潘強

（中國石（shí）油克拉瑪依石化公司）

對某柴油加氫改質（zhì）裝（zhuāng）置循環（huán）氫壓縮機試車過程中出現的氣缸高壓填料密封泄漏問（wèn）題進行分析，從填料密封（fēng）材質和填料係（xì）統結構（gòu）兩方麵（miàn）對氣缸高壓填料進行設計改進，如提高填料材質耐磨性和彈簧強度，增加注（zhù）油口以（yǐ）保（bǎo）證填料潤滑均勻，法蘭增加O型圈以防止（zhǐ）氣體從填料盒（hé）泄（xiè）漏，改進水循環方式使冷卻效果更佳。該改進方案使機組高壓填料密封泄漏問（wèn）題得以（yǐ）解（jiě）決，為（wéi）國內同類設備處理類似問題提供了參考（kǎo）。

循環氫壓縮機是加氫裝置的核（hé）心（xīn）設備，主要為加氫反應提供反應氫氣（qì）和帶走反應熱。克拉瑪依石化公司120 萬噸/年柴油加（jiā）氫改質裝置循環（huán）氫壓縮機試車過程（chéng）中出現氣缸高壓填（tián）料頻（pín）繁泄漏，對公司安全生產和操作人員人（rén）身安全構成巨大威脅。本文作者（zhě）分析高壓填料泄（xiè）漏原因，通過對（duì）該機組高壓填料（liào）進行多次改進和（hé）設（shè）計，解決氣缸高壓填料頻繁（fán）泄漏（lòu）問題，保證了公司安全生產和設備長（zhǎng）周（zhōu）期安全運行，取得了顯著的經濟效益和安（ān）全效（xiào）益。

1、試（shì）運行中存在的問題

120 萬（wàn）噸/年加氫改質裝置（zhì）壓縮機為循環氫- 氫氣增壓聯合機組，共設2 台，一開一備。壓縮機型號（hào）為MW-34.2 / (110-130) -20 /(13-22 ) -X，結構形式（shì）為固定水冷對置式四列（liè）一級少油潤滑往複式活塞壓縮機，其中三（sān）列為循環缸，一列為氫氣（qì）增（zēng）壓缸。循環缸介質為（wéi）循環氫( 含硫化氫) ，進氣壓（yā）力為（wéi）11.0 MPa，排氣壓（yā）力為13.0 MPa，排量為190 000 Nm³ /h。電機型號（hào）為TAW2700-20 /2600W，功率為2 700 kW。該機組試車過程中填料泄（xiè）漏突然加大，泄漏出來的循環氫( 含硫化氫) 嚴重時充滿了整（zhěng）個壓縮（suō）機房，機房內的可燃氣和硫化氫報警器頻繁報警，機房內硫化氫氣（qì）味較大；泄漏出來的氫（qīng）氣和硫化氫從中體（tǐ）串入與之連接的儀表引壓（yā）管線內，現場存在很大的安全隱患；填料泄（xiè）漏量大，衝破了所有（yǒu）填料組件和中體內兩道氮封保護進入曲軸箱（xiāng）內，在曲（qǔ）軸箱呼吸閥處檢測（cè）可燃氣（qì）和硫化氫濃度超標，曲軸箱內存在爆炸的潛在隱患（huàn）。

由於填料泄漏，2013 年1 月該機組一個月內頻繁切換和檢修次數達6 次以上，檢修和機組切（qiē）換工作量很大（dà），機組頻繁檢修，對生產造（zào）成嚴（yán）重影響。

2、循環氫壓縮（suō）機氣缸填料泄漏原因分析

該機組高壓填料組合配置如圖1 所示，從右至左分別為：1 組（zǔ）減壓環、9 組主（zhǔ）密封環、2 組（zǔ）漏氣密封/氮氣保護環。

通過多（duō）次對填料組合進行解體（tǐ）檢查發現：減壓環彈簧、主密封填料的阻流環彈簧均發生斷裂，如（rú）圖2所示；主密封（fēng）填料的切（qiē）向環磨損嚴重，如圖3 所示；填料盒內潤滑油偏少（shǎo）；填料壽命隻有1 - 2 個月。這表明現有填料材質和彈簧強度（dù）均滿（mǎn）足不了（le）高壓下( 進氣壓力11. 0 MPa，排氣壓力13. 0 MPa) 的密封要求，需要提高填料材質（zhì）的耐磨性，對（duì）填料彈簧強度進行升級改造。

通過分析，認為該填料係（xì）統設（shè）計存在以下問題：

(1) 壓縮機填料環彈簧力不夠，形不成初始狀（zhuàng）態下環對活塞杆的有效密封，這可能是造成機組運行中填料泄漏突然（rán）加大的原因；

(2) 壓縮機填料環太薄，剛度不夠，達不到有（yǒu）效密封；

(3) 壓縮機填料（liào）環選材及加工（gōng）不過關；

(4) 壓縮機填料盒和填料環分別由（yóu）兩家（jiā）提供，可能存在不匹配問題；

(5) 循環氫機組填料組數多（duō），參照其他類（lèi）似機組（zǔ）發現該機填（tián）料盒（hé）注油點少，填料潤滑效果（guǒ）差；

(6) 填料盒冷卻水距離活塞杆遠，冷卻效果差；

(7) 填料盒漏氣回收孔及排火炬管路細等（děng）設計存在不合理的地方。

3、氣缸填料係統的改造

針對該機組（zǔ）氣缸高壓填料密封存在的填料材質（zhì）和彈簧強度均不能滿足要求的情況，重新設計了（le）新填料環，並將（jiāng）INCONEL 彈簧更（gèng）換為（wéi）304 材料，提高其強（qiáng）度等級，但安裝使用後仍（réng）然泄漏嚴重。因（yīn）此，決定對填料結構進（jìn）行重新設計。首先，提高填料材（cái）料耐磨等級，采（cǎi）用HY101 耐磨材（cái）料代替HY509 材料；第（dì）二，在結構上增加軸向推力彈簧，並將外圈彈簧力提高為（wéi）原始彈簧力的2 倍；第三， 對填料係統進行改造。具體改造方案為（wéi）：

(1) 在填料盒內增加一注油點（diǎn），從注油器上再引出一路注油管線，連通到（dào）中體填（tián）料盒，中體及填料盒上增加兩套接頭，如圖4 所示。這（zhè）是因為該機組共設有11 組填料，多次檢修發現靠尾端的填料明顯潤滑不（bú）足，加劇了填料的磨損，因此通過增加一（yī）個注油口，盡可能地避免潤滑不均。

(2) 減少主密封環組數，由9 組減少至7 組。減少主密封環組數後，可進一步確保填料潤滑（huá）和冷卻效果更好。

(3) 法蘭加O 型圈，防止氣體從填料盒泄漏。

(4) 水（shuǐ）循環采用近活塞杆（gǎn）的方式，冷卻效果（guǒ）更佳。

4、結束語

采用新的填料係統對120 萬噸/年加氫改（gǎi）質（zhì）循環氫壓縮機進行改造後，循環氫壓縮機連續運行8 個月未發現填料明顯泄漏。加氫改質循環氫壓縮機（jī）高壓填料密封的改造成功，為解決相同類型的高壓填料（liào）密封泄（xiè）漏的問題提供（gòng）了參考。

來源：《潤（rùn）滑與密封》