干气密封在离心压缩机中的

L o g o干气密封在离心 压缩 机上的 应 用v目的：v通 过 本次知 识 共享， 对 干气密封的原理，结 构、 应 用有一定的了解，增加一下 对 干气密封的感性 认识 ，以及 对 干气密封系 统运行 时 的注意事 项 ，正确使用干气密封系统 ，延 长 干气密封的使用寿命。干气密封在离心压缩机中的应用干气密封在离心压缩机中的应用L o g o干气密封在离心压缩机中的应用干气密封在离心压缩机中的应用Contents干气密封原理1干气密封结构及应用2干气密封控制系统3干气密封操作注意事项34L o g o干气密封v 干气密封作为一种非接触式密封是目前密封技术研究的热点 ,其极限速度高 ,密封性能好 ,寿命长 ,不需密封油系统 ,功率消耗少 ,操作简单及运行维护费用低。干气密封作为不需任何密封端面冷却和润滑用油的无维修密封系统 ,正取代浮环密封和迷宫密封而成为石化行业高速离心压缩机轴封的主流。干气密封在离心压缩机中的应用干气密封在离心压缩机中的应用 XIAN JIAOTONG UNIVERSITYL o g o干气密封在离心压缩机中的应用干气密封在离心压缩机中的应用轴端密封的必要性v密封的必要性 ? 目前国内外石化行业普遍用离心压缩机来输送各种气体。为了 防止或限制这些气体沿压缩机旋转轴端部泄漏到大气中去 ，就必须采用各种轴端密封装置，以便维持主机的正常运转， 降低物料和能源的消耗 , 防止环境污染和保证人身及设备安全。 L o g o干气密封在离心压缩机中的应用干气密封在离心压缩机中的应用典型密封方式的发展以及优缺点密封类型 优 点 缺 点第一代迷宫密封1)非接触式 ,寿命长 ;2) 结构简单 , 制造成本低 , 维护方便 ; 3) 采用抽气式 , 充气式或抽、充气式可密封危险性气体1)泄漏量大 , 运行维护费用高 ;2) 有环境污染的危险; 3) 向机内充水蒸气的方案会加剧中冷器腐蚀 ; 抽气强度控制不好 , 会使轴承油进水或抽走润滑油第二代浮环密封1)非接触式 , 寿命长 ; 2) 对转速和压力的使用范围大 ,外端面极限速度Vmax=100m/s, 1)密封油内泄漏量大 , 一般 q=2000 3000mL/h; 2)阻封气体消耗量 (标准状态 ) 大 ,Q = 200 300m3/h;3) 油系统复杂 , 投资大 , 占地面积大 , 运行维护费用高 ; 4) 密封油污染工艺气回路的危险性大第三代机械密封1 ) 内泄漏较低 , q = 100 500mL/h , 污油系统较简单 ; 2)油气压差较大 , 控制较容易 , 可取消高位油罐1)属接触式密封 , 极限速度 V max= 100m/s; 2) 仍然存在内泄漏和污染工艺回路的危险 ; 3) 阻封气体消耗量 (标准状态 ) 大 ,Q = 200 300m3/h第四代干气密封1)非接触式 , 寿命长 , 可靠性高 ;2) 极限速度高 , V max = 150 180m/s; 3) 不需要密封油系统 , 无油污染 ; 4) 功率消耗低 , 运行维护费用低进口密封价格较贵 , 服务较慢L o g o干气密封在离心压缩机中的应用干气密封在离心压缩机中的应用干气密封发展史v 1969年，英国约翰克兰公司在气体润滑轴承的基础上提出干气密封理论并开始从事干气密封的研究。v 1976年，约翰克兰公司设计制造的第一套干气密封在海洋平台输气管线离心压缩机上得到使用。v 1985年，美国杜拉美特立公司掌握干气密封技术并开始制造干气密封。v 1987年、 1988年德国的伯格曼和美国的 EG&G SEALOL公司开始从事干气密封生产制造。v 1990年，中国石油大学开始从事干气密封研究工作。v 1992年，成都一通科技有限公司开始从事干气密封研究工作。v 1992年，干气密封在离心泵、搅拌器上逐渐得到应用。v 1996年，成都一通科技有限公司设计制造的国内第一套泵用干气密封在大庆石化总厂化工二厂投入使用。v 2001年，成都一通科技有限公司设计制造的高速离心压缩机干气密封在大庆石化公司化工二厂投入使用。v 2001年，成都一通科技有限公司设计制造的搅拌器干气密封在大庆华科投入运行。v 2002年 6月，国内首台裂解气压缩机干气密封在大庆石化公司化工一厂投入运行。L o g o干气密封在离心压缩机中的应用干气密封在离心压缩机中的应用干气密封与机械密封性能比较干气密封 机械密封发明时间 1976年 1900年工作原理 气体润滑，属于非接触式密封 液体润滑，属于接触式密封使用寿命 4-5年 1年左右功率消耗 是机械密封的 5%左右 与密封轴径、转速有关辅助系统辅助系统简单，可靠性高，使用中不需要维护，无功率消耗密封油系统复杂，需要专用密封油泵及密封油压力控制系统，对密封油压力控制要求严格；密封油系统故障率较高，日常维护成本高。对工艺影响程度密封介质为工艺气体本身或氮气，对工艺无任何影响。密封介质为润滑油，密封油泄漏进入工艺流程后会对后续工艺产生极大影响，甚至破坏工艺造成停产。对环境污染程度仅有微量氮气往大气泄漏，对环境无任何污染，是环保型密封。有密封油或工艺介质泄漏，对环境有一定污染。泄漏量过大时对生产带来较大安全隐患。运行费用 一次性投入大，运行成本极低 一次性投入小，运行成本高L o g o干气密封照片干气密封在离心压缩机中的应用干气密封在离心压缩机中的应用L o g o干气密封照片干气密封在离心压缩机中的应用干气密封在离心压缩机中的应用L o g o干气密封照片干气密封在离心压缩机中的应用干气密封在离心压缩机中的应用L o g o干气密封照片干气密封在离心压缩机中的应用干气密封在离心压缩机中的应用L o g o干气密封在离心压缩机中的应用干气密封在离心压缩机中的应用干气密封典型结构L o g o干气密封在离心压缩机中的应用干气密封在离心压缩机中的应用干气密封的工作原理John Crane动环槽形单向螺旋槽 双向螺旋槽L o g o干气密封在离心压缩机中的应用干气密封在离心压缩机中的应用单向螺旋槽L o g o干气密封在离心压缩机中的应用干气密封在离心压缩机中的应用双向螺旋槽L o g o干气密封在离心压缩机中的应用干气密封在离心压缩机中的应用干气密封的自平衡在动力平衡条件下，作用在密封上的闭合力 Fc，是气体压力和弹簧力的总和。开启力 Fo是由端面间的压力分布对端面面积积分而形成的。在平衡条件下 Fc=Fo，运行间隙大约为 3微米。L o g o干气密封在离心压缩机中的应用干气密封在离心压缩机中的应用干气密封的自平衡如果由于某种干扰使密封间隙减小，则端面间的压力就会升高，这时，开启力 Fo大于闭合力 Fc，端面间隙自动加大，直至平衡为止。 L o g o干气密封在离心压缩机中的应用干气密封在离心压缩机中的应用干气密封的自平衡类似的，如果扰动使密封间隙增大，端面间的压力就会降低，闭合力 Fc大于开启力 Fo，端面间隙自动减小，密封会很快达到新的平衡状态。L o g o干气密封在离心压缩机中的应用干气密封在离心压缩机中的应用v这种机制将在静环和动环组件之间产生一层稳定性相当高的气体薄膜，使得在一般的动力运行条件下端面能保持分离、不接触、不易磨损，延长了使用寿命。v通过以上结构的不同组合并配合辅助的密封可演化出用于实际工况的几种不同结构。v螺旋槽干气密封结构布置主要取决于密封工况条件(包括被密封气体组分、压力、温度 , 轴的转速等 )、安全性以及环保要求等。典型的结构布置有单端面、双端面及串级结构。L o g o干气密封在离心压缩机中的应用干气密封在离心压缩机中的应用干气密封构件材料v 旋转环 碳化钨 / 碳化硅v 静止环 碳石墨 / Cranite 2000 （特种材料，克兰专利）v 金属件410 不锈钢 / 316不锈钢 / 哈氏合金 / 其它v 弹簧 哈氏合金 Cv 密封圈 氯橡胶、硅橡胶、聚合物密封圈等L o g o干气密封在离心压缩机中的应用干气密封在离心压缩机中的应用干气密封的形式 -单端面干气密封v单端面布置适用于少量工艺气泄漏到大气中无危害的工况。v如 :CO2机、氮压机等。L o g o干气密封在离心压缩机中的应用干气密封在离心压缩机中的应用双端面密封v适用于不允许工艺气泄漏到大气中，但允许阻封气（例如氮气）进入机内的工况。v适用于工艺气比较脏、不稳定或者存在负压的危险。v要求控制隔离气体的压力使其始终维持在比工艺气体压力高 0.2-0.3MPa。如 :富气压缩机等L o g o干气密封在离心压缩机中的应用干气密封在离心压缩机中的应用串联式干气密封v 适用于不允许外界其它气体进入工艺介质，但允许少量工艺气泄漏到大气的工况。v 通常两级，一级密封承担全部压力，二级密封备用。v 通常应用在改造机组上。L o g o串 联 式干气密封 TM02C干气密封在离心压缩机中的应用干气密封在离心压缩机中的应用L o g o干气密封在离心压缩机中的应用干气密封在离心压缩机中的应用带中间进气的串联式干气密封v 适用于既不允许工艺气泄漏到大气中，又不允许阻封气进入机内的工况。v 用于酸性、腐蚀性或易燃、易爆、危险性大的介质气体，可以做到完全无外漏。需另引一路氮气作为第二级密封和中间迷宫间的使用气体。L o g o氨气 压缩 机低 压 缸干气密封v带 中 间进 气的串 联 式干气密封 TM02D干气密封在离心压缩机中的应用干气密封在离心压缩机中的应用L o g o氨气 压缩 机高 压 缸干气密封v单 端面串 联 式干气密封 TM02E干气密封在离心压缩机中的应用干气密封在离心压缩机中的应用L o g o干气密封在离心压缩机中的应用干气密封在离心压缩机中的应用干气密封的优点v 密封使用寿命长、运行稳定可靠；v 密封功率消耗小，仅为接触式机械密封的 5%左右；v 彻底摆脱了对密封油的依赖，密封的安全性大大增加；v 可实现介质的零逸出，是一种环保型密封；v 密封辅助系统简单、可靠，使用中不需要维护。L o g o干气密封在离心压缩机中的应用干气密封在离心压缩机中的应用干气密封的缺点v 不能反压 ；干气密封是利用下游泵送原理，在转动时将上游密封气体泵送到端面间的螺旋槽内，在坝的阻挡作用下形成气膜，打开密封端面。如果上游压力低于下游，则气体不能进入螺旋槽内，形不成气膜，端面打不开，密封很快就会损坏。v 密封气不能带颗粒 ；密封端面打开间隙很小，一般为 3微米左右，颗粒进入后会在密封端面上划痕，使泄漏量增加，同时，长期使用不洁密封气，微小的颗粒会填平螺旋槽，影响气膜形成，最终使端面损坏。 v 密封气不能带液体；液体进入密封端面，由于液体粘度远大于气体，端面对液体的搅拌与切割将产生大量热量，使密封因温度急剧升高而损坏。此外，即使是微小的液滴进入端面，也会使密封不能长期稳定运行，因为微小的液滴在端面间会因温度升高而发生爆破现象，使端面间隙瞬时增大，泄漏量出现波动。 v 不能反转 ；对于单向设计的密封，严禁反转，因为反转时端面不但打不开，反而会越转越紧，密封会由于干摩擦温度升高而损坏。当然，对于设计为双向旋转的密封可以克服反向旋转带