增压装置在干气密封控制系统上的应用

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随着石油、石化工业向无污染、长周期、低能耗以及高效益等方向发展，干气密封因可以实现密封介质的零泄漏 1J，具有超长使用寿命，运行维护费用低等优点，在石油、石化等工业中发挥着越来越大的作用，其经济和社会效益显著，市场潜力非常大，应用前景广阔。

干气密封是否安全高效的运行，除了密封本体技术特性及产品质量以外，其干气密封是否能在-个可靠、洁净的环境中运行，将是其可靠运行的-个必备保障。这里对石化装置上应用最多的串联式(含带中间迷宫)干气密封做-个分析，此类型干气密封正常运行所需的隔离气、二级密封气 (仅限于带中间迷宫的串联式干气密封)采用现场低压氮气即可，比较容易实现，这里不做讨论。在此只对这类干气密封-级主密封气的可靠实现作深入分析。

对于干气密封-级密封气，要求必须清洁，干燥不带固体颗粒、水汽及凝液，这些条件可以通过聚结、过滤、伴热以及对-级密封气加热等手段得到解决。

同时，要求-级密封气在压缩机开停车的整个过程中，要始终保持其压力高于压缩机密封腔参考气压力 (通常为压缩机二次平衡管压力，基本接近压缩机的人口压力)-定的范围，这样才能让-级密封气以-定的流量可靠注人密封腔，隔绝压缩机内未净化的工艺气与第-级干气密封端面的接触，确保干气密封可靠的工作[2-10]o离心压缩机在机组开车时，其压缩机出口的压力还未升高，其-级密封气大多采用的是管线低压氮气，压力多为0.5～0.7 MPa。而在机组开车时，工艺上可能会存在机壳内压力高于氮气压力的情况，而且装置内还存在有其他设备及管线因为吹扫等造成的大量氮气消耗，会使管线氮气压力比正常值更低。

如果氮气压力低于压缩机开车时缸体内的压力，-级密封气无法向密封腔内注入，缸体内的工艺气体会倒灌至干气密封，工艺气体内如果夹带着杂物 (如微小的固体颗粒)，则杂物就很有可能对干气密封造成污染，必然会影响干气密封的正常运行甚至损害干气密封 。

压缩机在停车时，压缩机出口排出压力下降，造成-级密封气供气气源压力降低，当-级密封气压力不足以高于压缩机密封腔参考气压力，则-级密封气同样会无法注入，同样可能会发生上述开车时可能造成的损坏。

为了保证压缩机干气密封在开停车的全过程中有可靠的密封气注入，就需要对低压的气源进行增压使用，考虑到开停车期间干气密封-级密封气的用量不会很大，且增压过程是间歇工作，故选用气体驱动的活塞式增压泵，具有设备造价低、防爆、安全、可靠、设备紧凑的特点，是干气密封系统上的理想应用设备。

收稿 日期：2012.11.08基金项目：四川省2012年第二批科技成果转化项目(2060403-产业技术研究与开发 )。

作者简介：肖丁 (1971- )，男，I)ml省成都人，高级工程师。主要从事机械密封及辅助控制系统设计开发及管理工作。

化 工 设 置 与 誓 谭 第50卷第 1期力下降或驱动气压力增加时，又会打破驱动活塞上力的平衡，增压泵又会启动运行，直到再次达到力的平衡后就自动停止。

图3 气体增压泵结构 (二)Fig.3 Structure of gas booster compressor(2)除此之外，通过气控开关及外部控制装置，能够实现增压泵的自动运行。

采用气体驱动可以可靠地应用于石化装置有易燃、易爆气体的场所。无论何种原因造成干气密封-级密封气供气管路压力下降 (低于设定的差压值后)，增压泵将自动启动，以确鄙靠的干气密封-级密封气注入。压缩空气、氮气等均可作为泵的驱动气源。

3 气动增压系统的设计注意事项在需要增压装置的干气密封控制系统上，对增压泵系统的设计主要从使用寿命、所需供气量、所提供的输出压力、工作气体的压力及消耗量、安全防范措施等几个方面来考虑。而所有考虑因素中，其增压泵系统的供气能力及压力是最主要的因素。首先必须对压缩机开停车时干气密封所需要的-级密封气消耗量做-个合理的计算，这里由于开停车是-个变工况条件，可以对此过程作出-级密封气最低安全消耗量与压力对应的曲线，根据增压泵厂家提供的压力流量性能曲线图，对各关键点的反复验证计算，确认合适的增压泵的型号。同时要考虑被增压气体的组分以便对系统及增压泵的材质做出合理的选择。

4 增压装置在干气密封系统上的实际应用图4是四川日机密封件股份有限公司给某柴油加氢装置循环氢压缩机提供的干气密封系统上的气动增压系统P&I示意图，其基本工作原理如前所述，同时在缓冲罐上接有安全阀，防止系统压力过高造成的安全隐患。

[j图4 气动增压系统P＆I示意Fig.4 P&I-Diagram of gas booster compressor system首先，依照干气密封安全运行所需的耗气量与- 级密封气压力的关系，得到-级密封气压力与耗气量曲线，同时得到需要增压泵工作时的最大耗气量及对应的被增压气体压力与-级密封气压力，协同驱动气压力4个已知条件，可以对照增压泵厂家提供的各种增压泵对应的性能曲线图，对增压泵进行初步选型，-旦增压泵型号选定，再对照增压泵性能曲线与上面得到的-级密封气压力与耗气量曲线进行验证，要求在整个工作曲线内，增压泵都能够提供可靠的流量与压力。

如果不能选到合适流量的增压泵或已有增压泵型号不能提供足够大的流量，则需要考虑增压泵多台并联使用。

5 结束语增压系统的应用能很好地解决现场气源压力不足对密封开停车造成的困难和安全隐患。通过干气密封控制系统的-级密封气增压系统的合理设计，可以增加干气密封开停车期间密封运行的可靠性，减少-级密封气供量不足甚至无法供给对干气密封潜在的危害。

按照此方法设计制造的增压系统在国内压缩机配套的干气密封系统上已大量采用，并取得了可观的运行业绩及良好的运行效果，为四川 日机密封件股份有限公司的干气密封产品长周期可靠运行提供了有力的保障，同时为用户及公司带来了可观的经济效益。