赵威委

SV12-M型压缩机蜗壳密封泄漏的原因分析及改进措施

赵威委

（河南龙宇煤化工有限公司气化一厂， 河南 永城 476600）

针对SV12-M型压缩机蜗壳密封泄漏的原因进行认真分析研究，并对密封形式进行了技术改造，解决了蜗壳密封泄漏的问题，消除了压缩机运行期间的隐患，延长了压缩机的运行周期，提高了压缩机运行的经济性和安全性。

SV12-M；压缩机；密封；泄漏；技术改造

SV12-M型压缩机是河南龙宇煤化工有限公司壳牌气化装置升级改造后的激冷气循环气离心压缩机，该压缩机为沈阳鼓风机集团有限公司生产，于 2011年 7月投入使用。该压缩机蜗壳为垂直剖分把合结构，密封采用氟橡胶O型环加聚四氟乙烯防压垫片组合密封。由于受橡胶热氧老化的影响，其蜗壳与端板之间的密封失效速率加快，频繁泄漏，而泄漏气体为高温、高压、易燃的粗煤气，泄漏后如不及时消除漏点，对安全生产造成极大威胁。因此,针对以上问题, 笔者对泄漏的原理进行认真研究, 找出了解决该问题的方法, 经过改造后, 取得了满意的效果。

1 压缩机简介

1.1 压缩机的组成及型号意义

SV12-M型压缩机机组由压缩机、液力偶合器及电机组成，三者之间通过膜片联轴器联接，为了便于安装找正整体布置于同一钢制底座上，整个机组（除液力偶合器）采用润滑油站供油，机组为双层布置，主机置于楼上，油站以及液力偶合器配套的泵站、板式换热器等置于楼下，压缩机的轴端密封采用干气密封。为了确保机组安全运转，压缩机组设有各种控制及保安装置。SV12-M型离心压缩机是单级悬臂型离心压缩机。S表示单级高速压缩机；V表示蜗壳为垂直剖分形式；12为系列代号，表示入口名义流量除以1 000；M表示压缩机的原动机是电机。SV12-M型压缩机为水平进气，一级悬臂叶轮，气体通过一级压缩至出口状态的压缩机，其蜗壳为垂直剖分把合结构。

机组布置示意图如图1所示。

图1 机组示意图

表1 压缩机的主要技术参数

1.2 压缩机的结构及组成

压缩机主要由定子(蜗壳、端板、支架、轮盖密封) 、转子(轴、叶轮、轴头螺母、锁紧螺母等)、大齿轮（齿环、轮轴、半联轴器）、齿轮箱及支撑轴承、支推轴承、干气密封等组成。SV12-M型压缩机为水平进气、一级悬臂叶轮、气体通过一级压缩至出口状态的压缩机[1-2]。

离心压缩机定子及其组成（如图2）。

1）蜗壳 SV型压缩机的蜗壳采用铸造蜗壳，垂直剖分结构，悬臂蜗室通过端法兰把合在齿轮箱上。蜗壳采用铸钢20CrMo材料。

2）端板 端板是形成流道的定子部件，引导气流从进口法兰处流向叶轮进口。

3）支架 支架是形成流道的定子部件，引导气流从叶轮出口流向蜗室。支架采用铸钢20CrMo材料[3]。

图2 定子及其组成

2 运行时压缩机蜗壳密封泄漏情况及原因分析

2.1 压缩机蜗壳密封泄漏情况

图2 X详图为该压缩机蜗壳与端板的密封及结构形式。密封组一、密封组二均为组合密封，由一个氟橡胶“O”型圈与一个聚四氟乙烯防压垫片组合而成。密封组一为轴向端面密封，其主要作用是阻止支架与端板之间的介质向外泄漏。密封组二为径向环向密封，其主要作用是阻止支架与蜗壳之间的介质向外泄漏。由于其结构形式的特殊性，压缩机自运行以来，蜗壳与端板之间的密封泄漏频繁，一般开车正常后15天左右均会出现不同程度的泄漏。其泄漏介质为220 ℃的高温易燃易爆气体（主要成分为CO，含有少量硫化氢），泄漏后遇明火或高温便会燃烧，其与空气混合后的爆炸极限为12.5％～80％。该位置一旦泄漏若未及时发现或处理，就会产生极大的安全隐患，危及压缩机的安全稳定长周期运行[4]。泄漏还会造成挥发性有机物超标[5]。

2.2 泄漏原因分析

经过现场泄漏后的多次拆卸检查、检修及现场拆卸的实际情况，泄漏原因分析如下：

1）每次拆卸都会发现氟橡胶“O”型圈存在老化变硬或断裂的现象。氟橡胶“O”型圈密封紧力的衰减是造成密封失效的直接原因。由于该部位密封结构形式的特殊性，氟橡胶“O”型圈一旦失去密封紧力或局部失去密封紧力便会造成介质的泄漏。影响氟橡胶“O”型圈密封紧力的要素：

a、氟橡胶“O”型圈在安装时密封紧力不均匀导致局部密封紧力过小。在端板、支架回装、安装时，由于端板与蜗壳仅靠螺栓进行连接，缺少定位销等精准定位附件，安装时很难保证端板与蜗壳的同心度，也就是很难保证密封组二的密封紧力圆周方向的均匀。从而导致密封组二的氟橡胶“O”型圈下半周密封紧力较大，上半周密封紧力较小，圆周方向的密封紧力不一致最终造成介质的泄漏。

b、氟橡胶“O”型圈的老化导致密封紧力衰减。长期的高温硫化氢环境加剧了氟橡胶的热裂解和热交联[6]，最终导致密封组一、密封组二中的“O”型圈老化变硬断裂，从而失去密封性能，造成介质泄漏。

c、在支架回装的过程中，存在支架和蜗壳同心度调整不均匀的情况，在支架压入的过程中，由于与蜗壳同心度的偏差，会造成密封组二“O”型圈的剥皮损坏。在不拆卸检查的情况下很难检查到这种“O”型圈的剥皮损坏。这种损坏形式加大、加剧了圆周方向密封紧力不一致现象的发生，加剧了介质的泄漏。

2）由于介质中水蒸气的含量较高，高温、高湿的硫化氢环境对蜗壳（材质：铸钢20CrMo）、端板存在的电化学腐蚀和氢损伤较严重。蜗壳内壁腐蚀后内径增加变大，支架腐蚀后外径减小、内径增加变大。导致蜗壳与支架、蜗壳与端板之间的配合间隙变大，从而减弱密封组一、密封组二中“O”型圈的密封效果，加剧介质泄漏的发生。每次检修的拆卸都需要对端板、支架、蜗壳密封处进行垢层打磨、清理，每次的打磨、清理都会增加该部位的配合间隙，从而加剧密封紧力的衰减，加促介质泄漏的发生。

3 压缩机蜗壳密封泄漏的解决措施及使用效果

通过上述对泄漏原因的分析及对蜗壳、端板、支架结构的研究，结合现场实际情况及各部件的行为尺寸，在不改变各部件原结构形式及各项性能指标的前提下，经过大量的选型筛选及数据计算，确定在端板和蜗壳之间再添加一道密封，阻止端板与支架、支架与蜗壳间密封失效后泄漏的外漏。结合端板的结构最终采取在端板的子母扣凸台与连接螺栓孔之间加工环形密封槽，增加一道强制性端面密封。由于该密封位置结构过于紧凑，加工出的环形槽宽度较窄，槽内只能装入无内外圈的金属缠绕垫。经过对所需密封比压的计算，结合无内外圈金属缠绕垫生产加工的实际情况，最终确定该密封件的各项尺寸数据。如图3所示。

图3 管板加工图

该密封槽加工改造后装入定制密封垫，支架、端板回装后各项尺寸数据完全符合使用要求，与改造前对比各项尺寸数据无变化。经过气密性实验及运行效果验证，此次密封改造完全解决了该部位频繁发生泄漏的问题，实现了一个检修周期无泄漏。此端面密封自2015年7月实施后使用至今该部位未曾发生过泄漏，每次检修拆卸后仅更换定制金属缠绕垫即可。

4 结束语

通过对该部位增加强制性端面密封的改造[7]，彻底解决了SV12-M型压缩机蜗壳与端板之间密封频繁泄漏的问题，大大提高了压缩机运行的安全性和经济性，延长了该压缩机的运行周期，保障了后续装置的长周期可靠运行。

[1] 田森. Shell粉煤气化装置激冷气压缩机高速轴振动问题的研究[J]. 小氮肥, 2016, 44 (8):14-15.

[2] 田森. 浅析壳牌煤气化激冷气压缩机故障原因及处理措施[J]. 上海化工, 2016 (41): 26-28.

[3] 孙家姝, 刁全, 亢天明. 激冷气压缩机的研制及整体结构改进[J]. 风机技术, 2014 (6): 44-49.

[4] 朱白钦, 鲁世军. SV12-M压缩机组问题及改善措施[J]. 设备管理与维修, 2013 (10): 67-67.

[5] 刘安琪, 赵东风, 王嘉麟, 等. 石化企业设备动静密封点挥发性有机物泄漏管控研究[J]. 当代化工, 2019, 48 (9): 2094-2097.

[6] 张奎. XNBR/PVC共混胶的性能研究[J]. 辽宁化工, 2020, 49 (5):13-14.

[7] 窦云飞. 壳牌煤气化激冷气压缩机改造总结[J]. 山东工业技术, 2015 (16): 203-203.

Cause analysis of Leakage of Volute Seal of SV12-M Compressor and Improvement Measures

(No.1 Gasification Plant of Henan Longyu Coal Chemical Co., Ltd., Yongcheng Henan 476600, China)

The causes of volute seal leakage of SV12-M compressor in our company were carefully analyzedand studied, and the sealing form was technically reformed to solve the problem of volute seal leakage, eliminate the hidden dangers during the operation of the compressor, prolong the operation cycle of the compressor and improve the economy and safety of the operation of the compressor.

SV12-M; Compressor; Seal; Leak; Technical transformation

2021-08-24

赵威委（1987-），男，河南省开封市人，助理工程师，2008年毕业于开封市高级技工学校钳工与数控技术专业，从事化工设备技术管理工作。

TQ016.5+5

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1004-0935（2021）11-1728-03