干气密封介绍

1、一、干气密封概述和工作原理 二、干气密封典型结构 三、影响干气密封性能的主要参数四、干气密封与机械密封的性能对比提纲干气密封概述和工作原理干气密封概述和工作原理 1、干气密封概述 干气密封是二十世纪六十年代末期从气体动压轴承的基础上发展起来的一种新型非接触式密封。该密封利用流体动力学原理，通过在密封端面上开设动压槽而实现密封端面的非接触运行。经过数年的研究，英国的约翰克兰公司于七十年代末期率先将干气密封应用到海洋平台的气体输送设备上，并获得成功。干气密封最初是为解决高速离心压缩机轴封问题而出现的，由于密封非接触运行，因此密封磨擦副材料基本不受PV值的限制，特别适合作为高速、高压设备的轴封。随着

2、干气密封技术的日益成熟，其应用范围也越来越宽广，日前，干气密封正逐渐在离心泵及搅拌器上得到应用。2、干气密封工作原理、干气密封工作原理 典型的干气密封结构如图1所示，由旋转环、静环、弹簧、密封圈以及弹簧座和轴套组成。图2所示为干气密封旋转环示意图，旋转环密封面经过研磨、抛光处理，并在其上面加工出有特殊作用的流体动压槽。图1 干气密封结构示意图 干气密封旋转环旋转时，密封气体被吸入动压槽内，由外径朝向中心，径向分量朝着密封坝流动。由于密封坝的节流作用，进入密封面的气体被压缩，气体压力升高。在该压力作用下，密封面被推开，流动的气体在两个密封面间形成一层很薄的气膜，此气膜厚度一般在3微米左右。当气体

3、静压力、弹簧力形成的闭合力与气膜反力相等时，气膜厚度十分稳定。图2 干气密封端面动压槽（螺旋槽）简图 干气密封力平衡示意图干气密封力平衡示意图 正常条件下，作用在密封面上的闭合力（弹簧力和介质力）等于开启力（气膜反力），密封工作在设计工作间隙。 当受到外部干扰，气膜厚度减小，则气膜反力增加，开启力大于闭合力，迫使密封工作间隙增大，恢复到正常值。 相反，若密封气膜厚度增大，则气膜反力减小，闭合力大于开启力，密封面合拢恢复到正常值。因此，只要在设计范围内，当外部干扰消失以后，气膜厚度就可以恢复到设计值。 可见，干气密封的密封面间形成的气膜具有一定的气膜刚度，气膜刚度越大，干气密封抗干扰能力越强。密

4、封运行越稳定可靠。干气密封的设计就是以获得最大的气膜刚度为目标而进行的。干气密封典型结构干气密封典型结构一）一）.离心压缩机、风机常用干气密封结构离心压缩机、风机常用干气密封结构HXGS-YF 1、单端面干气密封:HXGS-YFA 2、双端面干气密封:HXGS-YFB 3、串联式干气密封 (1).带中间梳齿串联式干气密封：HXGS-YFAMA (2).不带中间梳齿串联干气密封；HXGS-YFAA二）.泵用干气密封HXM/GS-P 1、双端面结构 (1).标准双端面:HXGS-PB1 (2).共用动环双端面：HXGS-PB2 2、串联式结构（机械密封+干气密封）； HXMGS-PAMAG1三）.

5、釜用双端面干气密封:HXGS-JFB 一）一）1压缩机用单端面干气密封HXGS-YFA 单级干气密封主要用于允许少量工艺气泄漏到环境中的场合。 适合介质：空气、N2、CO2、蒸汽等对环境无污染介质。 2压缩机双端面干气密封HXGS-YFB 密封采用双端面结构，密封气体为外部引入的非工艺介质气体，密封气压应高于工艺气体压力0.150.3MPa；该结构适用于有毒、可燃或工艺中含有颗粒的气体。密封非接触运行，具有很长的使用寿命（5年以上）及很低的功率消耗。双端面干气密封结构主要用于输送有毒、易燃、易爆气体的场合。该类密封一般采用氮气作为阻封气体。3（1）压缩机带中间梳齿串联式干气密封HXGS-YFA

6、MA 串联式带中间梳齿干气密封是高速离心压缩机轴封中采用得最多的一种密封形式；适用于不允许工艺气泄漏到大气中的工况。该结构型式的干气密封，第一级密封气为工艺气，第二级密封气为氮气。一级泄漏出的全部工艺气和通过中间梳齿泄漏的大部分氮气由火炬线排出。二级密封泄漏出的气体为氮气，从放空管线排出。主密封承受全部工作压力负荷，二级密封作为保护密封在低压下运行。主密封失效后，次密封可起到主密封的作用，保证机组安全。密封气为工艺介质气体，保证了工艺介质不受外来气体的污染。密封非接触运行，具有很长的使用寿命（5年以上）及很低的功率消耗。 二） 1、（1）.泵用标准双端面干气密封HXGS-PB1标准双端面干气密

7、封由两套干气密封背靠背布置形成。两套密封间充入洁净的密封气（一般为氮气），其压力高于密封腔被密封介质压力为0.15MPa 左右。微量密封气的通过内侧密封的密封面进入泵腔，部分隔离气通过外侧密封的端面进入环境中，进入环境的密封气为洁净的密封气，完全符合环保要求。密封采用双平衡结构设计，不管内侧密封承受正压差或负压差作用，内侧密封都能实现密封。内侧密封和外侧密封静环（或动环）密封面上的流体动压槽刻在密封面的外径处。该种布置方式主要适用于各类不含固体颗粒的介质，保证被密封的工艺液体介质实现“零泄漏”或“零逸出”。、适应用于气源、适应用于气源压力稳定、泵出口压力稳定、泵出口压力不高，工艺上压力不高，工

8、艺上允许有少量密封气允许有少量密封气进入的场合；进入的场合；、适用于有毒液、适用于有毒液体如苯类介质，液体如苯类介质，液体中含固体颗粒如体中含固体颗粒如碱液；碱液；、适用于易抽空、适用于易抽空的场合中。的场合中。 1、共用动环双端面干气密封由两套干气密封背靠背布置形成。2、两套密封间充入洁净的密封气（一般为氮气），其压力高于密封腔被密封介质压力为0.15MPa 左右。微量密封气的通过内侧密封的密封面进入泵腔，部分隔离气通过外侧密封的端面进入环境中，进入环境的密封气为洁净的密封气，完全符合环保要求。3、密封采用双平衡结构设计，不管内侧密封承受正压差或负压差作用，内侧密封都能实现密封。4、内侧密封

9、和外侧密封静环（或动环）密封面上的流体动压槽刻在密封面的外径处。5、该种布置方式主要适用于密封腔长度较短的离心泵和各类不含固体颗粒的介质，保证被密封的工艺液体介质实现“零泄漏”或“零逸出”。1、干气密封与接触式机械密封串联布置，内侧机械密封为主密封，外侧干气密封为备用密封。2、机械密封与干气密封间充入一定压力的洁净缓冲气（一般为氮气），该压力低于被密封的液体介质压力。3、干气密封非接触运行，保证主密封具有一定的背压，能有效地降低甚至避免因主密封端面间液膜的气化（或汽化），极大地延长了主密封的使用寿命。4、主密封泄漏的工艺介质随密封气排入火炬，保证工艺介质不向大气泄漏。一旦主密封失效，干气密封能

10、在短时间内起到主密封作用，防止工艺介质向大气大量泄漏。5、适用于轻烃、低温类易挥发性介质，特别是泵送介质压力较高的场合。API682Plan71适用范适用范围围1、适应在没有氮气的、适应在没有氮气的地方；地方；2、应用范围和、应用范围和Plan72是一样；是一样；3、比较适合小型地方、比较适合小型地方炼油厂炼油厂API682Plan71优缺点优缺点1、72方案的优点基本方案的优点基本都有，但少了一点延都有，但少了一点延长密封使用寿命，长密封使用寿命，2、可以完全取代串联、可以完全取代串联机械密封（机械密封（plan52)，比串联机械密封优越，比串联机械密封优越，因为少了密封油罐辅因为少了密封油

11、罐辅助系统，助系统，3、寿命可达、寿命可达1.52年，年，比串联式机械密封寿比串联式机械密封寿命高。命高。 API682Plan72适用适用范围范围、泵出口压力高、泵出口压力高的轻烃类介质，现的轻烃类介质，现场用低压氮。场用低压氮。、易挥发的介质：、易挥发的介质：如乙烯、丙烯、丙如乙烯、丙烯、丙烷、甲烷、乙烷、烷、甲烷、乙烷、氨水等。氨水等。3、介质中不允许氮、介质中不允许氮气进入的场合气进入的场合。API682Plan75适应范适应范围围1、用于泵出口压力高，、用于泵出口压力高，氮气压力低的场合；氮气压力低的场合；2、易挥发介质含、易挥发介质含C5以以上不易挥发的重组分；上不易挥发的重组分；

12、3、不易挥发流体中含、不易挥发流体中含如有如有H2S等巨毒气体，等巨毒气体，如富胺液，含硫污水，如富胺液，含硫污水，氨水等。氨水等。API682Plan75优点优点、解决了液体中含巨、解决了液体中含巨毒气体的泵用密封泄漏毒气体的泵用密封泄漏对环境和安全的影响。对环境和安全的影响。、扩大了密封允许的、扩大了密封允许的泄漏量，延长了密封的泄漏量，延长了密封的使用寿命。使用寿命。 应用于低压反应釜和搅拌器设备一）一）.离心压缩机、风机常用干气密封结构离心压缩机、风机常用干气密封结构 1、单端面干气密封控制系统 2、双端面干气密封控制系统 3、串联式干气密封控制系统 (1).带中间梳齿串联式干气密封控

13、制系统 (2).不带中间梳齿串联干气密封控制系统二）.泵用干气密封 1、双端面控制系统 2、串联式结构控制系统三）.釜用双端面干气密封控制系统影响干气密封性能的主要参数影响干气密封性能的主要参数1)密封端面动压槽形状密封端面动压槽形状研究表明，螺旋槽形结构产生的流体动压效应要强于双研究表明，螺旋槽形结构产生的流体动压效应要强于双向旋转结构，如对数螺旋槽、阿基米德螺旋槽、圆弧槽、等；向旋转结构，如对数螺旋槽、阿基米德螺旋槽、圆弧槽、等；2)密封端面动压槽深度、数量、宽度、长度密封端面动压槽深度、数量、宽度、长度研究表明，干气密封流体动压槽深度与气膜厚度为同一研究表明，干气密封流体动压槽深度与气膜

14、厚度为同一量级时密封的气膜刚度最大。在其余参数确定的情况下，动量级时密封的气膜刚度最大。在其余参数确定的情况下，动压槽深度有一最佳值。理论研究表明，动压槽数量趋于无限压槽深度有一最佳值。理论研究表明，动压槽数量趋于无限时，动压效应最强。不过，当动压槽达到一定数量后，再增时，动压效应最强。不过，当动压槽达到一定数量后，再增加槽数时，对干气密封性能影响已经很小加槽数时，对干气密封性能影响已经很小,干气密封动压槽干气密封动压槽宽度、动压槽长度对密封性能都有一定的影响宽度、动压槽长度对密封性能都有一定的影响。3端面比压、动密封圈过盈量端面比压、动密封圈过盈量干气密封端面比压和动密封圈过盈量都是非常小的干气密封端面比压和动密封圈过盈量都是非常小的4）密封轴径、转速）密封轴径、转速实验研究表明，轴径越大