氨压缩机机械密封的使用情况及技术改造

2008年第 1期 (总 207期 ) 压缩机技术 　　　　　 ·39· 何时需要拆下或装上径向轴瓦以及固定转子的轴 向、径向位置 ; ( 4)干气密封隔离气未通上之前 ,机 组润滑油泵不能启动 ; (5)机组停车时 ,必须等待机 组完全停止运行并在润滑油系统停止 10 m in后 ,关 闭干气密封控制系统。 3　富气压缩机轴封系统改造技术经济分析 采用浮环密封的运行费用见表 1。 表 1　浮环密封的年运行费按年运行 8000h 项目名称 单耗 年消耗 单价 年费用 (万元 ) 30#透平油 20L /h 160 t/ a 5000y/ t 80 封油泵电耗 715kW /h 60000kW h 0156y/kW h 3136 氮气 80Nm3 / h 640000Nm3 / a 110y/ Nm3 64 蒸汽 011 t/h 800 t/ a 80y/ t 614 冷油器循环水 4 t/h 32000 t/ a 013y/ t 0196 仪表风 10Nm3 / h 80000 Nm3 / a 016 Nm3 / h 418 浮环消耗功率 15kW /h 120000 kW h 0156y/kW h 6172 合计 163124 　　上表为正常工况下的运行费用 ,出现一次停机 故障损失大约在 125万元。年平均因浮环密封系统 故障停机 1133次 ,年因故障损耗在 125 ×1133 = 166125万元。 采用干气密封后 ,因干气密封取消了庞大的封 油系统 ,其运行费用大大降低 ,其运行费用见表 2。 改干气密封一次性投资约 80万元左右 ,可使用 3年。 从两种形式的密封使用一年情况对比可以得出 如下结论 ,改用干气密封投资 80万元 ,年运行成本 201256 万元。采用原浮环密封年因故障损失 166125万元 ,年运行费用 163124万元。可见改干 气密封当年可获得效益 2291234万元。 表 2　干气密封的运行费按年运行 8000h 项目名称 单耗 年消耗 单价 年费用 (万元 ) 氮气 17 Nm3 / h 136000 Nm3 / a 110y/ Nm3 1316 仪表风 12 Nm3 / h 96000 Nm3 / a 016 Nm3 / h 5176 密封消耗功率 2kW /h 16000kW /a 0156y/ kW h 01896 合计 201256 4　富气压缩机密封系统改造后使用效果 自 2006年 6月富气压缩机密封系统改造成功 , 运行一年半来没有发生任何停车故障。密封控制系 统设计先进 ,操作简单 ,减少了操作人员的大量工 作 ,降低维修、维护、运行成本 ,压缩机介质几乎达到 零泄漏 ,保证了机组长、满、优稳定运行 ,运行成本仅 仅是原来的 1 /8,改善了操作人员工作环境 ,为企业 创造巨大的经济效益和社会效益。 参考文献 : [ 1 ]　胡国桢 ,等.化工密封技术 [M ].北京 :化学工业出版社 , 1995. [ 2 ]　顾永泉. 催化气压机轴封的调查与分析. 炼油设备密封技术文 集 [ C ]. 北京 :中国石油石化总公司北京设计院 , 1984. [ 3 ]　顾永泉. 流体动密封 [M ]. 北京 :中国石化出版社 , 1990. [ 4 ]　顾永泉. 机械端面密封 [M ]. 东营 :石油大学出版社 , 1994. 作者简介 :李岩 (1971 - ) ,男 ,辽宁省昌图县人 , 工程 路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理 师 ,中油抚顺工 程建设有限公司第二分公司维修车间 ,生产副主任 ,辽宁石油化工大 学在读工程硕士研究生。研究方向 :化工机械运行与管理 文章编号 : 100622971 (2008) 0120039202 氨压缩机机械密封的使用情况及技术改造 毋喜变 (河南省中原大化集团有限 责任 安全质量包保责任状安全管理目标责任状8安全事故责任追究制幼儿园安全责任状占有损害赔偿请求权 公司 ,河南 濮阳 457004) 摘 　要 :介绍了用国内研制的螺旋槽端面密封替代进口的主辅组合机械密封的成功经验。该密封用于 中原大化集团合成氨装置的氨压缩机上 ,改造前的密封寿命是 23天 ,改造后能累计运行 3年半 ,运行稳 定。分析了原密封的失效原因 ,阐明了新密封的良好特性。 关键词 :压缩机 ;机械密封 ;动环 ;静环 中图分类号 : TH45　　文献标识码 : B　 1　机械密封结构简介 中原大化集团合成氨装置的关键设备之一 ——— 收稿日期 : 2007 - 10 - 20 氨压缩机是由意大利 Nuovo Pignone公司设计制造 的多级离心式压缩机 ,压缩机型号为 2MCL528,额 定转速 9550 r/m in,轴径 Ф125 mm,轴端密封采用德 国 Burgmann公司生产的 H2D1 /1422Kbl型机械密 封 ,整套机封是由一个双端面主机械密封和一个单 ·40　　　· 压缩机技术 第 1期 端面辅助机械密封组成 ,如图 l所示。 图 1　机械密封结构简图 双端面主机械密封动环 4,由锁紧套压紧在机 械密封轴套 7上 ,动环下面装有“O”形环 5,动环和 轴套间靠端锁紧套压紧在轴套台肩上并一起转动。 锁紧套后部的 4个周向均布的螺丝 8,用来防止锁 紧套 9松动退出。单端辅助机械密封动环也装在机 械密封轴套上 ,靠锁紧螺母 10压在转子轴肩上。 密封油以比 A腔密封气体压力高约 0. 6 MPa 的压力进入机械密封 ,然后分成两路。一路通到灯 笼环连同辅助机械密封静环一起推到左面位置 ,使 动、静环工作面分开 (如图中的位置 ) ,另一路进入 主机械密封腔室 ,这路油绝大部分直接从腔顶排出 , 作为主机械密封的冲洗和冷却用油 ,一小部油由外 侧静环和动环密封面流入 B 腔 ,同工艺气体混合 , 又流入 A腔 ,从 A腔下部排出。 辅助机械密封仅在停密封油时才投入工作 ,这 时静环在弹簧推动和左面工艺气体压力作用下 ,被 推至右面位置 ,动静环工作面接触。这样主辅机械 密封、动静环均会紧密贴合 ,有效地保证在停密封油 期间 ,机械密封也能起到可靠的密封作用。 2　改造背景 1994年大修前机封运转情况良好 ,但大修后的 3个月内频频出现漏氨现象 ,先后几次开停机 ,寿命 最长的也就 23天。对失效的机械密封解体检查 ,发 现动环断裂 ,有不均匀的磨痕 ,静环的磨损比较均 匀。分析其直接原因是端面温度过高。而过热是由 以下几方面造成 :一是检修装配质量上 ,端面垂直度 没能达到要求 ,一组弹簧彼此之间弹力有差别 ,引起 端面偏斜 ;二是工艺操作方面 有一些不明微粒进入 到机械密封 ,加剧了动环的磨损 ;三是机械密封本身 在设计上的裕度不够大 ,产生的热量难以散出 ,造成 端面温度升高。总之 ,由于设计、检修的缺陷加之机 组运行工况恶劣 ,导致机械密封的性能很差 ,密封失 效后大量漏氨 ,只能停机检修 ,影响了正常生产 ,还 造成了严重的污染。为了改变这种局面 ,我们对国 内外密封技术状况进行了调查研究 ,如果继续从国 外进口密封不仅价格高 ,而且难以保证在恶劣工况 下长期稳定运行。而国内已经研制成功了高速透平 压缩机用非接触式螺旋槽端面密封 ,并先后通过了 实验室鉴定和工业鉴定。该密封在实验室和工业现 场实现了超高速、微泄漏、微磨损、长寿命 ,其性能全 面超过了进口的同类产品 ,特别是泄漏量比进口件 降低了 2～3个数量级 ,而且价格更低 ,服务更好。 通过全面的分析比较 ,我们决定请天津新技术产业 园区鼎名密封有限公司对该机封进行技术改造。 3　改造的基本要求 新密封在安装尺寸上应与原密封完全相同 ,即 不改变压缩机机壳和轴的相关尺寸 ,并且密封内部 的零件亦应尽可能做到互换。 4　技术指标 (1)内泄漏量 q≤1 m l/h (2)寿命 L≥7200 h 5　主要 改进措施 岗位认知及改进措施活动存在的问题及改进措施散步的教学改进措施农业银行员工违规行为改进措施管理评审输出改进措施表 (1)接触式机械密封改为流体动压非接触式机 械密封 ,在动环上刻制螺旋槽 ,以减少摩擦、磨损和 泄漏 ; (2)改进静环结构 ,以加强散热 ; (3)将动环的厚度减薄 ,加入导流套与动环之 间的间隙 ,以降低搅拌功率和密封温度 ; (4)改进动环安装方式和安装间隙 ,以避免断裂。 (5)改变有关零件的结构和尺寸 ,提高密封对 轴向力变化和轴向串动的适应性。 6　改造效果 改造后的螺旋槽端面密封是一种非接触式机械 密封 ,具有摩擦系数低、功耗小、适高速、磨损微、寿 命长、维护费用低等优点。我们在 1998年设备检修 前换上了改造后的机械密封 ,试运行半年 ,效果很 (下转第 48页 ) ·48　　　· 压缩机技术 第 1期 　　　 Po ———一个工程大气压力 在上述计算的基础上 ,再通过一系列数学模型 , 并编制相应的计算程序 ,计算出改造前后的单机年 每小时、每天、全年合成氨产量等软测量数据。 312　耗电量与经济效益计算分析子模块程序 此模块中的目标参数有单机每小时、每日、每 月、全年耗电量与吨氨耗电量等软测量数据。年耗 电量既可直接在实际生产过程中实时测得 ,也可以 通过离线作理论计算得到。但是 ,这也要借助于上 述热力学和动力学计算程序做比较 ,优化结果的中 间数据 ,通过电工学方面的相关计算式以及程序中 的计算模型计算出电量的消耗数据 ;也可以通过在 线实时检测的压缩机工艺数据和运行时电流 I、电 压 U、功率因数 cosφ等数据 ,再借助于本模块开发 的数学模型 ,从而获得现场运行压缩机实际的轴功 率 、单机或全厂每小时、每天、每月、全年的耗电量 (多少度电 )及其经济核算的金额大小 (万元 ) ,产品 (如合成氨 )单位重量的耗电量等软测量参数 (例如 每吨氨的耗电量 )。 313　机械效率与比功率等计算分析子模块程序 机械效率和比功率是压缩机的最重要的技术经 济指标。机械效率ηm 表示压缩机运动机构的完善 程度 [ 6 ] ,反映了全机指示功率占压缩机轴功率 N e 的比例 ,是压缩机有效功耗转换为电能有效利用率 高低的技术性的衡量指标 ;比功率是每单位体积输 气量所消耗电能量大小的重要数据 ,是压缩机耗电 量的经济指标。依照类似的思路和方法 ,在此模块 中编制机械效率与比功率的计算和分析程序 ,对改 造前后这些参数进行比较分析 ,有着实际意义 [ 7 ]。 314　技术经济效益分析程序中的其他模块程序 技术经济效益分析模块中还包括计算方法的校 核计算、分析和实际生产运行核算子模块。这两个 模块都是评估改造成果的模块。计算方法的校核计 算模块对计算结果进行验算 ,检验其正确性。实际 生产运行核算模块通过评估改造成果 ,确定是否应 用于工程实际改造。因此 ,对评估计算的可靠性、准 确度有着实际的指导作用。 4　结论 (1)本模块程序通过对压缩机的热力学和动力 学的优化计算结果 ,获得了技术经济计算分析的优 化数据 ; (2)本模块程序既可以做离线时的技术经济效 益的计算分析 ,也可以做在线实时计算分析 ;借助于 软测量技术 ,得出单机或多机在每时、每月、全年的 节电量、产品单位重量的耗电量等重要的技术经济 指标 ; (3)应用本模块程序 ,可达到压缩机增产节能 目的 ,软测量技术提高了压缩机运行中的操作和控 制水平。 参考文献 : [ 1 ]　李勇 ,邵诚. 软测量技术及其应用与发展 [ J ]. 工业仪表与自动 化装置 , 2000, 5: 6 - 10. [ 2 ]　黄凤良. 基于软测量的检测技术 [ J ]. 南京师范大学学报 (工程 技术版 ) , 2003, 3 (1) : 5 - 9. [ 3 ]　杨宗志. C + +Builder数据库程序设计 [M ]. 北京 :清华大学出 版社 , 2001. [ 4 ]　刘华. Borland C + + Builder程序设计 [M ]. 北京 :清华大学出 版社 , 2001. [ 5 ]　陈小兵. SQL Server 2000 培训教程 [M ]. 北京 :清华大学出版 社 , 2002. [ 6 ]　活塞式压缩机设计 手册 华为质量管理手册 下载焊接手册下载团建手册下载团建手册下载ld手册下载 [M ]. 北京 :机械工业出版社 , 1974 [ 7 ]　容积式压缩机技术手册 [M ]. 北京 :机械工业出版社 , 2000. (上接第 40页 ) 好。大检修期间 ,我们检查了机封的有关部分 ,未发 现问题 ,回装后 ,运行至 1999年大检修 ,检查未见异 常。更换辅助密封件后回装投运 ,直至 2001年 4月 份大修 ,也未见异常。考虑到机封运行已 3年多 ,决 定换上新的机封 ,换下来的机封 ,送到鼎名密封公司 检查 ,修复备用。换上去的密封一直运行到 2005年 10月份大修 ,未出现任何故障。这次机械密封改造 的成功 ,给集团公司带来了多重效益。一是直接经 济效益 ,进口一套机封需用 45万元人民币 ,改造一 套机封需用 10万元人民币 , 4套机封直接节省费用 140万元人民币 ;二是减少停车造成的损失 ,减少停 车次数 ,节省大量的人力、物力和巨额检修费用 ,少 停产一天就能减少 280万元的损失 ;第三 ,减少了氨 的泄漏 ,为自己的企业乃至全人类带来了巨大的环 保效益。 作者简介 :毋喜变 (1966 - ) ,女 ,河南沁阳人 ,现任中原大化集团三 聚氰胺公司设备工程师。