离心压缩机级间密封泄漏的研究与优化
李威威 温晓楠 李建平
（内蒙古黄陶勒盖煤炭有限责任公司世林化工分公司，内蒙古，鄂尔多斯 017313）
作者简介：李威威（1989年-），男，陕西安康人，2010年毕业于安康职业技术学院小学教育专业，助理工程师，现从事煤化工项目空分装置的技术管理工作。
摘 要：介绍内蒙古黄陶勒盖煤炭有限责任公司世林化工分公司一期30万吨煤制甲醇项目，增压机原使用铝质密封改为现在的碳环密封，近年来在在运转中存在的问题进行改造实施。本次改造准确有效，为企业生产起到节能增效的作用。
关键词：增压机、密封、间隙
1.增压机技术参数
空气压缩机组是空分装置的重要部分，主要利用热电工段提供的中压蒸汽，由汽轮机驱动空压机及增压机。从大气中的空气经过自洁式过滤器除去空气中大的机械杂质后进入空气压缩机，将空气压力压缩到0.535MPa后送往预冷系统洗涤酸性气体、降温、除尘后进入纯化器，除去空气中的水分、二氧化碳、碳氢化合物后的干燥空气0.48MPa，进入增压机加压后分三部分,增压机一段抽出空气为全厂提供仪表空气和工厂空气；增压机二段抽出空气送往空分装置的增压透平膨胀机；增压机三段继续加压后送往空分装置下塔参与精馏。
增压机技术参数：
型号 | 3BCL457 | ||
段号 | I | II | III |
进口法兰尺寸 | 450 | 350 | 200 |
压力等级（MPaA） | 10.0 | 10.0 | 10.0 |
结合面型式 | 对焊法兰 | 对焊法兰 | 对焊法兰 |
方向 | 向下 | 向下 | 向下 |
出口法兰尺寸 | 350 | 250 | 200 |
压力等级（MPaA） | 10.0 | 10.0 | 10.0 |
结合面型式 | 对焊法兰 | 对焊法兰 | 对焊法兰 |
方向 | 向下 | 向下 | 向下 |
压缩介质： | 空气 |
| 分子量： | 28.97 |
|
进口温度： | 16 | ℃ | 进口压力： | 0.58 | MPa A |
转 速： | 12810 | 12200 | 11590 | 10980 | rpm |
压缩介质： | 空气 |
| 分子量： | 28.97 |
|
进口温度： | 40 | ℃ | 进口压力： | 1.321569 | MPa A |
转 速： | 12810 | 12200 | 11590 | 10980 | rpm |
压缩介质： | 空气 |
| 分子量： | 28.97 |
|
进口温度： | 40 | ℃ | 进口压力： | 2.712745 | MPa A |
转 速： | 12810 | 12200 | 11590 | 10980 | rpm |
2.密封改进原理
MCO1404+3BCL457压缩机级间密封采用迷宫密封；在压缩机各级叶轮进口圈外缘和隔板轴孔处都装有迷宫密封减少各级串气，提高压缩空气量，提高做功率。迷宫密封采用铝合金制成，是为了避免损坏轴套和叶轮。为避免热膨胀而使密封变形发生抱轴事故一般将密封体做成带有“L”形卡台。密封齿为梳齿状，密封体外环上半用沉头螺钉固定在上半隔板上不固定死。外环下半自由装在下隔板。对尺寸较大的密封，根据需要切割成两半，且切口留有间隙，来满足受热膨胀的要求。
影响离心压缩机中级间密封间隙泄漏是主要因素。离心式压缩机进口有效气量是通过叶轮做功后大部分进入扩压器，进入下一级继续提高压力来满足分馏系统所需压力外，还有少部分从叶轮出口通过高压气流从轮盖密封和隔板轴封泄漏出去，形成两个环流漏气损失。
实践证明隔板轴封泄漏量是轮盖气封泄漏量的1/3 左右，隔板处的泄漏量比轮盖密封泄漏量小很多。隔板轴封泄漏量没有直接要求外界多增加能量，只是减少了工作叶轮后的有效能量。通过叶轮的轮盖处密封的泄漏量增加工作叶轮的进口流量。轮盖密封处的泄漏量直接要求外界能量增加，这股气流在轮盖密封处不断循环。能量损失使叶轮多耗机械功，影响压缩机效率。减少轮盖密封泄漏量是提高离心压缩机效率的重要因素之一。从而看出轮盖密封泄漏损失是一个不可忽视的问题。
空气压缩机出现能耗高，达不到设计值是密封泄漏所导致的；离心压缩机在理论上希望级间密封间隙尽可能小，甚至不泄漏，提高压缩机做功率。但在压缩机设计制造过程中为了安全运行可靠；在生产运行过程中压力及流量在某种原因情况下发生大幅度的波动引起转动部件与静止部件摩擦从而引发事故。所以在设计制造压缩机的过程中级间密封间隙往往在上限值。特别是新研发的机型在没有成功的运行经验的前提下，级间密封间隙设计值应该大于实际运行间隙值。一般新机型经实验或用户生产实践运行后，才能适当进行修正级间密封间隙值。为今后设计和生产压缩机级间密封间隙值提供重要依据。压缩机其他参数也都相应的进行纠正，为新机型提供有力的参考依据。在设计制造和运行维修过程中应特别注意，压缩机的级间密封的间隙尽可能控制在一个合理范围内，使压缩机有较高的效率又能安全运行。
由于原有的梳齿密封间隙设计时偏大导致运行中泄漏量大，促使压缩机负荷受到了很大的影响。密封结构的好坏对压缩机组由很大的影响，对此我们多次与沈鼓压缩机厂家进行研究探讨，决定更换增压机级间、段间密封，将原有的梳齿密封更换为可接触碳环密封，减少级间串气带来的气体损失；提高增压机的排气量。
3.结束语
3BCL357型空气压缩机出现能耗高，设计压力达不到，设计气量不够，导致空分装置设计氧量达不到设计值，是因增压机级间密封内漏引起的，通过改造压缩机级间密封减少泄漏量，提高增压机效率。
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