浮环密封失效原因分析

某公司催化、裂化装置中的离心式压缩机（型号；2MCL456）、中压背压式汽轮机（型号；NG25/20）投产以来，出现了润滑油和密封油互串及被污染的现象。由于润滑油及密封油受到污染后，黏度大幅度下降，流动性增强，机械杂质增多，油膜形成不好，导致以下情况发生。

1）浮环密封油膜形成不好，密封失效。

2）润滑点润滑不好，烧坏轴瓦，导致停机。

3）润滑油和密封油被污染，使密封油稀释概率增加，需要不断更换润滑油及密封油，成本消耗大幅度增加。

1.浮环密封的结构

浮环密封主要作为轴封用在机壳的两端，以防止机内气体逸出或空气吸入机内。密封由几个浮环组成，其结构简图如图3-38所示，高压密封油由孔口注入，并向左右两边流出，图中左侧为高压端，右侧为低压端。流入高压端的密封油通过高压浮环、挡油环6及甩油环7，由回油孔11排到油气分离器。因为密封油压力一般是控制在比密封气压力高约0.05MPa的水平，压差非常小，故向高压端的泄漏量也很少。但密封油压与低压侧的压差则很大（甚至可达几十兆帕），故流入低压端的油是很多的。流入低压端的油通过低压浮环经回油管排至回油箱，这部分油没有与压缩机气体接触，故是干净的，称为外回环油。但由高压侧回油孔11流出的油是与高压气体相混的，要经过油气分离处理后才有可能再使用，这部分油称为内回环油。浮环是活动的，在轴转动时它被油膜浮起。为了防止浮环转动，环中装有销钉3，浮环密封装置为了使浮环与固定环贴合，用弹簧4将浮环压向固定环，轴上装有轴套5，轴套与浮环间的顶隙很小，一般是轴径的0.0005～0.0010倍，具体大小按设计要求定出。

图3-38 浮环密封结构简图

1—浮环 2—L形固定环 3—销钉 4—弹簧 5—轴套 6—挡油环 7—甩油环 8—轴 9—高压侧预密封梳齿 10—梳齿座 11—高压侧回油孔 12—空腔 13—进油孔 14—低压侧回油空腔

2.浮环密封的原理

浮环密封的原理是靠高压密封油在浮环与轴套间形成油膜，产生节流降压，阻止高压侧气体流向低压侧。因为主要是油膜起作用，故又称为油膜密封。在工作时，浮环受力情况与轴承相似，所不同的是，对轴承而言，轴浮动而轴瓦固定不动，因此当轴转动而产生油膜力时，会将轴抬起；而对浮环来说，由于浮环重量很小，故轴转动而在浮环与轴的间隙中产生油膜浮力时，浮起的将是浮环，轴是相对固定的。根据轴承油膜原理知道，浮环与轴完全同心，则不会产生油膜浮力，反之，如浮环与轴承偏心，则轴转动时会产生油膜浮力。浮力使浮环浮起而使偏心减小，当偏心减小到一定程度，即对应产生的浮力正好与浮环重量相等时，便达到了动态平衡。由于浮环很轻，因此这个动态平衡时的偏心是很小的，即浮环会自动与轴保持基本同心，这是浮环的优点。

3.浮环密封失效原因(www.xing528.com)

1）从浮环密封的结构和原理可知，密封效果与浮环间隙有直接关系。从减少密封油泄漏、提高密封效果来看，浮环间隙应尽量减小，但间隙太小又会导致浮环工作条件恶化，导致浮环抱轴现象发生；浮环间隙过大，泄油量增加，使密封油、润滑油互串，密封油跑损、稀释。所以，浮环间隙的选取范围一般是；

内浮环半径间隙S=（0.0005～0.0010）D；

外浮环半径间隙S=（0.001～0.0020）D；

其中，D为浮环公称直径，单位是mm。

2）润滑油流入机器时压力高或润滑油温度高，会导致油的黏度下降，流动性变差，导致润滑油串到密封油中，密封失效。

3）密封气带液体或压力差不符合要求，有2种情况发生；一种是封不住密封油，密封油串到机内，密封油跑损；另一种是密封气串到密封油中，造成密封油和润滑油污染，密封油稀释。

4）密封油质量太差，黏度达不到要求值，流动性太强，油膜形成不好，密封点泄油量增加。

5）运转密封油泵出现故障，使密封油压力降低，密封油流量减小，油膜形成不理想，密封油、润滑油受污染，甚至密封油中断，导致烧坏。

6）由于机组检修时的装配质量问题，或零件损坏，使浮环卡死，形成带缺陷的油膜，使润滑油串入密封油中，密封油失效。

7）由于装置操作波动大，导致压缩机流量波动频繁，也会影响浮环密封油膜的形成，使得密封失效。