兖矿峄山化工有限公司现有7台型号为6M32(50)-160/320-BX型氮氢压缩机,在试车投入运行后,发现高压填料,特别是六段填料使用寿命较短,运行3个月左右就出现漏气严重,必须停车更换,给合成氨系统的正常生产带来了极大的安全隐患。在随后的抢修过程中,对6段填料泄漏原因进行了分析,并采取了相应的改进措施,取得了良好效果。
氮氢压缩机操作工最先发现六段填料压盖活塞杆处有少量青烟冒出,初步断定为填料温度高,将填料冷却水阀门开大,冒烟现象有所好转。但运行一段时间后,压盖处流出黑色的润滑油,伴有少量青烟,在随后的几天冒烟现象持续,填料泄漏明显,能听到漏气声响,并伴有刺鼻的氨味,被迫停车更换填料。该压缩机自试车投运以来,六段填料使用寿命约3个月,因填料泄漏故障停车频繁,不仅给公司的长周期、安全运行造成极大的影响,而且使检修人员劳动强度加大,维修费用居高不下。
该填料共11组填料盒,靠近汽缸为2组节流盒,其余9组为密封盒,节流环为三瓣铜环,材质为ZCuSn10b1,密封环为三瓣斜切口,材质为填充聚乙烯材料;在密封盒内密封元件安装顺序,靠近汽缸侧为密封环、阻流环,安装时密封环导气槽朝汽缸侧;压缩机工作时,汽缸内的高压气体沿活塞杆经2道节流环节流后,从密封环导气槽进入填料小室,由于密封环的径向切口被阻流环挡住,小室内气体不会从切口处向外泄漏,相反却可以从径向将密封环紧紧压在活塞杆上起较好的密封作用。
在检修过程中,每次对填料盒与密封元件进行仔细检查,以便找到填料泄漏的真正原因,综合发现以下情况:
(1)因装配原因,密封环在填料盒内被卡住,造成密封元件失效,填料泄漏;
(2)填料盒冷却水道有结垢,水道内淤泥较多,部分水道差不多完全堵塞;
(3)靠近汽缸侧的密封环密封面磨损严重,已经变为椭圆形,远离的密封环磨损较少,部分密封环有挤出现象;
(4)填料盒间的密封O型圈靠近汽缸部分有烧焦断裂现象。
根据以上检查结果,分析如下:
(1)装配填料时密封元件与填料盒间的轴向间隙控制较小,工作时气体温度较高,密封元件受热膨胀胀死,造成密封失效;
(2)填料盒内清理不彻底,里面有杂物,密封元件被垫起,轴向间隙过小,导致密封失效;
(3)填料盒与密封元件表面有毛刺、不光滑,使密封元件转动不灵活,造成密封元件与活塞杆不能较好贴合,导致密封失效;
(4)填料冷却水水质差、污泥多,沉积在填料盒水道上,使冷却水流动不畅,造成填料盒内的密封元件温度过高强度下降,密封元件磨损加剧,使用寿命大大缩短;
(5)密封元件磨损的粉末导致压盖处流出黑色的润滑油。
通过以上分析可以得出,高压填料泄漏的主要原因有两个:一是密封元件的装配质量差;二是填料冷却效果差,冷却水质脏。
针对以上分析,采取如下改进措施。
1.用油石将填料盒密封面研磨光滑、无毛刺。
2.清洗干净填料盒冷却水道,保持畅通。
3.用细纱布对密封元件进行研磨,使密封面光滑、无毛刺,并使与其相对应的填料盒间隙达到规定值(节流环与填料盒间隙为0.10~0.15 mm,密封环与填料盒间隙为0.20~0.30 mm),并按顺序排好,已便正确装配。
4.利用停车机会,对原填料冷却水流程不合理之处及填料冷却水管路进行了改造:(1)在进口水管增加1台自制的过滤器,内装120目过滤网,以净化水质,去除污泥,定期更换过滤网;(2)原填料回水管管线不仅较长,而且回水必须爬高才能回到汽缸检水槽,造成冷却水阻力增大,为此,将原管线拆除,重新改造管线,使将回水直接回冷却水池,回水不再爬高,回水阻力降为零;(3)为最大限度地增大冷却效果,利用停车机会,新上2台HS200的离心泵,将填料冷却水水压由原来的0.15 MPa提高到0.6 MPa,增大冷却水速度,增强冷却效果。
通过以上改进以后,六段填料函的温度由原来的110 ℃降至50℃,填料的使用寿命由原来的3个月增加至现在的24个月,维修周期大大延长,维修费用大大降低,彻底解决了高压填料泄漏的问题,确保了压缩机的长周期、安全运行。