离心式氧气压缩机密封性研究

  本文从离心式氧气压缩机密封失效的具体原因分析入手，并在此基础上对离心式氧气压缩机的密封技术进行了研究。通过对常用的四种密封技术进行研究之后发现，应用干气密封技术能够进一步提高离心式氧气压缩机的密封性。
    离心式氧气压缩机密封失效的具体原因分析
    离心式氧气压缩机是工业领域中不可或缺的重要设备之一，它的工作效率如何，直接影响工业企业的生产能效。然而，在离心式氧气压缩机的实际应用中，常常会出现密封失效的问题，这不但会造成工作介质泄露污染环境的情况发生，而且还有可能危害到人体健康。为此，下面重点对离心式氧气压缩机密封失效的原因进行分析。
引起离心式氧气压缩机密封失效的原因大致上可归纳为以下几个方面：
    1.1设备装配质量不合格
    通常情况下，设备在使用一段时间以后，为了确保其性能的稳定，机组人员一般都会对其进行检修，然后再自行装配，在这一过程中有可能出现质量问题。如装配时没有按照相应的操作程序进行，以及零部件拆卸过程中出现损坏，或是在密封气夹带上存在密封油等等，这些都可能引起密封失效。
    1.2端面状态异常
    当离心式氧气压缩机的密封端面处于打开的状态时，需要切换至高压氮气的状态下，在这一过程中，会出现密封腔体及端面上的杂质和液体会同端面间隙被带走的情况。故此，当端面为打开状态时，压缩机在使用一段时间之后便会出现排放量下降的情况。
    1.3材料原因
    若是离心式氧气压缩机的密封端面所使用的材料硬度过大，则会在喷涂过程中混入金刚砂，这样做的主要目的是减少密封端面的磨损。虽然这样做会导致密封气的排放增大，但在系统调节方法有效的前提下，便可以将其调节至相对较低的位置上，这说明密封本身是有效的。如果密封失效，就证明密封补偿环组件与密封端未能保持良好的一致性。一般情况下，造成密封失效的原因基本都是异物进入到腔体内，如催化剂粉末、各种液体等。
    1.4工况原因
    在某些特定的工作状态下，通常需要一个辅助密封来协助静环与动环工作，若是密封端面出现问题时，气膜便会对设备产生出一个额外的作用力，而这个作用力只有足够大时，才能将辅助密封与弹簧座的摩擦力全部克服掉，从而使密封达到最佳效果。若是在这个作用力不够大，便会导致密封失效。
    离心式氧气压缩机的密封技术研究
    对于离心式氧气压缩机而言，较为常用的密封技术有以下几种：
    2.1迷宫密封技术
    这种密封技术的优点是整体结构简单、便于安装、辅助设备相对较少，并且允许压缩机内的介质微量渗漏到空气当中，一般只适用于低压介质密封。通常情况下，以空气作为主要介质的压缩机基本上都是采用节流的方式来达到降低泄露的目的，这是由于空气对环境和人体的危害几乎可以忽略不计，并且泄漏量的多少也仅仅会影响主机的能耗，却并不会影响主机的运行效率，但在节能降耗的背景下，该技术显然无法达到节能要求，这在一定程度上制约了该密封技术的应用。
    2.2浮环密封技术
    该密封技术属于一种液体密封技术，它是从固定套筒式油封发展而来的。所谓的浮环具体是指位于转轴之上，处于密封腔内间隙较小的两个圆环。当密封油注入到浮环密封腔内之后，封油会沿着浮环之间的间隙向浮环内侧以及外浮环的外侧泄漏，因压缩机工作时，转子处于高速运转，流入到浮环间隙内的封油会在旋转作用下形成油膜，这层油膜不但能够将浮环抬起，从而起到润滑浮环与轴颈的作用，而且还能降低磨损、减小摩擦。同时，油膜充满整个浮环间隙之后，还能有效阻止气体介质外漏，这样便可以达到密封的目的。这种密封技术具有如下优点：非接触式密封、使用寿命相对较长、可靠性高、能够适应各种压力等级。然而，在实际应用中发现，该密封技术存在一定的不足，如内泄漏比较严重，回收处理设备复杂，而且密封油还可能造成工艺回路污染，这样会引起产品质量下降。
    2.3机械密封技术
    这种密封技术最大的优点在于能够有效减少密封油的消耗，而且它的泄漏率比浮环密封技术要低很多。故此，该技术自推广之后，便取代了浮环密封，成为离心式氧气压缩机的主要密封方式之一。同时，机械密封的润滑和控制系统更加简单，不仅便于操作，而且安全性和可靠性都相对较高。虽然该技术要比浮环密封技术的整体成本高一些，但从技术经济性方面看，它的优越性也更为明显。
    2.4干气密封技术
    该技术的主要特点是取消了密封油站，它的结构与一般的机械密封极为相似，唯一的不同之处是在动环表面上刻有几微米深的螺旋槽，其密封原理与机械密封技术存在着本质上的区别。当动环高速运转时，螺旋槽内的气体受到旋转产生的压力作用后会逐步被压缩，而气垫则会使动环和静环之间始终保持一个十分微小的间隙，其厚度仅为几微米，也属于非接触式密封。它的优点是功耗低、摩擦系数小、端面磨损少、使用寿命长、可靠性高等等。同时，由于省去了密封油系统，从而使其占地较小，密封油对工艺回路的污染问题也迎刃而解，它的运行与维护成本较低，经济性高。

    综上所述，通过本文的分析可知，在迷宫密封、浮环密封、机械密封以及干气密封这四种密封技术中，前三种都或多或少地存在一些缺陷，若是在实际中采用这三种技术对离心式氧气压缩机进行密封，则必须采取相应的技术措施进行改进，以此来克服缺点，这样才能达到理想的密封效果。而干气密封技术则不需要进行任何改进便可以直接应用，它的密封效果非常理想，能够有效提高离心式氧气压缩机的密封性。为此，建议选用干气密封作为离心式氧气压缩机的密封技术，由此能够进一步提升压缩机的密封性。大量的实践表明，该技术具有较高的推广价值。