21-K-2471密封泄漏原因分析

王传荣

摘　要：通过解析21-K-2471双螺杆压缩机浮环密封的结构特点及工作原理，结合检修中发现浮环的损坏形式，分析造成此压缩机浮环密封泄漏的原因，为密封泄漏问题寻求积极的解决方法，对整个机组以至整个装置的稳定生产具有重大意义。

关键词：螺杆式；浮环密封；工作原理；泄漏；稳定

1　引言

21-K-2471双螺杆脱氢尾气压缩机是某厂苯乙烯装置中脱氢单元的关键机组，由于压缩机输送的介质中含有大量粗氢混合物，遇油易爆炸，所以压缩机的密封一定要保障介质与油分离。2009年和2011年都出现因密封泄漏而导致停机故障，严重影响装置的正常生产，所以要分析造成密封泄漏的原因，寻求解决故障的方法，保障装置的正常生产。

2　浮环密封工作原理

2.1 密封结构

浮环密封的实际安装位置图如图1。

此压缩机的密封共计4套，2种类型（高压端密封与低压端密封），高压端密封在总长度方面比低压端密封长32.5 mm，其他内部结构相同。内部结构图如图2。

2.2 浮环结构

浮环结构实物图如图3。

此压缩机的浮环密封环组每组都由4个1/4密封环组成（接口形式如图3（d）），整体被一个长弹簧绳捆在一起形成一个封闭的密封环，这样浮环可以径向膨胀。轴向在密封腔体内有约0.70 mm的间隙，由轴向小弹簧作为补偿，一套散件如图4。

浮环材料主要成分为填充石墨、聚四氟乙烯，具有良好的自润滑作用，有效减少开停机过程中磨损。图3（a）图的小弹簧可使浮环端面（密封线） 在开机前贴在级间隔板端面上，弹簧安装在压力高的一侧端面上，如图1所示，蒸气进气室5的左、右，浮环上轴向弹簧安装方向都是在蒸气室5的一侧，同理氮气进气室左右的弹簧安装方向都朝向氮气进气室。轴向弹簧的作用是保障端面密封的补偿。

2.3 浮环密封的工作原理

如图2中所示，靠近压缩机内部相邻的5组浮环是密封介质的；靠近润滑油箱侧3组相邻浮环是密封润滑油的；分别通入蒸气（密封介质侧）和氮气（密封润滑油侧） 作为密封气，密封气的压力要求为15 kPa。下面分别阐述介质密封与润滑油密封的工作原理。

2.3.1 介质侧的密封工作原理

如图2，蒸气通过进入室5进入汽封，进入的蒸气分为2个方向分流，一部分向机体内部方向进入，一部分向润滑油侧进入。向机体内部进入的蒸气，一部分将浮环端面密封线推靠在级间隔板的密封面上，形成端面密封；一部分走径向通气槽，将浮环膨胀开，在浮环与轴套之间形成一定刚度的气膜，将机体内部向外流窜的介质气密封，这样端面与径向都形成有效的密封，由于机体内部的介质气与蒸气密封气形成对压，所以密封蒸气不会进入机体，临末返回流向排污室6，进入火炬管线；向润滑油箱侧流窜的蒸气，也被浮环节流、憋压，形成密封压力气，端面的密封也被推靠形成端面密封，临末在浮环与轴套之间也形成气膜，蒸气循环流入排污室6内排向火炬。

2.3.2 润滑油侧的密封工作原理

氮气通过密封氮气进气室7进入汽封，也分为2个流向，向润滑油箱内侧流入的氮气，一部分氮气将浮环端面密封线推靠形成端面密封，一部分氮气走通气槽，将浮环膨胀开，在浮环与轴之间形成氮气密封膜，这样有效的密封住润滑油向介质侧泄漏，另一个方向的氮气与内密封蒸气一样形成密封压力气，大部分（极少部分氮气进入油箱后，通过排气管排出）都从排污室6排向火炬线。以氮气为密封气的另外一个目的也是为了降低爆炸危险性。

2.3.3 浮环与轴套间隙值取值

浮环与轴套之间在工作的过程中是有一定间隙的，这个间隙是由密封气膨胀出来的，而静止的状态下，浮环与轴套之间无间隙，透光试验见图5。

开机之前要通入密封氮气与蒸气，使浮环密封胀开，浮环的端面密封贴死，保障密封气保压，标准压力为15 kPa。运行过程中，浮环与轴套间隙

内部充满的密封气，形成密封气膜，在刚刚开机的时候，浮环与轴套会自动对中，运行稳定后，基本与轴套同心，浮环与轴套并不接触，所以浮环在运行过程中不磨损。密