超级⽯化推荐：浅析API692在⽯化离⼼压缩机⼲⽓密封⼯程设计中的应⽤! 转载须知：⽂章旨在分享转发，为尊重⼩编劳动成果，其他转载时请将“ 本⽂转载⾃超级⽯化（ID：superpc91）”标识于正⽂最上⽅。未经授权私⾃转载和未配合要求转载者，我们将作举报处理。 活动信息：中国化⼯学会在中国⽯化、中国⽯油、中国海油、中国中化、中国化⼯、国家能源集团和延长⽯油以及地⽅炼油、煤化⼯、化⼯企业设备管理部门的⼤⼒⽀持下，拟定于 2021 年 5 ⽉ 12～14 号召开“2021 年（第⼆届）中国⽯油化⼯设备检维修技术⼤会” 。⼤会将为⽯油化⼯设备管理管理⼈员与设备制造、检维修技术服务企业提供切实有效的交流平台，带来管理创新和实体技术的研发与应⽤条例。如有意向宣讲展⽰参会请联系超级⽯化。（会议规模400-600⼈）
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水位电极序号⼲⽓密封种类主要适⽤场景1串联式密封带级间迷宫密封中压或⾼压场合,⼯艺介质不允许泄漏⾄⼤⽓侧2串联式密封中压或⾼压场合,⼯艺介质可能泄漏⾄⼤⽓侧3双封低压场合,⼯艺介质不允许泄漏⾄⼤⽓侧4单封输送⾮易燃、⽆毒的介质，例如空⽓或氮⽓
表3 隔离密封种类
序号隔离密封种类主要特点1⾮接触式衬套密封⼀般为碳环材料，部件多，运转间隙和隔离⽓损耗较⼩2迷宫密封结构简单，运转间隙和隔离⽓损耗较⼤3接触式衬套密封⼀般为碳环材料，部件多，运转间隙和隔离⽓损耗⾮常⼩，长时间运转会有磨损
陶瓷接线柱API 692中⼯艺侧密封种类见表4。
虽然API 692给出了很多种密封的结构组合，但同时也指出，如果⽤户没有特别指定，压缩机的⼲⽓密封应该选⽤串联式带中间迷宫密封，隔离密封采⽤⾮接触式的衬套密封，⼯艺侧密封选⽤迷宫密封。API 692的默认推荐⽅案和⽬前⼯程实践中⼤部分的⼲⽓密封及部件选型是⼀致的。
表4 ⼯艺侧密封种类
序号⼯艺侧密封种类主要特点1迷宫密封结构简单，运转间隙⼤，密封⽓耗量较⼤，密封⽓采⽤流量控制2可磨密封结构简单，运转间隙较⼩，密封⽓耗量较⼩，密封⽓采⽤流量控制或压差控制3⾮接触式衬套密封运转间隙较⼩，密封⽓耗量较⼩，密封⽓采⽤流量控制或压差控制；运转间隙在冷态较热态⼤，系统设计需考虑冷态间隙所需的流量 2.2 ⼲⽓密封⾯材质的选择
⼲⽓密封不同的密封⾯材质组合见表5。
表5 ⼲⽓密封不同的密封⾯材质组合
由API 692附录H中密封⾯材质特性介绍以及密封⾯材料组合导则可以看出：
1) ⽯墨静环润滑性较好、耐摩擦，可适应短时间轻度接触，在盘车和惰转时具有较好的性能，不易损坏，只是缩短密封使⽤寿命。但是纯⽯墨本⾝多孔易被渗透，⼀般需要进⾏浸树脂、锑、镍、铬【5-6】等处理，以取得良好的⽓密性，同时也能得到更好的机械性能或者化学性能。但是⽆论如何，⽯墨静环由于机械强度较低，在承受⾼压时易变形，⼀般⽤于中低压场合<120×105 Pa(绝)的情况。
碳化硅静环的强度很好，可以⽤在⾼压场合，但是碳化硅在承受间歇接触时易损坏(⼀般在盘车或者低速运⾏时)。
现在新设计的密封可以在静环表⾯喷涂⾦刚⽯涂层【7】来改善摩擦性能。也有炼⼚对在⽤⼲⽓密封进⾏过这种改造。
Module C(模块C)为双联过滤器模块。根据API 692，主密封⽓需配备双联过滤器，过滤精度为1 μm。双联过滤器的切换阀必须采⽤六通阀或者2个三通的恒流量切换阀进⾏切换。⽬前⼯程实践中有时候会采⽤单独的切断阀来切换双联过滤器，这在API 692中是不允许的。 API 692也指出，对于同样的材料，不同制造⼚都有各⾃特有的材料性能，因此API 692中对于不同动、静环材质的介绍仅供参考，实际应⽤中都还是宜由制造⼚按照内部标准来选择材料。例如，⽬前很多⾼压⼯况下静环材质仍然采⽤⽯墨【8】，也能长时间安全稳定运⾏。
2) 动环材料中，碳化钨在强度、韧性和刚度上都是⽐较好的，是最常⽤的动环材料，但是由于碳化钨密度较⼤，不太适合线速度较⾼的场合；碳化硅也是⽐较常⽤的动环材料，但碳化硅的综合机械性能略低；氮化硅的机械性能较好，可以应⽤在线速度很⾼的场合下；合⾦钢材料的刚度略低，⼀般应⽤在低压的场合。
3 第三部分⼲⽓密封系统
此部分主要对⼲⽓密封系统(⼲⽓密封盘站)的配置提出要求。这⼀部分涵盖了各种类型的⼲⽓密封系统，并且在附录中给出了⼲⽓密封系统的典型配置和可选配置，内容⼗分丰富。
在API 692中，将⼲⽓密封系统中特定的组件定义为⼀个模块，整套⼲⽓密封系统就由各种模块组合⽽成。本⽂以最常⽤的带中间迷宫密封的串联密封系统为例，介绍API 692对于⼲⽓密封系统的模块划分以及特殊要求(见表6)。
主密封⽓供⽓系统由Module A、B、C、D组成。
Module A(模块A)为有替代⽓源的密封⽓源模块，有主密封⽓源和备⽤⽓源。⽬前实际⼯程实践中，不仅配有备⽤⽓源，备⽤⽓源上还有⽌回阀和电磁阀防⽌各路⽓源反串，并可实现在主密封⽓源压⼒不⾜时⾃动切换⽓源的功能，稳定性和复杂程度都⾼于API 692模块A的配置。
包装箱制作
Module B(模块B)为密封⽓处理模块。根据API 692，串联式⼲⽓密封都需要配备密封⽓处理系统；如果单封、带压双封的密封⽓清洁程度和露点温度不能满⾜要求，也需要配备密封⽓处理系统。密封⽓处理系统通常包括冷却器、⽓液分离器、增压泵和加热器4部分。主要⽬的是将密封⽓(包括压缩机出⼝⽓和各种备⽤⽓源)冷却脱液后，再进⾏增压、加热，确保密封⽓⾜够清洁且⾄少⾼于露点温度20 ℃，以避免液体进⼊⼲⽓密封系统的可能。
tsmm表6 ⼲⽓密封系统模块分类
在⽬前的炼化⾏业⼯程实践中，⼀般不要求制造商提供完整的密封⽓处理系统，⽽是优先选择装置中可以提供的适宜的密封⽓源，如⼀些输送轻质⽓体的压缩机出⼝⽓、氮⽓、⼄烯、氢⽓等，它们⾜够清洁且温度适宜，因此并不需冷却、加热和⽓液分离，仅有可能需要增压泵；只有采⽤介质成分较重或可能含液的⽓体做密封⽓时(如裂解⽓压缩机、富⽓压缩机和循环氢压缩机等)，⼀般会要求配备分液罐和伴热。历年的实践结果显⽰，由于⼤部分机组在设计时已经充分考虑密封⽓的条件，即便是没有配备密封⽓处理系统，炼化企业的⼲⽓密封系统也⼀直运转良好。
在API 692第⼆部分的附录中，详细⽐较了不同的密封⾯材质特性，并给出了选⽤原则，这也是API系列规范⾸次涉及⼲⽓密封的密封⾯材质的问题。
Module D(模块D)为密封⽓量控制模块，⼀共分为4种，分别为Module DT(流量控制)、Module DT1(压差控制)、Module DT2(孔板控制)、Module DT3[(驱动端和⾮驱动端)独⽴流量控制]和Module DT4(⾼⽕炬背压下的压差控制)。密封⽓量控制模块中，Module DT和DT1是⽬前⽯化⾏业中常⽤的主密封⽓控制⽅案，Module DT4也经常在部分⼊⼝压⼒较低的压缩机(例如⼄烯装置中的三机【9】或重整循环氢压缩机)中使⽤。另外，在API 692中，不管采⽤哪⼀种流量控制模块，都需要在配置中提供密封⽓的压⼒变送器和进⼊每⼀个密封的流量变送器。
除了以上的模块外，还需要在接近⼲⽓密封本体的主密封⽓管线上配备密封⽓温度变送器，⽤于监控密封⽓温度以及控制密封⽓预处理系统Module B的加热器。这在⽬前⼯程实践中⼀般为选配项。
⼆级密封⽓供⽓系统由Module C 双联过滤器模块和Module F ⼆级密封⽓量控制模块组成。Module F 为⼆级密封⽓压⼒控制，如果有指定，也可以选⽤Module F1(压差控制)，Module F2(流量控制)或者Module F3[(驱动端和⾮驱动端)独⽴流量控制]。这和⽬前⽯化⾏业的常⽤配置是⼀致的。另外，在API 692中，不管采⽤哪⼀种流量器控制模块，都需要在Moudule F配置中提供密封⽓的压⼒变送器和进⼊每⼀个密封的流量变送器，⽽⽬前⼯程实践中，有的提供流量变送器，有的则提供现场流量计，以检测⼆级密封⽓流量。
隔离⽓供⽓系统由Module C 双联过滤器模块和Module M隔离⽓⽓量控制模块组成。API 692中允许Module C模块可以与⼆级密封供⽓系统中的Module C共⽤。Module M 为隔离⽓压⼒控制，如果有特殊规定，也可以选⽤Module M1[(驱动端和⾮驱动端)独⽴流量控制]，Module M2(压差控制)或者Module M3[(驱动端和⾮驱动端)独⽴压差控制]。⽬前⽯化⾏业的常⽤配置是压⼒控制，且多数与⼆级密封⽓共⽤。
主密封⽓排⽕炬/排空系统由Module G、H、L、I、J、K组成。主密封⽓排⽕炬系统由Module G、H、L 3(个模块组成)。Module G为安全阀模块，为可选项，⽬前⼀般仅在压⼒较⾼的⼯况下使⽤；Module H为压⼒和流量监控模块，为必选项；Module L为背压控制模块，有3种选项，分别为Module L(背压调节阀和⽌回阀组合模块)，该选项为默认选项、Module L1(带弹簧的⽌回阀模块)和Module L2(孔板和⽌回阀组合模块)，⽬前实践中较少专门设置背压控制，只⽤测流量孔板代替背压控制。
阀门试压装置⼆级密封⽓排空系统由Module I、J、K组成，这3种模块均为可选项，⽬前实践中⼀般⼆级密封⽓排空都不配备这⼏个模块，个别有配备温度变送器的情况。随着对于安全运⾏的要求越来越⾼，建议在以后实践中⾄少配备Module I模块，以真正确保带级间迷宫密封的串联密封⽆任何介质会泄漏⾄⼤⽓中。
排凝系统由Module N、O、P、Q、R组成，分别为⼲⽓密封的主密封腔(Module R)，主密封⽓放空腔(Module Q)、⼆级密封⽓腔(Module P)、⼆级密封⽓放空腔(Module O)和隔离⽓腔(Module N)排凝模块。这⼏个排凝模块在API中都是强制要求的，⽬的就是在⼲⽓密封运⾏前确保⼲⽓密封内部没有任何液体的存在。但是⽬前⽯化⾏业中，除了Module N 会配备，其他的排凝模块⼀般都不考虑设置，在做好管线吹扫和排凝的前提下，也能够实现⼲⽓密封及系统的长期稳定运⾏。
4 结语
橡胶硬度
本⽂详细介绍了API 692规范中对⼲⽓密封及其系统的要求，并且⽐较了部分关键的技术要求与⽬前⼯程实践的区别。整体上API 692的要求更加细致和完善，很多要求和配置都在以往API规范中从未出现。⽬前⽯化⾏业中常见配置⼤部分与API 692的要求⼀致，但是也有部分要求属于可选项，部分配置⼏乎从未采⽤过。如果以后在⼯程中要求严格执⾏API 692规范，设计⼈员、制造⼚和⽤户都需要逐步适应。（作者：徐上峰中国⽯化⼯程建设有限公司）
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