氨压缩机干气密封安装运行维护说明MCL.docx

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氨压缩机干气密封安装运行维护说明MCL

约翰克兰鼎名密封（天津）有限公司

TM02D型串联式干气密封安装运行和维护说明

——用于沈阳透平机械股份有限公司为新疆大黄山鸿基焦化有限责任公司生产的3MCL459氨气压缩机干气密封

编制：

审核：

批准：

约翰克兰鼎名密封（天津）有限公司

在未取得约翰克兰鼎名密封（天津）有限公司书面同意的情况下，不得以任何方式、任何理由翻印或散发该说明书及其中任何部分。

该文件及其中的数据可能有所变动

1　引言　

2　原理简述

3　密封规格

3．1　适用数据标识

3．2　工作条件

3．3　密封数据

3．4　密封单元泄漏量

4　密封的安装和拆卸

4．1　压缩机的准备工作

4．2　干气密封的安装

4．3　干气密封的拆卸

5　密封系统操作说明

5．1　流程说明

5．2　操作说明

5．3　报警及处理措施

5．4　注意事项

6　装有干气密封的压缩机的运行和维护　

6．1　操作指导

6．2　清洗

6．3　密封的存储

6．4　密封的运输

附图：

1　干气密封装配图

2　干气密封控制系统流程图

1　引言

本手册为干气密封及其系统的操作、维护和安装拆卸等工作提供必要的指导。

本手册适用于经过训练、经验丰富、熟悉基本原理和安装工具使用的技术人员。

由于干气密封拆检和内部零件换新时，整套密封须返回给约翰克兰鼎名密封（天津）有限公司，所以在这里不涉及到密封本体的装配问题。

尽管密封比较牢固，但是不当的安装或操作很容易使其损坏。

TM02D型密封是专用于压缩机的干气密封，其它不符合要求的操作环境是不允许的。

2　原理简述

一般来讲，典型的干气密封包含了静环、动环组件（旋转环）、副密封O形圈、静密封、弹簧和弹簧座（腔体）等。

静环位于不锈钢弹簧座内，用副密封O形圈密封。

弹簧在密封无负荷状态下使静环与固定在轴上的旋转环——动环组件配合，如图1所示。

图1　干气密封结构简图

在动环组件和静环配合表面处的气体径向密封有其先进独特的方法。

配合表面平面度和光洁度很高，动环组件配合表面上有一系列的螺旋槽，如图2所示。

随着转动，气体被向内泵送到螺旋槽的根部，根部以外的无槽区称为密封坝。

密封坝对气体流动产生阻力作用，增加气体膜压力。

配合表面间的压力使静环表面与动环组件脱离，保持一个很小的间隙，一般为3微米左右。

当由气体压力和弹簧力产生的闭合压力与气体膜的开启压力相等时，便建立了稳定的平衡间隙。

图2　螺旋槽形

在动力平衡条件下，作用在密封上的力如图3所示。

图3　动力平衡条件下的压力分布

闭合力Fc，是气体压力和弹簧力的总和。

开启力Fo是由端面间的压力分布对端面面积积分而形成的。

在平衡条件下Fc=Fo，运行间隙大约为3微米。

如果由于某种干扰使密封间隙减小，则端面间的压力就会升高，这时，开启力Fo大于闭合力Fc，端面间隙自动加大，直至平衡为止。

如图4所示。

图4间隙减小时的压力分布情况

类似的，如果扰动使密封间隙增大，端面间的压力就会降低，闭合力Fc大于开启力Fo，端面间隙自动减小，密封会很快达到新的平衡状态，见图5。

图5　间隙增大时的压力分布情况

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，使得在一般的动力运行条件下端面能保持分离、不接触、不易磨损，延长了使用寿命。

为达到这一目的，约翰克兰鼎名密封（天津）有限公司投入了大量的人力和资金进行高科技研究，在转动轴干气密封设计制造和应用方面掌握了大量一流的知识和经验，并获得了中国和美国的发明专利，拥有自主知识产权。

有关干气密封的原理，前面仅仅给出了最基本的一部分。

有关这一方面的进一步信息可直接从约翰克兰鼎名密封（天津）公司获得。

3　密封规格

3．1　适用数据标识

项目名称

新疆大黄山鸿基焦化压缩机干气密封

用途/位号

氨气压缩机/

压缩机制造商/型号

沈阳透平机械股份有限公司/3MCL459

定货单号/询价单号

项目类型

新机

3．2　工作条件

工作介质

氨气

额定转速

12090rpm

最大连续转速

12090rpm

温度（进口/出口）

-15℃/109.4℃

压力（进口/出口）

0.22MPa（A）/1.7MPa（A）

旋向

从非驱动端看逆时针

3．3　密封数据

密封型号

约翰克兰鼎名公司TM02D串联式干气密封

密封尺寸/轴尺寸

155mm/123、122mm

设计压力

2MPaG

设计温度

-40℃至180℃

允许的轴向位移

±2.5mm包括安装间隙

允许的径向位移

±0.6mm迷宫密封除外

密封转子平衡度

ISO1940G2.5（N=12090rpm）

试验规范

约翰克兰鼎名公司标准/API617第七版

功率损耗

每一密封单元小于1KW

3．4　每一密封单元的泄漏量

转速

[rpm]

密封进气压力

[MPaG]

预期泄漏量

[Nm3/h]

保证泄漏量

[Nm3/h]

0

0.9

0.48

0.66

12090

0.2

0.18

0.3

4　安装和拆卸

干气密封安装时，保证使得压缩机为安装干气密封做好准备，并且准备好安装和拆卸工具。

注意：

安装干气密封时须用专用润滑脂和防咬合剂（少量使用，过多的油脂和防咬合剂将使密封性能恶化）。

安装工具随干气密封一起提供。

每套密封有备用的O型圈，以备在安装期间损坏时使用。

个别安装工具向约翰克兰鼎名密封（天津）有限公司购买。

4．1　压缩机的准备工作

4．1．1清洗所有进气管路及机壳上进出气孔。

清洁安装干气密封的整个区域，检查是否有粘附物和划痕，特别是与静密封O形圈相配合的部位是否有缺陷，必要时修整。

并将其安装密封的有关部分均匀地涂上一薄层润滑脂。

4．1．2确保干气密封经过的导向边已倒角，必要时修整。

4．1．3检测主轴Φ123的轴肩对主轴旋转轴线的垂直度，垂直度应≤0.005mm，轴肩根部圆角R≤1mm，Φ122、Φ123轴上的倒角应为15°并圆滑过渡，如达不到要求，必须修整至符合要求。

4．1．4压缩机上下机体扣在一起之前，水平中分面靠近装干气密封的部位必须涂密封胶，确保静密封不短路。

4．1．5将压缩机转子调整至工作位置，确定压缩机转子与压缩机壳体的相对位置（必要时根据装配图调整调整垫厚度）同框架图一致。

4．1．6将安装密封的有关部分均匀地涂上一薄层润滑脂。

4．2　干气密封的安装

此干气密封采用集装式结构。

主密封旋转部分与静止部分已装配成一体，并用集装板（件24）和连接螺钉（件23、25）将其旋转部分与静止部分集装成一体，此部分统称为“集装式主密封”。

在压缩机上安装和拆卸主密封部分时，应先将其集装成“集装式主密封”，然后再安装和拆卸；在“集装式主密封”安装进压缩机后应将集装板（件24）和连接螺钉（件23、25）拆除。

再安装后置密封。

两端干气密封安装步骤相同。

各部分具体结构见密封装配图（C24350、C24351）。

干气密封安装步骤：

4．2．1确保干气密封上标示的旋转方向与实际的主轴旋转方向相同。

4．2．2测量总装图中L值，确定调整垫厚度，选取相应的调整垫（件1）套在轴上，注意倒角应靠近轴肩，不得装反。

4．2．3将“集装式主密封”套装在主轴上，用拆装工具将“集装式主密封”压至工作位置，安装上卡板（件10）卡板上装有销4X8（件18），用连接螺钉（件23）将“集装式主密封”与卡板连接，固定在壳体上。

4．2．4拆下集装板（件24）和连接螺钉（件23、25）。

4．2．5保证O形圈（件11）装在主轴锁母（件2）中，在主轴锁母（件2）的螺纹和内孔表面上涂少许防咬合剂，然后用其将主密封固定在主轴上，锁紧力矩为400Nm。

4．2．6将后置迷宫（件9）包括O形圈（件34）装入后置迷宫密封腔体（件8）内，用连接螺钉（件22）紧固在迷宫密封腔体上。

注意：

装O形圈前应先在其表面涂一薄层润滑脂。

4．3　干气密封的拆卸

4．3．1拆下连接螺钉（件22），卸下后置迷宫（件9）。

4．3．2用拆卸扳手拆卸锁母（件2）。

4．3．3安装集装板（件24）和连接螺钉（件23、25）。

4．3．4拆下卡板（件10）及连接螺钉（件23）。

4．3．5用拆装工具将“集装式主密封”拆下。

4．3．6将调整垫（件1）拆下。

5　密封系统操作说明

5．1　流程说明

5．1．1　一级密封气流程：

机组出口气（或中、低压氮气）经过滤器F1（或F2）过滤达到1μ精度，再经流量计FT-09C85、FT-09C86进入低、高压端一级密封腔，由流量计下游的节流阀将流量控制在80Nm3/h以上。

一级密封气体绝大部分经机组迷宫返回到机内，阻止机内气体外漏污染密封，少量气体经过密封端面泄漏至第一级密封排气腔。

5．1．2　二级密封气流程：

0.4MPaG氮气经过滤器F3（或F4）过滤达到1μ精度后，分为四路，其中两路作为二级密封气，分别经流量计FI-09C89、FI-09C90后进入低、高压端二级密封腔，大部分二级密封气经中间迷宫后与一级密封泄漏气混合后放火炬，少量经二级密封端面泄漏后安全放空。

5．1．3　隔离气流程：

经过滤器F3（或F4）过滤后的氮气，另两路经音速孔板SO1、SO2后，进入低、高压端隔离气室，一部分经后置迷宫的前端后与二级密封端面泄漏的气体混合，引至安全地点放空；另一部分经后置迷宫的后端，通过轴承回油放空孔就地放空，此部分气体是为了阻止润滑油污染密封端面。

5．1．4　放火炬气流程：

一级密封泄漏气与大部分二级密封气混合，经流量计FT-09C87、FT-09C88后放火炬。

孔板SO3、SO4起节流作用，当一级密封损坏大量气体泄漏时，流量计FT-09C87、FT-09C88输出增加，达到12Nm3/h时高报，达到24Nm3/h时高高报，如泄漏量继续增加，使孔板前的压力达到0.12MPaG时，压力开关PS-09C86、PS-09C87及压力变送器PT-09C88、PT-09C89高高报，压力开关和压力变送器高高报信号二取一之后分别与流量计FT-09C87、FT-09C88高高报信号二取二联锁停机。

当二级密封损坏时，流量计FT-09C87、FT-09C88输出减少，达到3Nm3/h时低报。

流量计长期高报或低报则应停机检查密封。

5．2　操作说明

干气密封系统与机组间的连接管线敷设完成后应拆下酸洗并用蒸气吹扫干净。

管线复位后密封安装前用经过过滤的干净气体继续吹扫输气工艺管道，一级密封气管路清洁度1μ，可用洁净的白布在出气口检查，五分钟内无明显污物为合格。

吹扫干净后关闭所有阀门，处于待命状态。

5．2．1　投用现场压力仪表、变送器（打开取压阀）。

5．2．2　投用隔离气：

油运前开阀V19、V20（或V21、V22），及孔板组件SO1、SO2上下游的截止阀，此时压力表PG-09C86应指示氮气压力0.4MPaG，PG09C91、PG09C92指示约10KPa（G）。

注意：

在正常运行中不可中断后置隔离气，压缩机停车后，后置隔离气必须在润滑油停止供给后停止。

5．2．3　投用一级密封气：

机内进气前开阀V38、V1、V2（或V3、V4）、V5、V6、V8、V9，引氮气作为密封气，此时压力表PG-09C85指示应为氮气压力0.4MPaG，调节阀门V8、V9，使流量计FT-09C85、FT-09C86指示为80Nm3/h以上，此时压力表PG-09C87、PG-09C88指示为0.13MPa（G）以上。

5．2．4　投用火炬线：

投用一级密封气后，打开阀V12、V15、V13、V16，投用火炬线。

流量计FT-09C87、FT-09C88指示近似为0Nm3/h。

5．2．5　投用二级密封气：

打开阀门V23、V24，调节阀门V25、V27使FI-09C89、FI-09C90指示5Nm3/h，此时，一级放火炬流量计FT-09C87、FT-09C88指示也近似为5Nm3/h，机组运行正常后，流量计FT-09C87、FT-09C88指示约为6Nm3/h。

压力表PG-09C89、PG-09C90指示值约为80kPa（G）（此值与火炬压力有关）。

注意：

压缩机必须带压启动，机内压力必须高于火炬线压力，否则一级密封上下游可能会形成负压差，启动后会损坏密封。

5．2．6　机组出口压力高于氮气压力或机组进出口压差高于0.2MPa后，打开阀门V37，关闭阀门V38，将密封气气源切换为机组出口气。

5．3　报警及处理措施

5．3．1　过滤器堵塞报警：

PDIA-09C85测量过滤器F1（或F2）前后压差，40KPa时高报警，此时应更换过滤器滤芯。

更换前应打开备用过滤器上下游的切断阀门，再关闭已堵过滤器上下游切断阀门，通过过滤器下面的排放阀泄压后更换滤芯。

5．3．2　一级密封气流量低报：

FT-09C85、FT-09C86检测一级密封气流量，正常80Nm3/h，低于30Nm3/h时低报。

密封气流量低报时应检查一级密封供气压力是否偏低。

5．3．3　放火炬流量、压力报警：

FT-09C87、FT-09C88检测一级放火炬流量，高报12Nm3/h，高高报24Nm3/h，高报说明一级密封有问题，如一级密封泄漏量继续增加，导致压力开关PS-09C86、PS-09C87及压力变送器PT-09C88、PT-09C89高高报，则压力开关和压力变送器高高报信号二取一之后分别与流量计FT-09C87、FT-09C88高高报信号二取二联锁停机。

FT-09C86、FT-09C87低报时，如二级密封气流量正常，则二级密封可能有问题。

流量计长期高报、低报时建议停车检查密封。

5．4　注意事项

5．4．1　润滑油投用前至少十分钟，必须先通后置隔离气，且在正常运行中不可中断；压缩机停车后，后置隔离气必须在润滑油停止供给且回油管路无油流动后至少十分钟后才可关闭。

5．4．2　流量计前后切断阀必须缓慢开启，防止浮子受带压气流冲击而卡住。

5．4．3　过滤器前后切断阀必须缓慢开启，防止滤芯受带压气流冲击而损坏。

5．4．4　每天应巡检过滤器至少两次，当发现指示器上出现红色区域时应切换到备用过滤器，同时更换已堵过滤器滤芯，使之处于备用。

5．4．5　过滤器滤芯最长工作时间为1年。

5．4．6　过滤器内残留的气体可能对身体有害，更换滤芯时注意防护。

6　装有干气密封的压缩机的运行和维护

密封设计旨在覆盖最广的运行参数范围，且无需维护。

确保密封腔没有液体和微粒（它们会损害干气密封）。

密封性能是通过泄漏量来监视，因此，建议监视泄漏并每天作记录。

6．1　操作指导

下列事项仅为指导方针，关于具体应用，请与约翰克兰鼎名密封（天津）有限公司联系。

6．1．1气体品质：

进入密封的气体应是清洁干燥，以保证最佳的性能，延长使用寿命。

通常推荐在密封气供应管线上装一个2微米的聚合式过滤器，尽管TM02D干气密封能应付液体污染，但应尽量避免持续的污染，如轴承油。

6．1．2密封气供应量：

密封气的气量供应必须充足，以确保在运行期间有经过滤的气体供应密封，这将提供一个理想的密封环境以维持密封最佳性能。

6．1．3泄漏趋势：

密封性能通过泄漏趋势监控，泄漏量的偶然尖峰信号应设定为不会引起报警。

这可能是由于工艺波动、轴的移动、压力、温度或速度波动所引起。

然而泄漏趋势可以预测到密封的问题。

如有任何相关问题，请与约翰克兰鼎名密封（天津）有限公司联系。

6．1．4反转：

应避免反转，速度低于1000rpm的短时反转是允许的。

然而，经这样转动后，密封需要修整和检查。

6．1．5反压：

在静态条件下，反压将导致静态泄漏增加；在动态条件下，反压可能导致密封件的损坏。

6．1．6缓慢转动：

建议避免在低于1000rpm下连续运转，高于此转速运行安全裕度大并可形成稳定的转动间隙。

6．1．7盘车：

系统带压时，在12rpm转速下短时的转动不会对干气密封造成损坏。

6．1．8降压：

干气密封的降压率一般推荐0.8MPa/min，更快的降压率视具体的用途而定。

6．1．9振动：

干气密封能承受相对较高的振动水平，但过高的振动水平仍有可能损坏干气密封。

6．1．10安装：

尽管密封在运转中稳定性很高，但装配不当或处理不当很容易受损，因此推荐经约翰克兰鼎名密封（天津）有限公司培训的工程师或由其颁发证书的操作人员进行装配，或在这些人员的指导下进行装配。

6．2　清洗

如干气密封受到油或其它污染，建议进行清洗。

如需清洗，应送到约翰克兰鼎名密封（天津）有限公司。

6．3　密封的存储

约翰克兰鼎名密封（天津）有限公司TM02D型干气密封以整体形式存储，并如装配图所示带正确装配的“集装板”。

在运送密封前应包装在有泡沫垫的木制板条箱内，在温暖干燥的环境下，板条箱适合于长期储存密封。

密封被包装于塑料薄膜内（如聚乙烯薄膜），如有可能放入一小包干燥剂，然后封入板条箱中，不可用油脂、油纸或棉布进行包装。

如密封长期保存在压缩机内，应确保密封面无油污染，保证密封面不粘在一起。

干气密封腔体应定期整修，整修时间取决于运行载荷或环境条件。

O形圈应在发货后三年更换一次，O形圈更换和常规检查应返回鼎名公司进行。

6．4　密封的运输

密封应妥善包装。

包装时的密封应整体装配并带有“集装板”，以防密封转动件和非转动件之间的移动。

未紧固件不应放置其中，以免引起密封损坏。