干气密封技术交流

干气密封技术中国南京—07年5月

一通公司干气密封特点

一、

先进的设计根据流体力学原理，公司技术人员通过大量理论计算，对数十种流体动压槽才进行定量分析，最终选择了综合性能最好的阿基米德螺旋槽结构干气密封槽形。公司研制开发出专门用于干气密封理论计算的软件，保证了设计制造出的干气密封可靠性。该设计软件可用于所有干气密封的设计计算，将工艺参数输入后，经过数值计算可得到干气密封最佳结构参数，据此可以设计出性能稳定可靠的干气密封。二、先进的材料本公司生产的干气密封材料采用SiC组对浸渍金属石墨，SiC是目前国际上最好的摩擦副材料之一，它具有表面硬度高、摩擦系数小、热传导性能好、比重小等特点。由于SiC材料加工难度大，因此没有及时的应用在干气密封上面。本公司研制出的加工设备彻底解决了SiC材料的加工问题，从材料方面进一步提高了干气密封可靠性。三、先进的加工手段本公司研制出了可在SiC表面加工螺旋槽的专用设备，该设备采用计算机控制，可以在平面上加工出任何槽形、任何深度的干气密封，保证了生产出的干气密封与理论计算相吻合。四、先进的实验手段本公司具有18000r/min的高速试验台、常规离心泵试验台、低速搅拌器试验台，可对各类干气密封进行模拟试验，最大限度的保证了现场一次安装运转成功。提纲一、干气密封概述二、干气密封与机械密封性能比较三、干气密封工作原理四、干气密封典型结构1）、高速压缩机用干气密封

2）、离心泵用干气密封

3）、低速搅拌器用干气密封五、干气密封控制系统六、工艺条件对干气密封性能影响七、成都一通科技有限公司资质证明八、典型业绩图片干气密封发展史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。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。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。1987年、1988年德国的伯格曼和美国的EG&GSEALOL公司开始从事干气密封生产制造。1990年，中国石油大学开始从事干气密封研究工作。1992年，成都一通密封有限公司开始从事干气密封研究工作。1992年，干气密封在离心泵、搅拌器上逐渐得到应用。1996年，成都一通密封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。2001年，成都一通密封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。2001年，成都一通密封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。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，该干气密封及其控制系统由成都一通密封有限公司设计制造。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，运行成本高干气密封工作原理图干气密封力平衡示意图串联式（带中间梳齿）离心压缩机干气密封系统串联式（带中间梳齿）离心压缩机干气密封介质侧密封气入口串联式（带中间梳齿）离心压缩机干气密封一次泄漏出口缓冲气入口二次泄漏出口隔离气入口大气侧（单端面+串联式）离心压缩机干气密封系统（单端面+串联式）离心压缩机干气密封富气压缩机用双端面干气密封离心压缩机双端面干气密封介质侧密封气（氮气）大气侧富气压缩机用干气密封控制系统单端面压缩机用干气密封静压型串联式干气密封

静压型串联式干气密封控制系统（螺杆压缩机用）离心机用干气密封（大庆石化2003年投用）大庆离心机密封改造前后比较：改造前：1、密封采用双端面机械密封；2、密封使用寿命短；3、离心机机组振动较大；4、密封油泄漏带来巨大安全隐患，以及造成现场环境差。5、密封消耗轴功率大。改造后：1、密封采用双端面干气密封；2、密封使用寿命长；3、离心机机组振动减小；4、密封仅有微量氮气泄漏，彻底消除了安全隐患，现场环境得到极大改善。5、密封消耗轴功率极小。离心机控制系统串联式泵用干气所采用API682Plan72API682Plan72适用范围１、泵出口压力高的轻烃类介质，现场用低压氮。２、易挥发的介质：如乙烯、丙烯、丙烷、甲烷、乙烷、氨水等。

3、介质中不允许氮气进入的场合。串联式泵用干气密封优点（API682PLAN72）1、与接触式机械密封串联使用，机械密封为主密封，干气密封为次密封；2、干气密封非接触运行，保证主密封具有一定背压，极大地延长主密封的使用寿命；3、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；4、主密封失效后，干气密封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、即使密封气偶尔中断，也不会对密封产生太大影响。轻烃密封端面压力分布图串联式泵用干气密封及其系统

（API682PLAN72

）

1、G-201丙烯泵是扬子石化20万吨聚丙烯装置的关键泵，该泵及其机械密封为FLOWSERVE生产制造，密封采用双端面结构，配有专供密封使用的高压密封油站，密封油压力4MPa。该泵于2002年投用。2、自投用以来，G-201丙烯泵一直存在振动大、密封使用寿命短的问题。其间，多次聘请专家对该泵进行诊断，以期解决泵振动及密封问题，甚至提出更新离心泵的建议，整泵更换约50万人民币。3、2003年12月，成都一通对该泵密封进行改造，将原机械密封改造为串联式干气密封。改造后一次开泵成功。同时，该离心泵的振动降低了1/3。4、密封改造为干气密封后，体现出如下优点：1）、离心泵振动减小，有利于设备长周期运行；2）、密封使用寿命大大增加，安全性提高，同时不需要维护；3）、省去了复杂的密封油系统，彻底消除了密封油站故障造成的密封失效的可能。4）、设备运行所需能耗大幅度降低（密封油站及干气密封功率消耗）扬子石化塑料厂丙烯泵密封改造前后性能比较API682Plan71（不采用隔离氮气用于易挥发介质的串联式干气密封）API682Plan71适用范围1、适应在没有氮气的地方；2、应用范围和Plan72是一样；3、比较适合小型地方炼油厂串联式泵用干气密封API682Plan71

优点1、72方案的优点基本都有，但少了一点延长密封使用寿命，2、可以完全取代串联机械密封（plan52)，比串联机械密封优越，因为少了密封油罐辅助系统，3、寿命可达1.5～2年，比串联式机械密封寿命高。API682Plan75（用于不易挥发介质的串联式干气密封）串联式泵用干气密封（API682PLAN75）1、与接触式机械密封串联使用，机械密封为主密封，干气密封为次密封；2、干气密封非接触运行，保证主密封具有一定背压，极大地延长主密封的使用寿命；3、主密封泄漏的工艺介质随密封气排入排污罐，气相部分排向火炬，保证工艺介质不向大气泄漏；4、主密封失效后，干气密封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、即使密封气偶尔中断，也不会对密封产生太大影响。串联式泵用干气密封及其系统

（API682PLAN75

）API682Plan75适应范围1、用于泵出口压力高，氮气压力低的场合；2、易挥发介质含C5以上不易挥发的重组分；3、不易挥发流体中含如有H2S等巨毒气体，如富胺液，含硫污水，氨水等。API682Plan75优点１、解决了液体中含巨毒气体的泵用密封泄漏对环境和安全的影响。２、扩大了密封允许的泄漏量，延长了密封的使用寿命。泵用双端面干气密封API682Plan74泵用双端面干气密封适应范围１、适应用于气源压力稳定、泵出口压力不高，工艺上允许有少量密封气进入的场合；２、适用于有毒液体如苯类介质，液体中含固体颗粒如碱液；３、适用于易抽空的场合中。泵用双端面干气密封（API682PLAN74）用“气体阻塞”替代传统的“液体阻塞”原理，即用带压密封气替代带压密封液，保证工艺介质实现“零逸出”；密封采用集装式结构，能满足各类密封腔的安装要求；密封采用双平衡结构，保证干气密封在密封气出现故障时工艺介质也不会出现泄漏；整套密封非接触运行，其功率消耗仅为传统双端面密封的5%，使用寿命3——5年；结构简单的辅助系统，保证工艺介质不受污染及工艺介质不向大气泄漏，彻底摆脱了传统双端面机械密封对油系统的依赖。密封气采用工业氮气或工业仪表风，其压力高于介质0.15—0.2MPa.；该密封轴向尺寸紧凑，特别适合于密封腔长度较短的离心泵；密封气源必须可靠，气源压力一旦低于介质压力，密封有被损坏的危险。

泵用双端面干气密封及其控制系统（API682PLAN74

）双端面泵用干气密封排气系统该排气系统可以保证干气密封正常内漏的氮气不进入工艺，避免氮气内漏给工艺造成影响；排气系统相当于反冲洗，避免密封腔液体不流动而形成颗粒介质堆积，可以提高整体密封的寿命。

双端面机械密封与干气密封系统比较

釜用干气密封及其控制系统

可用于所有反应釜、搅拌器干气密封具有如下优点1）、密封使用寿命长、运行稳定可靠；2）、密封功率消耗小，仅为接触式机械密封的5%左右；3）、彻底摆脱了对密封油的依赖，密封的安全性大大增加；4）、可实现介质的零逸出，是一种环保型密封；5）、密封辅助系统简单、可靠，使用中不需要维护。

环保节能

长寿命成都一通干气密封特点1、优异的摩擦副材料组对：整体SiC

vs

浸渍金属石墨-------保证密封具有良好的抗干摩擦能力2、极低的启浮速度（liftoffspeed）

-------在极低的转速下密封面即可分离，实现非接触运行3、先进的结构优化设计手段-------采用有限元软件对密封面进行变形计算，保证密封环具结构最佳4、多样的密封面槽形结构选择-------可根据不同工况选用不同的槽形结构5、优良的抗轴摆动性能-------允许密封面径向摆动量为±1.5mm6、简单的安装-------密封采用集装式结构，安装方便快捷一通专利——“儿”字槽（专利号03234764.2）一通专利——“士”字槽（专利号03234764.2）一通专利——阿基米德螺旋槽（专利号03234764.2）1)干气密封动压槽形状

研究表明，单向旋转的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、斜线槽等；干气密封的气膜刚度（气膜刚度越大稳定性越好）与动压效应的强弱有很大的关系。

2)干气密封动压槽深度

研究表明，干气密封流体动压槽深度与气膜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，动压槽深度有一最佳值。

3)干气密封动压槽数量、动压槽宽度、动压槽长度

理论研究表明，干气密封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，再增加槽数时，对干气密封性能影响已经很小。此外，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。

密封面结构参数对干气密封性能的影响

1)密封直径、转速对泄漏量的影响

密封直径越大，转速越高，密封环线速度越大，干气密封的泄漏量就越大。

2)密封介质压力对泄漏量的影响

不难想象，在密封工作间隙一定的情况下，密封气压力越高，气体泄漏量越大。

3)介质温度、介质粘度对泄漏量的影响

介质温度对密封泄漏量的影响是由于温度对介质粘度有影响而造成的。介质粘度增加，动压效应增强，气膜厚度增加，但同时流经密封端面间隙的阻力增加。因此，其对密封泄漏量的影响不是很大

2、操作参数对密封泄漏量的影响干气密封是二十世纪八十年代发展起来的一种新型密封，是流体密封领域的一次革命。

干气密封的出现，从根本上解决了被输送流体的密封问题，可以做到真正意义上的无泄漏，其环保意义非常深远。

干气密封的节能效果使其成为旋转机械轴封的首选。

干气密封可以做到---------与设备同寿命

在工艺允许的情况下，干气密封可以应用到所有旋转机械的轴封上面八、干气密封应用前景

环保节能

长寿命离心泵、反应釜用干气密封改造所需现场条件从理论上讲，干气密封可应用于所有旋转设备的轴封上面。串联式泵用干气密封应用场合及现场条件：1、串联式泵用干气密