1、,透平壓縮機(jī)干氣密封結(jié)構(gòu)原理與 使用使用,目錄,1、干氣密封概述 2、干氣密封的定義及特點(diǎn) 3、干氣密封結(jié)構(gòu) 4、干氣密封工作原理 5、系統(tǒng)操作、維護(hù)注意事項(xiàng),干氣密封概述,干氣密封發(fā)展史,1969年，英國約翰克蘭公司在氣體潤滑軸承的基礎(chǔ)上提出干氣密封理論并開始 從事干氣密封的研究。 1976年，約翰克蘭公司設(shè)計(jì)制造的第一套干氣密封在海洋平臺(tái)輸氣管線離 心壓縮機(jī)上得到使用。 1979年伽布利爾做出平面惠普爾螺旋槽氣體密封，并發(fā)表非接觸式螺旋槽 端面密封原理的文章。 1985年美國杜拉美特立公司掌握干氣密封技術(shù)并開始制造干氣密封 1987年、1988年德國的伯格曼和美國公司開始從事干氣密封生產(chǎn)制

2、造。 19881990年石油大學(xué)（華東）顧永泉、王建榮等首先研制和試驗(yàn)了泵入式 圓弧槽氣體端面密封獲我國國家實(shí)用型專利 1992年，成都一通密封有限公司開始從事干氣密封研究工作，并在離心泵、 離心壓縮機(jī)、攪拌器上逐漸得到應(yīng)用。,干氣密封的應(yīng)用,2020/6/28,2020/6/28,干氣密封的定義及特點(diǎn),定義 干氣密封：干運(yùn)轉(zhuǎn)、氣體潤滑、非接觸式機(jī)械端面密封的簡稱。 特點(diǎn) 以氣封氣、非接觸、氣膜潤滑、低功耗、長壽命、高可靠性、低運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用。 干氣密封目前最先進(jìn)的高速透平壓縮機(jī)軸端密封型式，是設(shè)計(jì)院、主機(jī)廠和終端用戶首選的大機(jī)組軸端密封型式。,2020/6/28,干氣密封典型結(jié)構(gòu)及材料,202

3、0/6/28,干氣密封材料,旋轉(zhuǎn)環(huán) 碳化鎢 / 碳化硅/合金鋼 靜止環(huán) 碳石墨/ 碳化硅+碳/碳化硅+DLC 金屬件 410不銹鋼 / 316不銹鋼 / 哈氏合金 / 其它 彈簧 哈氏合金C,2020/6/28,干氣密封材料,靜環(huán)材料（接和環(huán)） 碳石墨 浸金屬 浸樹脂 (如強(qiáng)腐蝕性介質(zhì)) 碳化硅+碳/碳化硅+涂層 (如超高壓),2020/6/28,干氣密封材料,動(dòng)環(huán)材料（接和環(huán)） 碳化鎢 鈷基、鎳基 碳化硅 反應(yīng)燒結(jié)（不用） 常壓燒結(jié)（或稱無壓燒結(jié)） 液相燒結(jié) 超高壓,2020/6/28,干氣密封材料,碳化鎢 （鈷基） 韌性好 強(qiáng)度高 鈷基不耐腐蝕 鎳基抗腐蝕性較好 碳化硅 抗腐蝕性好 易碎

4、怕磕碰、易缺邊,2020/6/28,干氣密封典型結(jié)構(gòu),特點(diǎn)：與高速機(jī)械密封相比，密封面寬、旋轉(zhuǎn)環(huán)（硬環(huán)）密封面刻有微米量級(jí)的動(dòng)壓槽，密封面分為槽區(qū)和壩區(qū)兩部分。,干氣密封的優(yōu)點(diǎn),干氣密封最初是為解決高速離心壓縮機(jī)軸封問題而出現(xiàn)的，由于密封非接觸運(yùn)行，因此密封摩擦副材料基本不受PV值的限制，特別適合作為高速、高壓設(shè)備的軸封。隨著干氣密封技術(shù)的日益成熟，其應(yīng)用范圍也越來越寬廣，目前，干氣密封正逐漸在離心泵及攪拌器上得到應(yīng)用。總之，凡使用機(jī)械密封的場合均可采用干氣密封。與機(jī)械密封相比，干氣密封具有如下優(yōu)點(diǎn)： 密封使用壽命長、運(yùn)行穩(wěn)定可靠； 密封功率消耗小，僅為接觸式機(jī)械密封的5%左右； 與其他非接觸

5、式密封相比，干氣密封氣體泄漏量??； 可實(shí)現(xiàn)介質(zhì)的零逸出，是一種環(huán)保型密封； 密封輔助系統(tǒng)簡單、可靠，使用中不需要維護(hù)；,干氣密封工作原理,干氣密封即干運(yùn)轉(zhuǎn)氣體密封，是一種新型非接觸式密封。該密封利用流體動(dòng)力學(xué)原理，通過在密封端面上開設(shè)動(dòng)壓槽而實(shí)現(xiàn)密封端面的非接觸運(yùn)行。 典型的干氣密封結(jié)構(gòu)如圖 所示，由旋轉(zhuǎn)環(huán) 、靜環(huán) 、彈簧 、密封圈以及彈簧座和軸套組成。,左圖 所示為干氣密封旋轉(zhuǎn)環(huán)示意圖，旋轉(zhuǎn)環(huán)密封面經(jīng)過研磨、拋光處理，并在其上面加工出有特殊作用的流體動(dòng)壓槽。 干氣密封旋轉(zhuǎn)環(huán)旋轉(zhuǎn)時(shí)，密封氣體被吸入動(dòng)壓槽內(nèi)，由外徑朝向中心，徑向分量朝著密封堰流動(dòng)。由于密封堰的節(jié)流作用，進(jìn)入密封面的氣體被壓縮，氣

6、體壓力升高。在該壓力作用下，密封面被推開，流動(dòng)的氣體在兩個(gè)密封面間形成一層很薄的氣膜，此氣膜厚度一般在3微米左右。氣體動(dòng)力學(xué)研究表明，當(dāng)干氣密封兩端面間的間隙在23微米時(shí)，通過間隙的氣體流動(dòng)層最為穩(wěn)定。當(dāng)氣體靜壓力、彈簧力形成的閉合力與氣膜反力相等時(shí)，該氣膜厚度十分穩(wěn)定。,2020/6/28,雙向槽泵送原理,旋向,氣體向中心泵送,氣體受壓，壓力升高，產(chǎn)生間隙,密封壩,圓弧槽泵送原理,2020/6/28,V形槽,T形槽,螺旋槽,樅樹形槽,U形槽,干氣密封受力圖,正常條件下，作用在密封面上的閉合力（彈簧力和介質(zhì)力）等于開啟力（氣膜反力），密封工作在設(shè)計(jì)工作間隙。 當(dāng)受到外部干擾，氣膜厚度減小，則氣

7、膜反力增加，開啟力大于閉合力，迫使密封工作間隙增大，恢復(fù)到正常值。 相反，若密封氣膜厚度增大，則氣膜反力減小，閉合力大于開啟力，密封面合攏恢復(fù)到正常值。 因此，只要在設(shè)計(jì)范圍內(nèi)，當(dāng)外部干擾消失以后，氣膜厚度就可以恢復(fù)到設(shè)計(jì)值。,影響干氣密封性能的主要參數(shù),干氣密封動(dòng)壓槽形狀 密封端面的流體動(dòng)壓效應(yīng)與槽形有關(guān)。干氣密封端面的流體動(dòng)壓槽有多種形式，如螺旋槽、人字形槽等適用于軸單向旋轉(zhuǎn)的槽型，有T形槽、樅樹形槽等適用于軸雙向旋轉(zhuǎn)的槽型。,從流體動(dòng)力學(xué)角度來講，在干氣密封端面開任何形狀的溝槽，都能產(chǎn)生動(dòng)壓效應(yīng)。理論研究表明，對(duì)數(shù)螺旋槽產(chǎn)生的流體動(dòng)壓效應(yīng)最強(qiáng)，用其作為干氣密封動(dòng)壓槽而形成的氣膜剛度最大，

8、及干氣密封的穩(wěn)定性最好。,2020/6/28,單向槽：圓弧槽、螺旋槽、V形槽 優(yōu)點(diǎn)：動(dòng)壓效應(yīng)強(qiáng)，氣膜剛度大，抗外界擾動(dòng)能力強(qiáng)。 缺點(diǎn)：不能反轉(zhuǎn)。 雙向槽：樅樹、T、雙L 優(yōu)點(diǎn)：可以長時(shí)間反轉(zhuǎn)； 缺點(diǎn)：較單向槽動(dòng)壓效應(yīng)弱，氣膜剛度小，抗外界擾動(dòng)能力 較弱。 推薦：優(yōu)先采用單向槽，特殊情況雙向槽。,單向槽與雙向槽的比較,干氣密封動(dòng)壓槽深度 理論研究表明，干氣密封流體動(dòng)壓槽深度與氣膜厚度為同一量級(jí)時(shí)密封的氣膜剛度最大。實(shí)際應(yīng)用中，干氣密封的動(dòng)壓槽深度一般在310微米。在其余參數(shù)確定的情況下，動(dòng)壓槽深度有一最佳值。 干氣密封動(dòng)壓槽數(shù)量、動(dòng)壓槽寬度、動(dòng)壓槽長度 理論研究表明，干氣密封動(dòng)壓槽數(shù)量趨于無限時(shí)

9、，動(dòng)壓效應(yīng)最強(qiáng)。不過，當(dāng)動(dòng)壓槽達(dá)到一定數(shù)量后，再增加槽數(shù)時(shí)，對(duì)干氣密封性能影響已經(jīng)很小。此外，干氣密封動(dòng)壓槽寬度、動(dòng)壓槽長度對(duì)密封性能都有一定的影響。 密封介質(zhì)壓力對(duì)泄漏量的影響 不難想象，在密封工作間隙一定的情況下，密封氣壓力越高，氣體泄漏量越大。 介質(zhì)溫度對(duì)密封泄漏量的影響是由于溫度對(duì)介質(zhì)粘度有影響而造成的。介質(zhì)粘度增加，動(dòng)壓效應(yīng)增強(qiáng)，氣膜厚度增加，但同時(shí)流經(jīng)密封端面間隙的阻力增加。因此，其對(duì)密封泄漏量的影響不是很大。,2020/6/28,氣體壓縮機(jī)密封,一臺(tái)典型的透平壓縮機(jī)包含兩個(gè)介于介質(zhì)軸承之間的集裝式干氣密封。,干氣密封靜密封點(diǎn),2020/6/28,離心壓縮機(jī)單端面干氣密封控制系統(tǒng),

10、系統(tǒng)表盤,增壓泵,增壓泵,增壓泵工作原理,2020/6/28,離心壓縮機(jī)用干氣密封執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn),壓縮機(jī)干氣密封設(shè)計(jì)制造按照API617標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行 壓縮機(jī)干氣密封試驗(yàn)按照API617標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行 壓縮機(jī)干氣密封控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)制造按照API614標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行,2020/6/28,2020/6/28,離心壓縮機(jī)干氣密封形式,離心壓縮機(jī)、風(fēng)機(jī)輸送的介質(zhì)為氣體，根據(jù)不同工況條件，可采用以下幾種密封形式： 單級(jí)干氣密封 單級(jí)干氣密封主要用于中低壓條件下，允許少量工藝氣泄漏到環(huán)境中的場合。 適用介質(zhì)：空氣、N2、CO2、蒸汽等對(duì)環(huán)境無污染介質(zhì)。,2020/6/28,雙級(jí)干氣密封 密封采用雙端面結(jié)構(gòu)，密封氣為外部引入的氣 體

11、，密封氣壓力應(yīng)高于工藝氣體壓力0.20.3MPa; 該結(jié)構(gòu) 適用于有毒、可燃或工藝中含有顆粒的氣體。密封非接觸 運(yùn)行，具有很長的使用壽命（5年以上）及很低的功率消耗。 雙端面干氣密封結(jié)構(gòu)主要用于輸送有毒、易燃、易爆氣體的場合。 該類密封一般采用氮?dú)庾鳛樽璺鈿怏w。,2020/6/28,系統(tǒng)操作、維護(hù)注意事項(xiàng),干氣密封系統(tǒng)維護(hù) 干氣密封在正常的操作條件下，干氣密封不需要任何維護(hù)，只需對(duì)密封氣出口壓力或是流量進(jìn)行監(jiān)測，建議每天記錄數(shù)據(jù)，如果壓力值或者是流量值在不斷的變化，則預(yù)示著干氣密封的主密封可能出現(xiàn)問題。,2020/6/28,干氣密封使用注意事項(xiàng),串聯(lián)式干氣密封使用中應(yīng)注意以下幾個(gè)方面： 1、密

12、封氣氣量供應(yīng)應(yīng)該充足，但是偶然的供氣不足或斷氣，對(duì)該串聯(lián)式干氣密封的影響不會(huì)太大，若持續(xù)時(shí)間太長，會(huì)影響干氣密封的使用壽命。 2、密封的泄漏，主要是通過監(jiān)測單元的壓力表來顯示。壓力表值偶然變化較大時(shí)，這可能是由于工藝波動(dòng)、軸的移動(dòng)、壓力、溫度或速度波動(dòng)所引起，不會(huì)影響密封正常使用。然而壓力表值的變化趨勢(shì)可以預(yù)測到密封的問題。 3 、在運(yùn)行過程中，需保證介質(zhì)的壓力高于干氣密封密封腔的壓力 因?yàn)榉磯嚎蓪?dǎo)致主密封的損壞。,2020/6/28,注意事項(xiàng),雙端面干氣密封使用中應(yīng)注意以下幾個(gè)方面 1、密封氣的氣量供應(yīng)必須充足，且密封氣壓力必須高于介質(zhì)壓力 0.20.3MPa。一旦密封氣供應(yīng)不足或是斷氣，將

13、會(huì)造成密封的損壞。所以建議把干氣密封控制系統(tǒng)中的備用氣源管線連接在備用氮?dú)庠瓷稀?2、密封的泄漏，主要是通過監(jiān)測單元的流量表來顯示。流量表值偶然變化較大時(shí)，這可能是由于工藝波動(dòng)、軸的移動(dòng)、壓力、溫度或速度波動(dòng)所引起，不會(huì)影響密封正常使用。 3、進(jìn)入密封的氣體應(yīng)是清潔干燥，以保證最佳的性能，延長使用壽命。 4、少量的潤滑油或其他液體進(jìn)入干氣密封端面，會(huì)對(duì)密封造成危害，但應(yīng)盡量避免該情況的發(fā)生。,2020/6/28,泄漏量 每個(gè)端面單位為標(biāo)準(zhǔn)立方米/小時(shí),2020/6/28,密封運(yùn)行中的常見問題,正常情況下，干氣密封端面溫升能達(dá)到達(dá)到20以上，如果此時(shí)密封氣中大量帶液，必然對(duì)密封環(huán)產(chǎn)生熱沖擊，導(dǎo)致

14、密封環(huán)破裂。 如果密封氣中帶有少量液體的話，則通過密封端面的密封氣的粘度增加，氣膜剪切力增大，導(dǎo)致端面溫升增加。 因此，密封氣帶液對(duì)干氣密封危害是比較大的。 在高壓條件下，密封氣帶液的情況比較常見。 解決辦法： 1、大多數(shù)過濾系統(tǒng)可帶走0.1%液體，對(duì)于含液量高的，應(yīng)增加預(yù)過濾。 2、冷卻密封氣，通過降溫排凝將密封氣中重組分去掉后，再加熱密封氣，保證進(jìn)入密封腔的氣體不產(chǎn)生凝液，建議進(jìn)入密封的氣體應(yīng)至少高于露點(diǎn)20。,2020/6/28,案例分析,2006年由成都一通密封有限公司生產(chǎn)的干氣密封在揚(yáng)子石化45萬噸/年乙烯裝置心臟設(shè)備-二元制冷壓縮機(jī)上一次裝機(jī)開車成功。本次國產(chǎn)干氣密封一次運(yùn)行成功是

15、在國外著名密封公司的產(chǎn)品連續(xù)兩次出現(xiàn)密封失效的情況下取得的。 問題:原密封開車后,非驅(qū)動(dòng)端干氣密封損壞. 分析:密封氣與平衡管壓差小,6KPa,工藝波動(dòng),介質(zhì)反串,臟介質(zhì)進(jìn)入密封部位. 設(shè)備軸向串量大,密封補(bǔ)償量不夠. 改進(jìn):提高密封氣與平衡管壓差25KPa, 密封設(shè)計(jì)保證串量和浮動(dòng)性. 單向旋轉(zhuǎn)螺旋槽保證動(dòng)壓效應(yīng).,2020/6/28,石家莊煉油廠 J-5火炬氣螺桿壓縮機(jī)干氣密封,改造情況說明 石家莊煉油廠J-5#螺桿壓縮機(jī)為德國進(jìn)口雙螺桿壓縮機(jī)組，主要承擔(dān)火炬氣回收，原機(jī)械為單端面機(jī)械密封，2006年投入運(yùn)行，密封使用二個(gè)月?lián)p壞，由于進(jìn)口密封價(jià)格昂貴并且周期太長，嚴(yán)重制約了設(shè)備的正常運(yùn)行，

16、于2007年初交由我公司對(duì)其密封進(jìn)行干氣密封改造。 改造前 介質(zhì)較臟、壓縮機(jī)內(nèi)有不斷循環(huán)的冷卻油，機(jī)械密封的介質(zhì)為油、氣混合物，這是造成密封使用壽命不長的主要原因。 改造后 做到與不改變?cè)O(shè)備，與原機(jī)械密封完全互換。 采用的雙端面干氣密封，使介質(zhì)零泄漏，使裝置安全、環(huán)保。 密封使用壽命大大延長，提高了裝置的平衡性的和長周期性。 率先把干氣密封這一新技術(shù)成功的利用螺桿壓縮機(jī)、羅茨風(fēng)機(jī)這類設(shè)備中，為此類設(shè)備最為薄弱的環(huán)節(jié)-密封，提供了一種更為先進(jìn)、可靠、長周期解決辦法，使密封與設(shè)備同壽命成為可能。,2020/6/28,干氣密封應(yīng)用前景,干氣密封是二十世紀(jì)八十年代發(fā)展起來的一種新型密封，是流體密封領(lǐng)

17、域的一次革命。 干氣密封的出現(xiàn)，從根本上解決了被輸送流體的密封問題，可以做到真正意義上的無泄漏，其環(huán)保意義非常深遠(yuǎn)。 干氣密封的節(jié)能效果使其成為旋轉(zhuǎn)機(jī)械軸封的首選。 干氣密封可以做到-與設(shè)備同壽命 在工藝允許的情況下，干氣密封可以應(yīng)用到所有旋轉(zhuǎn)機(jī)械的軸 封上面,干氣密封綜合性能分析軟件 -功能,壓力、溫度、轉(zhuǎn)速、氣體組份、材料、槽形、密封幾何形狀,輸入,輸出,密封面間隙、泄漏量、摩擦、功率、溫升、氣膜穩(wěn)定性,2020/6/28,膨脹機(jī)干氣密封檢測,2020/6/28,膨脹機(jī)干氣密封檢測,2020/6/28,膨脹機(jī)干氣密封內(nèi)部結(jié)構(gòu),2020/6/28,膨脹機(jī)干氣密封密封隔離氣充注點(diǎn),2020/6/28,重點(diǎn)掌握內(nèi)容,干氣密