摘要：中石化川氣東送管道沿線壓縮機為電驅式離心式壓縮機。壓縮機密封系統采用干氣密封，壓縮機密封系統使用效果直接影響管道安全生產和經濟效益。本文結合宜昌站在干氣密封控制工藝、增壓系統使用及故障分析處理等方面的生產實際，對干氣密封結構和功能、密封工藝及故障分析、增壓系統維護進行說明、分析和總結，為其它站場干氣密封工藝和密封系統檢維修提供參考。

    川氣東送管道氣源為普光凈化廠天然氣，隨著川東北的元壩氣田和川東南的涪陵頁巖氣的開采與利用，為了提高管道輸氣能力，川氣東送開展擴建增壓工程項目（含宜昌站），輸氣規模按照150×108m3/a進行增壓擴能設計，壓氣站采用沈鼓生產的PCL502型離心壓縮機。

    長輸管道壓縮機在提高輸送能力方面起重要作用，壓縮機干氣密封系統的使用也逐漸趨于安全化、節能化、效率化。干氣密封安全有效性對壓縮機運行有較大影響。新擴建站場（宜昌站）對前期機組密封工藝做出調整，并對密封系統故障進行分析總結，為同類壓縮機密封工藝提供參考。

    1  川氣東送管道壓縮機干氣密封形式及功能
    川氣東送沿線壓縮機為不帶中間迷宮密封的串聯式密封結構，如圖1所示，不帶迷宮密封的串聯式結構適用于工作壓力很高且允許少量工藝氣放空至大氣的天然氣站場，壓縮機采用這種結構相對于帶中間迷宮密封的串聯式結構投資與運行成本相對較低。串聯式干氣密封也是目前常見的密封形式，一個串聯式干氣密封一般由兩級干氣密封首尾相連構成，較前級密封分擔密封負荷，第二級作為備用密封不受負荷，當一級密封失效后由二級密封承擔安全密封，確保機組安全。

    干氣密封的動環或靜環上均勻分布著淺槽，其深度小于10μm，宜昌站為單向螺旋槽形式密封，螺旋槽將密封氣由密封外泵入內部，密封氣在密封壩的阻擋作用下流向動靜環中心位置，氣體被壓縮，氣壓升高形成氣膜。另外，反向螺旋槽均勻分布在密封壩的內側，起到反向泵送密封氣的作用，使得動靜環之間的氣隙壓力增大，密封氣膜便具有足夠的氣膜剛度，以防止密封面接觸并阻止天然氣泄漏。

    2  川氣管道壓縮機密封氣工藝流程及控制
    2.1  一級密封氣流程
    為延長保證干氣密封系統安全，川氣管線所轄范圍內壓氣站均配備增壓系統。當機組運行時，進出口差壓正常≥0.6MPa，密封氣來源為壓縮機出口或匯管。當密封氣流量或差壓低報警時，增壓撬動力氣路導通，增壓泵打壓工作對密封氣進行增壓。密封氣經過濾達到1μm的精度，再經氣動薄膜閥調節將壓力控制在高于平衡管0.1MPa，然后經孔板流量計進入低、高壓端一級密封腔，宜昌站要求一級密封氣與平衡管差壓≥0.06MPa，進氣流量≥100Nm3/h。為保證機組啟動時密封氣供應，在啟停機時，UCP邏輯塊對密封氣差壓進行控制。增壓系統控制為故障安全型邏輯控制，可保證密封系統安全。在非泄壓停機狀態時，任意一臺壓縮機密封氣差壓或一級密封流量低時，均可觸發電磁閥SV201和SV202掉電，動力氣導通，驅動增壓泵開始工作，增壓后的氣體經緩沖加熱后進入壓縮機，保證密封氣滿足工藝要求，氣體增壓流程如圖2所示。

    2.2  沖洗隔離氣流程
    儀表風（隔離氣）經過濾器兩級過濾后達到1μm精度，再經自勵式調節閥PDIC102將壓力降低至0.35MPa后，一部分隔離氣經后置迷宮密封與二級密封端面的氣體混合，引至室外高點安全處進行放空；另一部分氣體起到隔絕潤滑油，避免軸頸軸承排出的油氣與機械氣封接觸，防止油氣污染密封端面，氣體通過軸承回油孔就地泄放。

    2.3  密封氣泄漏放空流程
    前期投用壓縮機一級密封放空氣體進火炬引燃處理，二級密封泄漏的微量密封氣與沖洗隔離氣經高點安全排放；新增站場（宜昌站）考慮其放空流量為4Nm3/h，放空量小，為避免其他設備放空壓力高，對一級密封放空產生阻滯，一、二級密封氣均采用室外高點安全泄放。

    2.4  機組主工藝流程
    機組保壓熱備時，由于有機組常年運行，密封氣一般為匯管來氣即可滿足密封氣對差壓的要求，因此邏輯程序為加載閥與放空閥相互開關配合，使干氣與機組平衡管之間有足夠的差壓，保證密封系統的安全。

    新增站場（宜昌站）為減少工藝狀況改變引起的壓縮機放空和工藝氣反竄對機組密封系統的損害，在壓縮機投產期間便對工藝設備控制邏輯進行了調整，如表1所示，摒棄了前期密封氣不足，開放空閥泄放天然氣，也避免了機組因泄壓信號誤判造成密封損壞的可能，節約了天然氣資源，保障了干氣密封的安全（見表1）。

    3  干氣密封系統常見故障及分析
    3.1  干氣密封機械組件故障
    對于常年運行的壓氣站，隨著機組運行時間累加，密封彈簧件強度隨使用時間增加而減小，彈簧閉合力小于氣膜開啟力，氣膜厚度增加，放空流量增大。并且，當密封彈簧強度降低時，一次放空流量會呈上升趨勢，密封系統參數告警時須停機處理，必要時，將干氣密封返廠維修并進行動態測試。

    3.2  壓縮機輔助系統操作不當
    密封隔離氣由空壓機增壓后獲得，隔離氣水含量高、油氣雜質多時會污染密封系統。并且，隔離氣供氣壓力不足或停油泵后供氣時間過短，均會導致油氣雜質竄入密封間隙，長此以往，密封環內油氣污物使得凹槽被填滿，造成密封失效。因此，須嚴格控制機組輔助系統的運行模式，并采取如下應對措施：
    1）空壓機為聯機運行，儀表風儲罐壓力小于0.65MPa時，自動啟備用機。
    2）儀表風水露點保持在-30℃以下，保證氣質潔凈干燥。
    3）潤滑油系統投用前10min需通入后置隔離氣，且油系統運行過程中隔離氣不可中斷；潤滑油系統停止，且各回油管路無油流動至少10min后才可停止隔離氣。

    3.3  干氣密封干磨
    壓縮機啟機時，易出現干磨現象。此時干氣密封未投入使用，由于機組進出口壓差為0，導致在動環與靜環直接接觸，產生摩擦，嚴重時會損壞凹槽導致密封失效。機組正常加載后干磨現象會消除。另外，日常維護時盤車轉速過高也會造成密封磨損。為避免干磨現象，管道沿線新增壓氣站均設置增壓撬和電動盤車機構。在啟機過程中投用增壓撬，保證密封氣與平衡管差壓PDIT101≥0.06MPa；在日常維護盤車過程中，控制盤車轉速＜3r/min，且盤車時間不超過10min。

    3.4  氣質條件差
    在壓縮機初啟動或保壓停時，由于密封差壓不足，密封組件內存在工藝氣由機組反向經迷宮密封竄入干氣密封系統，工藝氣雜質會污染密封裝置，機體內的銹蝕雜質顆粒也會進入密封內造成動靜環組件刮傷。在機組運行期間，密封氣的黏度、溫度、壓縮機轉速等均對密封效果產生影響，一般可在一級密封管路設置過濾器和電加熱器保證氣質狀況良好。管道沿線壓氣站常采取措施為：

    1）在壓縮機啟停機過程中，投用增壓撬，避免干磨和氣體反竄。
    2）開啟干氣密封電加熱器，避免調節閥和節流孔板后密封氣溫度過低，冷凝結露。
    3）站場過濾分離器投用并定期更換濾芯、開展清管工作，去除管路雜質。

    3.5  儀表控制及撬裝設備故障
    機組現場為節約空間和成本，增壓裝置及控制儀表盤一般為緊湊的撬裝結構，管路細且彎頭多，易導致儀表測量有偏差或限流孔堵塞等；現場相關的故障多為控制器、電磁閥、數據遠傳等部分，相關故障會引起氣路控制失效或和密封氣壓力波動，嚴重時造成密封損壞。在控制回路及閥門定位器故障的處理中，FLUKE744過程校驗儀起到作用，可利用它的源模式對閥門進行調試。其他電磁閥、流量孔板內部也容易發生臟堵等故障，可拆卸吹掃干凈即可。

    4  結束語
    干氣密封系統作為離心式壓縮機本體zui為嚴密精細的部分，其機械密封本體、增壓加熱系統、工藝控制系統的運行模式，均對壓縮機干氣密封的安全運行有較大影響。在工藝現場對相關事故案例和改造工藝進行分析總結，極具研究意義，也可為管線壓縮機組安全運行提供更多的參考建議及工藝流程控制方案。