螺桿壓縮機的機械密封是壓縮機機組中最重要的零部件之一，機械密封的失效將導致整個機組的失效，嚴重的將給安全生產(chǎn)造成重大影響。相比較而言，螺桿壓縮機徑向空間尺寸較小，改造機械密封時往往受徑向尺寸的限制。本文案例中，通過對常減壓裝置四頂氣壓縮機(LG60/1.0)的機械密封進行改造，延長了原機械密封的使用壽命，保證了機組的正常運行，同時創(chuàng)造了一定的經(jīng)濟效益。
機械密封失效原因分析
該機械密封在使用不到半年的時間發(fā)生泄漏，潤滑油油箱液位升高，拆下發(fā)現(xiàn)，機械密封靜環(huán)防轉(zhuǎn)銷切斷，補償座輔助密封圈有磨損，由靜環(huán)防轉(zhuǎn)銷切斷引起機械密封失效。
經(jīng)分析后發(fā)現(xiàn)，原機械密封的前置氮氣因壓力不穩(wěn)定(壓力增大后)造成機械密封失效，引起潤滑油油箱液位升高。主要原因有以下兩個方面：1.原機械密封靜環(huán)防轉(zhuǎn)銷切斷是由于機加工時成分度不均和壓縮機啟動時剪切力較大引起的;2.原機械密封的靜環(huán)O形圈過盈量較大。
機械密封結(jié)構(gòu)圖如圖1。該機械密封結(jié)構(gòu)采用靜止式結(jié)構(gòu)，補償環(huán)選用石墨環(huán)，非補償環(huán)選用金屬件噴涂陶瓷，補償環(huán)密封圈采用O形圈。
以下是機械密封的主要參數(shù)。載荷系數(shù)K：密封流體壓力作用在補償環(huán)上，使之對非補償環(huán)趨于閉合的有效作用面積Ae與密封環(huán)帶面積A之比。公式為K=Ae/A。載荷系數(shù)的大小關(guān)系到介質(zhì)壓力作用到密封端面上的程度。端面壓力Pc：密封端面單位面積上所受的力。雙端面機械密封的端面壓力為Pc=Ps+Pf(K-λ)±Pt。式中Ps為彈簧壓力;Pf為封液壓力;Pt為由于摩擦力引起端面增加或減少的壓力。
LG60/0.7pID-01
機械密封改造方案
1.機械密封原端面補償環(huán)結(jié)構(gòu)(如圖2)：該結(jié)構(gòu)選用石墨環(huán)作為補償環(huán)材質(zhì)，石墨環(huán)具有自潤滑性好的特點，密封面尺寸較窄，有利于減少因摩擦產(chǎn)生的熱量，石墨環(huán)外加一金屬件，可以提高補償環(huán)的機械強度。
2.改型后的靜環(huán)結(jié)構(gòu)(如圖3)：該結(jié)構(gòu)保留原補償環(huán)結(jié)構(gòu)特性，對密封面做了一些調(diào)整：調(diào)整密封面的內(nèi)外徑，減少載荷系數(shù)到合理范圍;調(diào)整補償環(huán)防轉(zhuǎn)銷孔與防轉(zhuǎn)銷的間歇;將補償環(huán)O形圈改為全包氟橡膠，降低補償環(huán)與密封圈的摩擦系數(shù)，增加補償環(huán)浮動性。
改造結(jié)果：該機組工況內(nèi)(介質(zhì)側(cè))漏要求不大于1000ml/h，外(大氣側(cè))漏不大于200ml/h。靜壓試驗：壓力0.5MPa維持15分鐘無泄漏。動轉(zhuǎn)試驗：壓力0.5MPa，連續(xù)運轉(zhuǎn)1小時，無泄漏，達到機組使用要求。改造后，該機械密封已連續(xù)運行七個月，保證了機組長周期運行。