3）压缩机开机或停机时，盘车转速过低，无法达到动压气膜形成的速度，导致密封失效。3干气密封的运行维护管理3.1改进运行操作方式（1）保障稳定、连续的密封气源环境。为保证在密封面形成相对稳定的刚性气膜，需保持密封气源稳定性与连续性，不应有过大的压力和流量波动。压缩机启机时，应在密封气、隔离气正常投用后再进行润滑油系统开启等操作，并保障其有效发挥作用，避免润滑油进入干气密封内部。（2）定期清理、更换过滤器滤芯。为保证密封腔清洁，避免杂质进入密封腔内对干气密封系统造成不必要的损伤，需在日常中密切关注干气密封的过滤器压差，尤其关注差压出现上升的情况，并优化控制系统，确保其能准确识别过滤器滤芯的运行状态，定时对滤芯进行清理、更换。同时，还应根据运行情况做好过滤器切换，并及时对密封腔室排污的工作。（3）最大限度避免泄漏、干磨。泄漏量可实时反映密封的运行状态，其的变化说明密封端面形成的气膜在瞬时变化，应加强对泄漏量数据的监测，泄漏量超出预设报警值应及时汇报并查明原因。为防止密封干磨，应注意以下事项：压缩机启机时应确保隔离气投用后再启动润滑油泵，停机时应在润滑油泵停稳30 min 后再切断隔离气；投用或停用干气密封时，注意一级密封气、二级密封气、隔离气的投用/停用顺序，避免上下游反压；严格控制启/停机频次，减少由此造成磨损的机会。3.2做好检修维护工作（1）合理选择密封元件。采用技术成熟、可靠的密封元件，对于提高干气密封系统整体的可靠性与稳定性至关重要。在干气密封选型时，O 形圈应选择耐高压、腐蚀并软、硬配对组合的材料，提高其使用寿命，延长干气密封的运行周期。此外，为避免安装损伤，安装时定位面不能过窄。（2）强化人员培训，严格执行操作规程。加强对检修维护人员的培训，使其清晰地认知当前干气密封系统结构和功能，及时掌握使用方法和要求，在实际操作过程中严格执行操作规程和管理要求，及时发现存在的各种隐患问题并对问题进行分析和处理，尽量保障干气密封的运行安全和天然气的输送效率，提高企业的经济效益。（3）进行有计划的预知性维修。在实际使用过程中，受环境、工况等因素影响，干气密封内部配件可能会出现磨损、变形、老化等问题，并且随着时间推移这些问题会逐渐积累。因此，在日常管理过程中，要及时分析评估出现的问题，并做好其使用寿命与维修周期间的衔接，变定期检修为预知性维修，从而避免干气密封在运行中发生故障，减少非计划停机，为离心压缩机的安全、平稳、高效运行基础。4结束语随着碳中和以及能源转型研究的深入，天然气行业快速发展，天然气管网加速建设，离心式压缩机作为天然气输送站场关键动力设备应用越来越广泛。为防止干气密封失效，有效提高离心压缩机运行可靠性，本文对失效原因进行了分析，并提出建设性的运行维护管理改进措施。在新时期背景下，相关人员需要不断进行深入研究、总结经验，改进运行操作方式，做好检修维护和管理工作，最大限度确保干气密封的稳定运行、降低离心压缩机的非计划停机风险，保障企业的生产安全和经济效益。图 2固体杂质进入导致的碳环损坏和密封失效图 1润滑油进入导致密封端面污染及密封失效图 3O 形圈老化或破损导致密封性变差、密封失效156设备管理与维修2023 5（下）参考文献1王铁军.离心压缩机干气密封失效分析 J.风机技术，2020（S1）：44-48.2徐旭康.离心压缩机干气密封故障原因分析与处理 J.化工管理，2019（17）：153-154.3刘晓晨，穆坤，余光兴，等.离心式压缩机干气密封运行维护研究 J.四川化工，2022，25（2）：13-16.4杨烨，渠建儒.离心式压缩机干气密封系统常见故障分析 J.天然气与石油，2015，33（3）：87-89，94.编辑吴建卿0引言煤泥属于一种半固体，是洗煤的一种副产品。依据构成的机制和特点，黏土种类有：炼焦煤选煤厂的浮选尾煤、煤和水混合在一起产出的煤泥和矿井排水夹带的煤泥、矸石山浇水将煤泥冲刷下来。随着能源和煤炭工业的快速发展和国家煤炭政策的调整，中国煤炭工业正在大规模集中发展。由于煤炭的高度集中和广泛的竞争，洗煤是未来煤炭行业的特点之一。目前，中国的平均洗煤率约为 65%，每年可生产 4 亿吨低温煤，如洗煤和发电。到 2020 年，全国洗煤率达到 80%以上，煤炭、黏土、石材、洗煤等低热值产品产量大幅增加，同时也带来很多需要就近或就地集中处置的问题。煤泥有一定的热值，掺烧煤泥能够通过原煤与煤泥之间的差价，节省燃料费用，不仅可以保护环境还可以提高煤炭和能源公司的经济效益。循环流化床主要使用黏土混合物：干黏土与电厂的输煤系统混合，以机械方式给锅炉进料，压泵将湿黏土送入锅炉。全国各大集团现役 CFY 电厂，据不完全统计，目前有近 100 台 100 MW 以上的现役 CFB 机组，进行大规模的掺烧煤泥改造项目。1火力发电厂煤泥的掺烧方式煤泥可以直接构成浆或干燥成型利用，根据目标分为直接电燃烧、混合煤制备、水煤气化和蒸汽干燥过程。包括全过程、施工联盟、化学品、活性炭颗粒等。煤泥是一种低热值燃料，其用途之一是燃烧发电，火电厂的煤泥掺烧方式包括将煤泥干燥后马上进行掺烧、构成浆液后再进行掺烧、构成一定模型后进行掺烧。1.1煤泥干燥后直接掺烧对煤泥掺烧的影响最重要是煤泥高黏度和含水量高，这可能造成煤炭运输系统被碳堵住，没有办法输送煤到给煤机。因此，干燥煤泥是将煤泥掺烧问题充分解决的最好方法。干燥煤泥最重要的方法有自然干燥、烟气直接干燥、蒸汽间接干燥。1.1.1自然干燥法自然风干法意味着气化煤泥中的水分，利用太阳热辐射或自然风的力量，从而使煤泥干燥。该方法具有设备投资少、成本低、不被位置限制、干燥过程控制范围广等优点。缺点在于干燥过程缓慢，干燥时间长，天气对所需干燥效果的影响显著增加（如雨水造成煤泥水分变多）、产品质量差。（1）对于煤泥，能够采用附带松土器的推煤车进行晾晒，然后可以获得干燥。（2）应正确避免输煤系统的堵塞，尤其要注意循环流化床机组输煤系统的特点。为了得到掺烧自然干燥的煤泥，需要改进输煤系统：之前的高频双旋转筛筛分系统变为高幅振动筛；输煤系统落料管不采用螺旋落料管，而采用直线形落料管，且不采用耐磨衬板而采用胶带；根据输煤系统落料管的粘煤状况增加振打器，并对振动器的方位进行调整。（3）考虑到锅炉原煤仓蓬煤的情况，为了让煤泥掺烧自然干燥，特别对锅炉原煤仓空气炮进行增加和改进，同时定期进行通过空气炮清理煤仓粘煤。（4）由于原煤仓中的燃煤发动机发生故障，为了避免产生煤机没有煤后锅炉的燃烧情况产生波动，把给煤机没有煤的信息从煤机出口传送到入口，这样在煤机没有煤时，在很短时间内原煤仓空气炮进行连锁启动，振打蓬煤，使煤机的断煤时间变短，将给煤机没有煤对锅炉燃烧的影响降低到最低。（5）用掺有煤泥的煤，和没有掺煤泥的煤，应根据时间、负荷和吨数先后加煤，以缓解煤仓爆煤。1.1.2烟气直接干燥法烟气直接干燥法把热烟气和煤泥完全接触。热量以对流、传导、辐射的方式导向煤泥，煤泥水分逐渐汽化，煤泥水分由热烟气带走，而达到煤泥的干燥。这种方式的优势是，干燥介质和煤泥充分接触，并且有很高的热效率和很高的干燥强度。另外，这个设备摘要：洗煤过程中会产生大量煤泥，煤泥颗粒很细，黏度、灰分很高，产热量很低，运输困难。因为黏土很低，特别是在发电厂产能下降的阶段，最大限度燃烧黏土的解决方案成为公司盈利的关键。关键词：煤泥；掺烧；循环流化床锅炉；电厂中图分类号：TK227.1文献标识码：BDOI：10.16621/ki.issn1001-0599.2023.05D.69循环流化床锅炉综合利用掺烧技术分析韩超（中海石油华鹤煤化有限公司，黑龙江鹤岗154100）157