课程总结3流体动密封技术b

⑧．辅助系统复杂、可靠性差。对双端面机械密封需有阻塞流体循环、控制系统，大大增加了密封装置的一次性投入成本，对离心压缩机用双端面机械密封，封油循环、控制系统的费用约占整个机组投资的20～40%。另外，封油循环、控制系统使密封的运行费用成倍增加，其运行的可靠性直接影响着密封工作的稳定性和可靠性。⑨．使用范围窄。接触式机械密封不适用作高压、高速、高PV值工况下旋转机械类轴封，对于密封高危险性、高含固体颗粒的工艺流体，其密封的可靠性及耐久性等方面也不尽人意。(四)、非接触式机械密封1．非接触式机械密封概述2．非接触式机械密封工作原理3．非接触式机械密封与接触式机械密封比较4．影响非接触式机械密封性能的主要参数5．非接触式机械密封典型结构5.1离心压缩机用非接触式机械密封5.2离心泵用非接触式机械密封5.3低速搅拌器用非接触式机械密封6．非接触式机械密封监控系统1．非接触式机械端面密封概述非接触式机械密封包括：气膜润滑非接触式机械密封(GasLubricatedNon-contactingMechanicalSeal）：简称“气膜密封”或“GasFilmSeal”，广泛称之为“DryGasSeal”。液膜润滑非接触式机械密封（liquidLubricatedNon-contactingMechanicalSeal）：简称“液膜密封”或LiquidFilmSeal）2.非接触式机械密封工作原理图1气膜密封结构示意图

2.1气膜密封a密封端面结构b下游泵送原理图2气膜密封工作原理气膜密封的工作原理图3气膜密封力平衡示意图2.2液膜密封工作原理下图为普遍采用的液膜润滑上游泵送密封端面结构。若动环外径侧为高压被密封液体（规定为上游侧或高压侧），内径侧为低压流体（可气体亦可液体，规定为下游侧或低压侧）。当动环以图示方向旋转时，在螺旋槽粘性流体动压效应的作用下，动静环端面之间产生一层厚度极薄的流体膜（图b所示h0），使端面保持分离即非接触状态。在外径与内径压力差的作用下，高压被密封液体产生方向由外到内的压差流Qp，而螺旋槽的流体动压效应所产生的粘性剪切流Qs的方向由内径指向外径，与压差流Qp的方向相反，此为上游泵送概念的由来。液膜密封包括零泄漏密封和零逸出密封两种。a密封端面结构b上游泵送原理图4上游泵送液膜密封工作原理

图5零逸出液膜密封力学分析

3.非接触式密封与机械密封比较

气膜密封机械密封应用时间1976年1900年工作原理气膜润滑、非接触式密封混合摩擦润滑、接触式密封使用寿命3年以上平均1年左右功率消耗不足机械密封的5%与密封轴径、转速有关辅助系统辅助系统简单、可靠性高、使用中无需维护、无功率消耗。密封辅助系统复杂，需专用阻塞流体泵送及压力控制系统，压力控制要求严格；辅助系统故障率高，运行维护成本高。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。密封介质为液体，密封介质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，运行成本高气膜密封的技术优势理论、试验研究和工业应用表明，与普通接触式机械密封相比，气膜密封具有以下系列技术优势：零泄漏或零逸出（统称零逸出），实现安全、环保功能。密封可靠性大大提高，使用寿命相应延长。在理想工作状态下，由于密封摩擦副处于非接触状态，端面之间不存在直接的固体摩擦磨损，理论使用寿命无限长。能耗明显下降，经济效益显著。工业应用结果表明，气膜密封的能耗不足普通接触式机械密封的1/20，而且，用于降低端面温升的密封冲洗液量和冷却水量大大减少，相应提高了泵效甚至工艺装置的生产效率。气膜密封的技术优势辅助系统相对简单。与双端面机械密封相比，气膜密封装置无需复杂的封油供给、循环系统及与之相配的调控系统，只需供给洁净干燥的中性气体，其压力应高于密封介质的压力，但无须循环，消耗量也小。使用范围拓宽。与普通接触式机械密封相比，气膜密封可以在更高PV值、高含固体颗粒介质等条件下使用。4.

影响非接触式密封性能的主要参数气膜密封的性能主要体现在密封的泄漏量和使用寿命的矛盾上。影响气膜密封泄漏量的直接因素就是气膜厚度，即气膜密封运转时密封面间形成的工作间隙。将影响气膜密封性能的参数分为密封结构参数和密封操作参数。1.密封结构参数对密封性能的影响1.1密封端面动压槽形状（下图）从流体动力学角度来讲，在气膜密封端面开任何形状的沟槽，都能产生动压效应。理论研究表明，对数螺旋槽产生的流体动压效应最强，用其作为气膜密封动压槽而形成的气膜刚度最大，及气膜密封的稳定性最好。4.

影响非接触式密封性能的主要参数1.密封结构参数1.2密封端面动压槽深度理论研究表明，气膜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。实际应用中，气膜密封的动压槽深度一般在3—10微米。在其余参数确定的情况下，动压槽深度有一最佳值。1.3密封端面动压槽数量、动压槽宽度、动压槽长度理论研究表明，气膜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，对气膜密封性能影响已经很小。此外，气膜密封动压槽宽度、动压槽长度对密封性能都有一定的影响。2.操作参数对密封性能的影响2.1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，气膜密封的泄漏量就越大。2.2

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。2.3介质温度、介质粘度对泄漏量的影响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。气膜密封的功耗密封尺寸及转速对泄漏量的影响压力、温度及气体性质对泄漏量的影响5.气膜密封典型结构

压缩机用单端面气膜密封(singledrygasseal)

工艺介质侧大气侧洁净的阻塞气体阻塞气体泄漏压缩机双端面气膜密封(doubledrygasseal)

泄漏泄漏工艺流体侧大气侧阻塞气体压缩机串联式气膜密封(tandemseal)阻塞气体工艺介质侧大气侧泄漏泄漏压缩机带级间迷宫密封的串联式气膜密封工艺侧大气侧干净阻塞气体中性阻塞气体泄漏中性阻塞气体压缩机带外置阻塞迷宫密封的串联式气膜密封阻塞密封气次级泄漏及阻塞泵用双端面气膜密封泵用串联式气膜密封

低速搅拌器用气膜密封6.气膜密封监控系统6.1压缩机用单端面气膜密封系统（API617）6.2压缩机用双端面气膜密封系统（API617）6.3压缩机用串联式（带中间梳齿）气膜密封系统（API617）6.4压缩机用串联式（不带中间梳齿）气膜密封系统（API617）泵用串联式气膜密封监控系统泵用双端面气膜密封监控系统口环密封与迷宫密封口环密封：利用流体在间隙内的节流效应限漏，泄漏量较大，通常用在级间密封等严密性要求不高的场合。属非接触式密封，严密性较差。迷宫密封：利用转子与静子间的间隙变化，对流体进行节流、降压，从而实现密封作用。最大特点：是固定衬套与轴之间的径向间隙较大，泄漏量也较大。为了减少液体的泄漏，向密封衬套注入密封水。同时，可在轴套表面加工与泄漏方向相反的螺旋形沟槽。在衬套内表面车出反向槽，使水中杂质顺着沟槽排掉，不致咬伤轴及轴套。五、流阻型密封技术轴端密封级间密封原理：①气流在齿缝中绝热膨胀，v↑、P↓、T↓；

②气流在密封片之间，等压恒温(涡流使动能消失)，T↑；逐次重复气流v↑、p越来越低，比容越来越大，最后压力趋于背压pd，温度保持不变，达到密封目的。

特点：

有一定漏气量，靠漏气造成的压降平衡密封前后压差。密封效果应从3方面着手：①减小齿缝面积；

②增加片数，减小每个密封片前后压差；

③增大局部阻力（曲折形）齿数

6<Z<35,齿数太多，轴向尺寸大，效果并不明显。浮环密封原理：浮环与轴套之间充满液体，轴转动时，类似于滑动轴承原理，在环、套间形成油膜，产生流体动压力，将浮环托起；油膜起到节流降压作用，阻止了高压侧气体泄漏。又称油膜密封。适用：高压、高速、密封要求高场合。可以做到零泄漏。螺旋密封与副叶轮密封螺旋密封：非接触型流体动力密封。在密封部位的轴表面上切出反向螺旋槽，泵轴转动时对充满在螺旋槽内的泄漏液体产生一种向泵内的泵送作用，从而达到减少介质泄漏的目的。为了有好的密封性能，槽应该浅而窄，螺旋角亦应小些。优点：无磨损，使用寿命长，特别适用于含颗粒等苛刻场合。缺点：低速或停车状态不起密封作用，需另外配置辅助密封装置；螺旋密封轴向长度较长。副叶轮密封：流体动力密封，依靠副叶轮产生的扬程，抵制主叶轮出口液体的外泄。六、动力反输型密封技术右侧看逆时针旋转七、封闭式密封技术重点内容软填料密封的工作原理；软