输气管道离心式压缩机干气密封常见故障原因分析及应对措施

1、干气密封故障统计

根据公司各输气站场离心式压缩机机组运行情况，对近年来压缩机维检修干气密封更换总数量、故障更换数量及强制更换数量进行了统计，可以看出，连续 5 年干气密封更换总量增多，其中故障更换和强制更换数量呈增长趋势，故障更换数量增加明显。除去离心式压缩机组定期维护进行的强制更换密封，初步分析造成干气密封故障更换数量增加的原因主要在于各站场联合运行，随着下游用气量增长，压缩机输量、机组开机数量增多，加上管道清洁度不足等因素，致使干气密封故障次数有所增加。

如针对西一、二、三线各站联合运行多重因素造成的干气密封故障问题，统计了各站场不同厂家的干气密封故障更换数量或强制更换数量，与初始安装数量进行了对比。重点对导致故障更换和强制更换的干气密封故障因素进行梳理分析，统计各故障因素的故障频次，可以看出，人为操作因素、密封修复质量、管道工况、启停次数是密封故障的主要因素，合计占比为 83% ，其次是离心式压缩机组运行时间和其他因素占 17%

2、干气密封故障原因分析

（1）故障形式。①检修或返厂修复过程中装配不当； ② 设计缺陷、运行工况和人员操作不当造成的平衡直径处磨损，辅助密封卡滞； ③ 动环表面脏污；④ 动环磨损、静环磨损及背面防转销处崩脱； ⑤ 压缩机辅助密封泄漏； ⑥ 检修过程中为了方便其他附属设备安装人为盘车操作压缩机长时间反转造成动静环密封槽磨损或划伤，运行时密封失效。

（2）原因分析。 ① 密封气带液、密封气质量差。密封气经调压阀降压后出现节流制冷效应，易使密封气带液，破坏干气密封动、静环表面的刚性气膜，加速密封面的磨损； ② 一方面是仪表故障，主要是密封气撬座、密封气加热器等仪表故障或误报警，未得到及时处理或检查。另一方面是仪表管路堵塞或泄漏； ③ 机组喘振，易引起动静环间气膜的不稳定，导致干气密封动静环发生接触磨损； ④ 工艺操作不当，隔离气投运不及时，仪表风系统压力低、气质差，润滑油回油管路不畅，供油压力高，仪表风气启停逻辑错误。加上辅助密封磨损、间隙过大或安装不当损伤，在机组运行时润滑油气进入干气密封，造成密封失效； ⑤ 按照离心式压缩机组切机流程和机组备用状态管理要求，在停机保压和机组启机工作进行时，未打开压缩机进口加载阀以平衡机组内压力，致使弹簧受力不均或弹簧弹力失效，气膜形成不均衡，导致动静环偏磨。加上密封气压力不足，密封开启力不够，机组再启动，动静环未完全脱离时在摩擦力的作用下导致静环反转损伤，造成定位销崩脱； ⑥ 作业人员操作不当、机组运行工况变化以及密封本体设计缺陷等诸多因素的作用下，机组长期运行，干气密封平衡直径处磨损，导致辅助密封卡滞； ⑦ 维检修不当造成密封故障。拆卸干气密封管道时端口未及时防护导致杂物进入。或作业人员在检修作业过程中因操作不当，干气密封安装错误，密封旋转方向与压缩机主轴方向相反。在密封未开合的情况下对压缩机做旋转，造成螺旋槽磨损。

3、常见故障应对措施

（1）关注密封气水露点变化情况，合理设置干气密封加热器温度，保证干气密封节流后进入干气密封腔体内的温度大于同等压力下天然气水露点的温度20℃以上。

（2）定期检查更换干气密封过滤器滤芯，对过滤器排污。在检修期保证管道清洁、干燥一定要达标到位。

（3）定期对压力变送器进行排污和排凝，检测变送器接线紧固，无毛刺、漏铜、进水现象。检查仪表管路接头无泄漏，仪表阀门在工作位置。

（4）日常应加强对机组运行工况分析，及时调整机组运行状态。在手动调节机组转速时，应根据机组工作点位置，边观察边调整。在机组保养时应对防喘阀进行动作测试，确保防喘阀状态正常。

（5）设置仪表风压力低预报警值，定期对仪表风系统滤芯、管路、调压阀进行检查更换，对空压机勤排污。确保油压在正常范围值内，油泵和仪表风运行压力应联锁。隔离气在油泵停用约 30 分钟后方可关闭，防止残存油雾污染密封。经常性的打开干气密封冷凝排污阀进行排污，对机组带压备用时主密封气不能中断，应打开入口加载阀或从机组泄压口泄压的方式来平衡机组压力。

（6）检修时对拆卸下的管道及时进行封堵，安装之前应对管道整体吹扫，端面采用酒精清洗后再安装。对于单向槽形干气密封拆卸要注意新更换干气密封的旋转方向和主轴旋转方向一致，避免将驱动端和非驱动端干气密封装反。

4、管理提升措施

（1）检修及安装作业方面。 ① 检修过程中严格执行现场标准化管理要求，拆卸附属管道时及时对各管路端口进行封堵，细化检修作业卡，回装过程中使用仪表风对管路进行吹扫。安装前，仔细清理密封腔体和排污通道； ② 新干气密封安装时确保旋转方向安装正确，安装时做好干气密封动静环定位销标记，安装后与轴上标记一致，同时认真复核尺寸，确保密封安装到位； ③ 安装和拆卸密封过程中确保密封端面垂直于转子，可以有效避免密封卡在转子上。安装和拆卸密封过程中固定转子，否则密封可能无法安装到位； ④ 润滑脂应涂得很薄，过量的润滑脂会污染密封。安装和拆卸密封过程如遇到阻力，立即停止，检查原因。密封必须有效地锁定在轴上，所有锁紧装置必须完全上紧； ⑤ 密封安装到位后，避免转子的过度位移，防止导致密封损坏。密封安装到位后，手动盘车并检查轴蹿量。

（2）站场操作运行方面。 ① 密切监控干气密封控制系统报警值，通过一级泄漏高报、高高报，判断一级干气密封的状态，通过低报和低低报，判断二级干气密封的状态； ② 启动压缩机前，投用隔离气正常后，方可允许启动润滑油泵；压缩机停机后，轴承回油温度降至 45℃以下，方可停止润滑油泵； ③ 监视和调整密封气温度、过滤器压差及一级排放的压力、压差、流量等工艺参数，应满足运行规程要求； ④ 检查干气密封系统过滤装置、管件连接处无泄漏，备用过滤器处于良好状态； ⑤ 根据干气密封运行情况，采取合适的方式对密封腔体排污； ⑥ 压缩机停机再启动，充压时若干气密封泄漏量超标，对机组泄压后在驱动端或非驱动端宜首先采用窜轴方式，改善静环对动环的补偿性，使干气密封恢复正常。若无改善考虑更换干气密封。

5、结语

随着我国油气管网的加速建设，离心式压缩机组在天然气管道的应用越来越广泛，干气密封的完好是确保压缩机组安全平稳运行的必要条件。下一步，我们将持续对影响压缩机安全平稳运行的各种故障因素进行深入研究总结，逐步形成一套完备的管理体系，为今后顺利开展离心式压缩机干气密封故障处理提供技术保障，为公司压缩机组稳定运行提供坚实基础。

参考文献：

[1] 杨明 , 张伟凯 , 刘鹏 , 等 . 输气管道离心压缩机干气密封气回收策略研究 [J]. 中国安全生产科学技术 ,2024,20(S1):73-78.

[2] 王浩. 输气管道安全运行优化研究[D]. 中国石油大学（北京）,2017.