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1、1、多軸離心式空壓機氣封失效原因分析核心提示：總結工藝空氣壓縮機氣封使用情況，分析氣封存在的問題，提出解決措施及改進建議，達到延長氣封使用壽命的目的。關鍵字：多軸離心式空壓機氣封失效原因分析概況引進布朗工藝年產(chǎn)300kt合成氨裝置中的工藝空氣壓縮機(100C1)，是20世紀90年代初由德國MAN.GHH公司設計制造的多軸離心式壓縮機。該壓縮機結構緊湊，驅動齒輪、大齒輪和3根小齒輪軸共用1個齒輪箱，在每根小齒輪軸的兩端利用中心螺栓各固定1個葉輪，同通過法蘭與齒輪箱連接的壓縮機蝸殼一起組成壓縮機的6個級；每級1個軸向氣封裝
2、置，6級軸向密封均采用碳環(huán)密封結構，1～4級氣封由4組碳環(huán)構成，5～6級由7組碳環(huán)構成，每組碳環(huán)分3段，用彈簧固定在一起?？諌簷C主要性能參數(shù)見表1。氣封的使用情況及存在的主要問題空壓機自裝置投產(chǎn)以來，在系統(tǒng)運行正常的情況下，由于氣封的原因，幾乎每年都必須進行1次檢修，對各級氣封進行更換；如果系統(tǒng)運行不正常，在機組開停車次數(shù)較多的情況下，氣封的使用壽命就更短，時有發(fā)生因氣封大量泄漏而被迫停車檢修事件。從多年的使用和檢修情況中發(fā)現(xiàn)：高壓轉子氣封（5、6級氣封）最易損壞失效，其次是中壓轉子氣封（3、4級氣封），最后是低壓轉子
3、氣封（1、2級氣封）。每次解體檢查，發(fā)現(xiàn)氣封失效的主要形式是氣封碳環(huán)碎裂或碳環(huán)嚴重磨損。目前，氣封的現(xiàn)狀影響到機組的長周期運行。原因分析從氣封的結構分析，它屬于非接觸型密封，密封原理是流阻型的，在氣體流動狀態(tài)下，間隙內(nèi)的流動遵守流動阻力規(guī)律。該氣封具有間隙密封（也叫襯套密封）和浮環(huán)密封的某些特性[1]：多級持環(huán)（中、低壓轉子氣封為4級持環(huán)，高壓轉子氣封為7級持環(huán)）構成固定式襯套，具有間隙密封的特性；各級持環(huán)間配裝碳環(huán)，軸向運動受持環(huán)限制，活動量較小，徑向碳環(huán)與軸之間預留有一定的間隙，低壓轉子氣封間隙（直徑間隙）0.09
4、～0.12mm，中壓轉子氣封間隙0.10～0.13mm，高壓轉子氣封間隙0.175～0.194mm，可在徑向自由浮動，故碳環(huán)密封可看成是一種不需輔助密封介質的簡單浮環(huán)密封，氣封結構見圖1和圖2。在實際工作過程中，起主要密封作用的是碳環(huán)，持環(huán)構成的襯套起輔助密封作用。碳環(huán)的磨損和碎裂是造成氣封失效的直接原因，引起碳環(huán)磨損和碎裂的主要原因有:1)氣封自身結構存在不合理之處。該空壓機氣封的每組碳環(huán)不是整環(huán)，而是3段120°圓弧環(huán)，需用彈簧固定成整環(huán)，其強度和剛度較整環(huán)的差，易造成碳環(huán)損壞。2)轉子運行狀況的影響。轉子動平衡好
5、，運行平穩(wěn)，振動小，碳環(huán)的磨損就小;隨著運行時間的增長，葉輪結垢、沖刷腐蝕等因素會影響轉子的動平衡，使其振動增大，對碳環(huán)的磨損也會增大，甚至造成碳環(huán)的碎裂。3)安裝不合適。由于氣封自身結構的原因，1-4級氣封不能整體安裝，只能一組持環(huán)一組碳環(huán)逐級裝人氣封腔室，裝配過程不易檢測，不但增加了安裝的難度，而且易造成持環(huán)偏斜、不到位和碳環(huán)損壞等現(xiàn)象，且無法感知。4)備件質量的影響。備件材質的耐磨性、熱膨脹系數(shù)、加工精度、尺寸誤差等都對碳環(huán)的使用壽命有著直接或間接的影響。多年的使用中發(fā)現(xiàn)，國外碳環(huán)由于材質耐磨性好，加工精度高，尺
6、寸誤差小，其使用壽命優(yōu)于國產(chǎn)備件。5)溫度的影響。該氣封無散熱裝置，密封介質溫度較高，加之碳環(huán)與高速運轉的轉軸接觸所產(chǎn)生的摩擦熱，使碳環(huán)表面溫度更高，加速了磨損和熱裂。高壓轉子氣封由于介質溫度高和軸轉速高，其碳環(huán)的使用壽命明顯低于低壓轉子氣封碳環(huán)就是很好的說明。6)工藝操作的影響。如工藝操作不當，系統(tǒng)負荷波動，均會破壞轉子的運轉平衡狀態(tài)，引起軸位移和振值波動，直接加劇氣封碳環(huán)的磨損和損壞。7)開停車的影響。由于該空壓機是熱氣輪機驅動，往往開停車過程較長，空壓機在非正常工況下運轉，其振動值和軸向竄動大，最易造成碳環(huán)的磨損
7、和碎裂；開停車次數(shù)越多越頻繁，碳環(huán)的使用壽命就越短。對策措施及改進建議1、對策措施針對影響氣封使用壽命的各項因素，通過多年的檢修和運行經(jīng)驗總結，主要采取了以下對策措施:1)提高檢修質量，確保氣封的裝配規(guī)范到位。在氣封的裝配過程中，仔細檢查和處理，確保碳環(huán)、持環(huán)、輔助密封圈和密封腔等無變形、無裂紋、**刺、無銹蝕、無雜質;嚴禁敲擊過重，用力不均，使其安裝不到位或零部件受損而影響使用壽命。2)嚴把備件質量關。由相關單位專業(yè)技術人員對人庫備件進行質量驗收，經(jīng)簽字標簽后的備件才許人庫和領用，確保了備件材質、理化性質等符合標準，
8、尺寸（特別是安裝尺寸和配合尺寸）準確和外觀規(guī)整無變形等。3)提高與氣封接觸表面的精度。碳環(huán)與軸的接觸表面粗糙度一般為1.6μm，而多次使用過的軸頸，往往被磨得較粗糙，每次檢修都對氣封接觸的軸頸檢查和拋光處理，確保表面粗糙度蕊1.6μm。4)提高操作運行水平，盡量減少開停車次數(shù)。加強工藝操作培訓、嚴格工藝紀律，減少因誤操作等人為原因
