周斌
（中石化安慶分公司）

　　1　引言
　　安慶800萬t/a煉化一體化項目200萬t/a重油加氫裝置新氫壓縮機，采用的是沈鼓設(shè)計制造的往復(fù)壓縮機，機型為4M80-30/18.5-195-玉-BX，工作介質(zhì)為純氫。機組入口正常壓力1.75MPa，出口壓力19.3MPa，該機型在全國范圍內(nèi)首次用于重油加氫裝置。自投產(chǎn)以來，新氫壓縮機填料泄漏頻繁，導(dǎo)致機組頻繁切換、檢修，嚴重影響了裝置安全平穩(wěn)運行。為此，通過對原填料部件結(jié)構(gòu)分析，找出泄漏原因，重新加工填料盒末端氣缸密封面，重新設(shè)計了填料盒結(jié)構(gòu)，改變了填料環(huán)組合方式，實際使用后大大降低了泄漏頻率，確保了機組長周期運行。
　　2　填料密封結(jié)構(gòu)及工作原理
　　2.1填料密封結(jié)構(gòu)
　　填料部件的組成結(jié)構(gòu)，如圖1所示。填料環(huán)組安裝在填料杯槽內(nèi)，每個填料杯槽間采用O型圈密封的方式。組裝結(jié)束后，通過螺栓將整個填料部件和氣缸的軸側(cè)連接，加之合適的預(yù)緊力既保證了填料環(huán)槽之間的密封，也保證了填料盒末端通過末端墊片與氣缸的密封。根據(jù)需要，填料部件設(shè)置有潤滑、冷卻、保護氣和漏氣回收。

　　2.2填料環(huán)組工作原理
　　填料環(huán)組的組成與正常的安裝順序如圖2所示，從高壓側(cè)到低壓側(cè)依次是，起減壓作用的減壓環(huán)；起密封作用的主密封環(huán)組；Z外側(cè)的氮氣密封環(huán)組，以阻止泄漏的氫氣從排氣孔泄漏到中間接筒。主密封環(huán)組由徑向環(huán)和切向環(huán)組成，高壓工況的主密封環(huán)通常還有阻流環(huán)，以保證切向環(huán)工作穩(wěn)定性，防止高溫、高壓下發(fā)生變形。切向環(huán)主要作用是密封作用，徑向環(huán)作用是減壓與泄壓的作用。工作原理如圖3所示，當氣體壓力不存在時，彈簧力作用在填料環(huán)上，將環(huán)瓣圍繞著活塞桿組合在一起。填料環(huán)組在杯槽中可以自由浮動，用來補償活塞桿的徑向跳動。密封環(huán)之間用銷/孔結(jié)構(gòu)固定相對位置（由圖2可以看出），切向環(huán)的切口間隙被徑向環(huán)覆蓋，封閉了泄漏路徑，氣體從軸向間隙和徑向間隙進入填料盒的杯槽內(nèi)，氣體壓力使填料環(huán)分別與活塞桿表面及杯槽端面形成密封。

　　3　填料泄漏原因分析

　　3.1運行時的問題現(xiàn)象
　　（1）填料漏氣溫度、填料溫度和隔離室放空管溫度超過100℃；
　　（2）冷卻水站水箱有氣體排出，用可燃氣體檢測儀發(fā)現(xiàn)是氫氣，水箱水位下降較快，需頻繁補水。
　　3.2拆檢情況
　　（1）氣缸末端密封面存在明顯加工刀痕；
　　（2）填料盒杯槽內(nèi)有水；
　　（3）中間接筒有水殘留；
　　（4）部分填料環(huán)組裝反。
　　3.3泄漏原因分析
　　（1）氣缸密封面有徑向貫穿的加工刀痕（如圖4所示），導(dǎo)致氫氣通過該加工刀痕外漏。因一、二級工作壓力較低，所以一、二級漏氣溫度較雙三級低很多。
　　（2）如圖5所示，杯槽之間O型圈別壓潰，導(dǎo)致高壓氫氣反串至冷卻水系統(tǒng)。氣體大量泄漏時，連接冷卻水的金屬軟管破裂，冷卻水大量泄漏，導(dǎo)致水箱液位快速下降。拆檢時杯槽內(nèi)有存水，如圖6所示。
　　（3）填料盒結(jié)構(gòu)不合理，如圖7所示，筒深超過400mm，填料杯槽安裝困難，容易出現(xiàn)O型圈壓偏以至螺栓緊固后出現(xiàn)壓斷的現(xiàn)象。此外，原填料盒的冷卻水腔全部在杯槽外側(cè)，離工作的填料環(huán)組較遠，不能有效帶走熱量。

　　4　解決方案
　　（1）機組解體，將各級氣缸末端密封面進行機械加工修復(fù)，表面粗糙度要求為Ra1.6。修復(fù)前后的氣缸密封面如圖8所示。

　　（2）加強檢修質(zhì)量把關(guān)，確保填料環(huán)組正確安裝后，防止杯槽串動。活塞桿回裝時，應(yīng)重點防止活塞桿尾端專用工具對填料環(huán)組造成的磕碰損傷。
　　（3）對于7組主密封環(huán)組，靠近高壓側(cè)的3組使用PEEK材質(zhì)，后4組采用TFE材質(zhì)，以保證高壓側(cè)環(huán)組的強度。
　　（4）采用新型填料盒。改變了填料筒的形式，使杯槽的安裝方便快捷，確保了杯槽間O型圈精確安裝到位。同時，改進后的填料盒冷卻水腔距離杯槽距離更近，改善了冷卻效果。
　　（5）合理調(diào)整安裝工序，填料盒安裝后，在安裝活塞桿之前連通填料冷卻水試壓，確保無水漏出后回裝活塞桿，保證安裝質(zhì)量的同時提高了檢修效率。
　　5　結(jié)語
　　新氫壓縮機K101ABC是重油加氫裝置的關(guān)鍵設(shè)備，通過修復(fù)機組氣缸密封面，改變填料盒型式，改進填料環(huán)安裝方法，加強填料環(huán)組安裝質(zhì)量的檢查，解決了填料頻繁泄漏的問題，大大降低了生產(chǎn)安全風(fēng)險，減少了機組啟停和維修的次數(shù)，不僅保證了安全穩(wěn)定生產(chǎn)，同時大大降低了檢修工作量。
　　參考文獻：
　　[1]王福利.石油化工廠設(shè)備檢修手冊-壓縮機組[M].北京：中國石化出版社，2012.
　　[2]郁永章.容積式壓縮機技術(shù)手冊[M].北京：機械工業(yè)出版社，2005.

來源：《壓縮機技術(shù)》