串联式干气密封的研制

串联式干气密封的研制

近年来，随着我国石油工业的快速发展，各种现代化老工程的功利改造工程不断开展。以催化裂化为例,在我国各大石油加工单位中的改造最为突出。中国石油的独山子石化分公司炼油厂50万t/年催化重整装置就在近几年利旧改造中取得成功,并顺利开车投产。在生产实践中,对于压缩机的密封尤为重要,本装置的离心式循环氢气压缩机轴封使用了约翰克兰鼎名密封(天津)有限公司生产的TM02D型串联式干气密封。从近几年来连续运行可以看出,密封性能稳定可靠,保障了机组和装置的长周期平稳运行。1mt02d1.1mt02d干空气压延结构图1示出了TM02D型串联式干气密封的结构,图2示出了密封环的端面结构1.2非接触运转的生成特性干气密封的原理则是一种螺旋槽断面密封,其实质是通过气膜来实现润滑的非接触式机械密封。在动环或者静环的端面上(或者同时在这两个端面上)加工出均匀分布的各种形式的螺旋槽,运转时密封气体沿周向被吸入螺旋槽内,径向分量由外侧向中心流动,而密封坝则节制气体流向中心,气体随着螺旋槽截面形状的变化被压缩,引起压力升高,迫使动、静密封环张开而形成气膜,由气膜产生的开启力与弹簧和介质形成的闭合力达到平衡时,密封系统形成非接触运转在动力平衡时作用在密封上的力如图3所示。闭合力这种机制将在静环和动环组件之间产生一层稳定性相当高的气体薄膜2密封气回收TM02D型串联式干气密封如图4所示,其控制系统由一级密封、二级密封、后置隔离密封以及仪表报警联锁等组成在机组启动前,打开专用氮气至一级密封气总阀引入低压氮气作为密封气。系统升压后,低压氮气满足不了要求,将自动切换至机组出口气体,切换完毕后缓慢关闭专用氮气至一级密封总阀。一级密封气过滤器设有压差变送器以上主要控制参数全部进入DCS和ESD控制系统,从而实现对该套密封性能的实时监控。3mt02d3.1投用一级密封气在实际生产运行中,安全至关重要,现将具体操作步骤及注意事项说明如下:(1)打开系统所有常开取压阀,投用现场压力表、变送器等。(2)油运开始前至少10min,投用后置隔离气,同样,当油运停止10min,回油管线确无油流动后,方可切断后置隔离气。油运开始后后置隔离气就不能停止,否则会对密封造成损坏。(3)压缩机引进工艺气或做气密试验之前,应首先投用一级密封气,以防机内介质污染一级密封端面。现场观察高、低压端一级密封流量计显示值,调整流量计后截止阀使流量值各保持在80m(4)一级密封气投用后,开通放火炬管线,然后投入二级密封气。(5)在中控室控制系统上设定好高、低压端一级密封进气流量上、下限报警值,高、低压端一级密封放火炬流量的上、下限报警值和放火炬压力上上限报警值,以及启车条件、联锁停车方式等的设置。此外,在操作过程中还应注意以下几点:(1)投用过滤器时应先缓慢打开过滤器下游球阀,再缓慢打开上游球阀,以防过滤器上、下游球阀打开过快,对过滤器滤芯造成瞬间压力冲击而损坏,正常工作状态下过滤器滤芯工作周期最长为一年。(2)更换过滤器滤芯时,应先缓慢打开备用过滤器上、下游球阀,投用备用过滤器。然后再关闭需更换滤芯的过滤器上、下游球阀,进行滤芯更换。更换过滤器滤芯前,须打开底部阀门卸掉过滤器体内的压力,方可卸下外壳更换滤芯。(3)机组不能在低于1000r/min转速下连续运转,机组在暖机过程中,应避免低于1000r/min转速下长时间运行,以免造成密封损坏。(4)重整临氢系统内的压力为0.3MPa时方可开机,以保证一级密封氮气的压力大于机体内的压力,从而保护密封。3.2压力开关+上限报警(1)开车后,当二级密封进气稳定,若火炬线流量计中的流量值出现上限报警,表明一级密封泄漏量过大;出现下限报警表明二级密封泄漏量过大。(2)当用于监测一级密封排放的压力开关(高、低压端每端各两个)同时上限报警时,表明对应端干气密封损坏,中控室控制系统应联锁停车(二取二),拆卸并检查干气密封。(3)当高、低压端一级密封流量计的显示值小于等于45m(4)当二级密封和后置隔离密封过滤器的表头指针处在红色区域时,表明过滤器滤芯出现堵塞,需要更换过滤器滤芯;同样,当一级密封过滤器前后差压变送器显示值大于等于60kPa(中控室DCS报警)时,表明一级密封过滤器的滤芯出现堵塞,需更换滤芯。3.3增设增压装置,保证机组正常停机后运行(1)当C-201机组因某种原因停机后需要开机,这时干气密封一级密封气流量回零,而一级密封气流量是C-201机组开机条件之一,为保证一级密封气流量需要关闭压缩机进出口阀门,打开放空阀门卸压,当重整系统压力大于机体内压力时,一级密封气恢复正常,C-201机组才允许开机,机组升速后,又要打开压缩机进出口阀门。以上操作复杂,操作难度大,关闭压缩机进出口阀门,也有可能造成机组发生喘振,对机组安全运行不利。可增设一套增压装置,将一级密封气增压后送入密封端面,这样既可以保证C-201机组正常停机时密封端面有干净、稳定的密封气,又可以满足机组停机后开机条件,简化操作,保证机组安全运行。(2)干气密封高、低压端一级密封气放火炬压力在DCS上无显示,操作人员只能通过现场压力表观察。可增加压力变送远传至操作室DCS上,方便岗位人员随时监控,确保机组安全平稳运行。(3)在干气密封一级密封气排高压放火炬线上应增加一条排低压放火炬线,当高压放火炬线出现憋压或者冻凝时,干气密封一级密封气改排低压放火炬,从而避免因放火炬