干气密封系统原理

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干气密封系统原理

王朝亮主要内容简介干气密封（DGS）系统作用方式干气密封系统配置及应用干气密封主要仪表介绍一、简介1、概述：

目前石油化工、煤化工等行业常用的处理危险气体的高速透平压缩机的轴端密封在经历迷宫密封、浮环密封、油膜机械密封等三代密封形式后，目前已发展到第四代—气膜润滑端面密封即干式气体密封（简称干气密封）。干气密封是非接触式端面密封，由于其寿命长、可靠性高、功耗低、运行与维护费用低等优点，在进入二十一世纪后，干气密封已在石油、石化、化工等行业得到广泛应用，不仅新建项目的透平机组普遍选用干气密封，原来采用浮环密封、油膜机械密封的机组也通过改造改为干气密封

。一、简介干气密封包括干气密封本体和干气密封系统。目前，干气密封已成为透平机械的标准配置。干气密封测控系统是干气密封安全和连续运转所必需的。本课件旨在阐述有关干气密封操作条件和密封功能控制的基本要求。一、简介2、干气密封特点：A.不能反压：干气密封是利用上游泵送原理，在转动时将上游（高压侧）密封气体泵送到端面间的螺旋槽内。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。B.密封气不能带颗粒：密封端面打开间隙很小，一般为3μ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。C.密封气不能带液：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。一、简介D.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来的危害，但在同等条件下，双向旋转的端面产生的气膜刚度较小，抗干扰能力稍差。总而言之，提供连续、清洁、干燥的气体是干气密封连续运转、免维护和长寿命最重要的条件之一。80%ofthesealfailuresareduetoSealGasContaminations……80%的密封失效归咎于密封污染……干气密封可靠性=压缩机可用性一、简介3、干气密封系统的作用：对提供给密封的气体进行过滤，以除去颗粒和液体。对提供给密封的气体进行控制，以满足密封对气体压力、流量和温度的要求。通过对密封气或密封泄漏气的压力、流量等参数的测量来监测密封运行状况。二、干气密封及系统的作用方式1单端面密封气流程二、干气密封及系统的作用方式单端面系统流程简介：二、干气密封及系统的作用方式双端面密封型式（双动环、双静环）：2、双端面密封气流程：二、干气密封及系统的作用方式注释：隔离气高点放空主密封气缓冲气工艺气轴承油双端面密封型式（单动环、双静环）：二、干气密封及系统的作用方式惠州炼油2MCL807富气机组干气密封系统图：二、干气密封及系统的作用方式双端面系统盘实物：二、干气密封及系统的作用方式串联式密封型式：N2

隔离二级放空N2

缓冲一级放火炬过滤后的

工艺气工艺气轴承串联式密封型式：二、干气密封及系统的作用方式FIFIFIFIFI放空火炬隔离气过滤器过滤器PIPIPCVFO工艺气体外部气体FOFOFOFI工艺气体过滤后的工艺气体工艺气去火炬氮气去大气过滤后的氮气串联式密封系统密封气流程：二、干气密封及系统的作用方式二、干气密封及系统的作用方式惠州炼油3MCL708烷基化机组干气密封系统图：串联式干气密封系统盘实物：二、干气密封及系统的作用方式三、干气密封系统配置及应用干气密封测控系统由以下几部分组成：密封气的供给与控制一级密封的泄漏监控与排放缓冲气的供给与控制二级放空隔离气的供给与控制注:参照密封布置方式来进行系统的配置。三、干气密封系统配置及应用干气密封系统管路干气密封结构主密封（一级密封）气管线一级密封排放气管线二级密封气（中间缓冲气）管线二级排放气（高点放空）管线前置缓冲气管线后置隔离气管线有无有有无有有有有有无无有有有有有有单端面串联双端面串联系统一级密封气源：压缩机出口气体压缩机段间气体外部气体（氮气、工艺允许的其它介质气体）串联系统二级密封气（中间缓冲气）源：氮气双端面系统主密封气源：氮气双端面系统前置缓冲气源：氮气脱硫干气后置隔离气源：氮气仪表风三、干气密封系统配置及应用密封气过滤要求：一级、二级密封气、主密封气过滤精度：1um前置缓冲气、后置隔离气过滤精度≤3um密封气温度要求：至少高于该气体露点温度20度采取的方式：保温、伴热（蒸汽或电加热）密封气带液：采用凝聚式过滤器或Knockout预处理过滤器

防止未经处理的气体进入密封端面：保持主密封气压力高于机组平衡管压力0.2MPa以上保持通过机组轴肩迷宫的密封气体流速不低于5m/s防止密封出现反压：一级密封进气压力至少高于一级放火炬气压力0.2MPa以上三、干气密封系统配置及应用PDIT取自压缩机平衡管取自密封气进气管差压远传P平衡差压控制器

-DCSP密封P密封P密封>P平衡压差△p=P密封-P平衡=0.3Barg(正常)差压控制阀PI-1FI-2FI-1流量计(可选)从过滤器来的密封气三、干气密封系统配置及应用主密封气控制方案PI-5FI-4到火炬PT-1HLP泄漏高高联锁高报RO限流孔板：根据正常泄漏量确定孔板尺寸当泄漏量快速增长时产生背压流量计：测量正常流量监测密封流量流量高/低报警止回阀：防止反压确保流动方向压力远传：密封泄漏较大时高报密封失效时高高报联锁三、干气密封系统配置及应用一级排放气检测方案PIFIHLP缓冲FI,

二级密封缓冲气流量PI,

缓冲气压力显示二次放空工厂氮气氮气过滤器P火炬PIFI-5P泄漏ROP

泄漏>

P火炬P缓冲>P泄漏>P火炬示例:P火炬:1bargP泄漏:1.2bargP缓冲:1.5bargFI

流量=二级密封泄漏量

+通过中间迷宫的泄漏量

压力控制中间缓冲气进气方案三、干气密封系统配置及应用FIHLP缓冲FI,

缓冲气流量PDI,缓冲气差压显示PDCV–

差压控制阀外供氮气氮气过滤器P缓冲>P参考PDIP参考双端面系统进气方案LL：联锁三、干气密封系统配置及应用三、干气密封系统配置及应用PI-4P隔离P隔离工厂氮气氮气过滤器PI-4,隔离气压力显示,

最小0.3barg二次放空二次放空后置隔离进气方案四、干气密封主要仪表介绍1、金属转子流量计：左图为克罗尼的金属转子流量计,其型号表示为:H250/RR1/M9/ESK/EX/AirH250:表示流量计系列,其两片法兰面之间的距离为250mmRR1:表示材质为不锈钢M9:表示就地指示表为非线性指示ESK:4-20mA输出EX:防爆型,本安or隔爆需另说明Air:表示用于气体测量选型时还须提供:测量介质,压力,温度,量程范围,法兰标准,压力等级,公称通径,电气接口四、干气密封主要仪表介绍金属转子流量计由锥形管和浮子组成,当流体自下而上流经锥管时,浮子就因受到流体冲击而向上运动,随着浮子上移,浮子与锥管间的环形流通面积增大,流速减低,冲击作用减弱,直到流体作用在浮子上的向上的推力与浮子在流体中的重力相平衡,此时浮子就停留在锥管中的某一高度.如果流量再增加,则平衡时的位置就高,反之则低.根据浮子悬浮的高度就可知道流量的大小.四、干气密封主要仪表介绍金属转子流量计上下游的阀门开启应缓慢，防止气流冲击浮子。浮子有磁性，安装及使用中应注意禁止铁屑物质接触浮子，影响测量精度。金属转子流量计的远传信号与流量成正比，在中控室不需对信号开方处理。当介质工作状况与标定状况不一样时，可根据公式粗算实际流量值2、过滤器四、干气密封主要仪表介绍过滤器是干气密封系统中非常重要的设备,主要作用是除去密封气中颗粒和液滴,为干气密封提供洁净的气源。过滤器一般分为除尘过滤器和聚合过滤器。除尘过滤器主要用于气体中含有较多颗粒和较大的液滴，气体是从滤桶外侧流向滤桶中间，从而将颗粒和液滴挡在滤桶外侧，依靠重力落到过滤器外壳低部。聚合过滤器主要用于气体中含有小的液滴，气体是从滤桶中间流向滤桶外侧，在通过滤桶介质时形成形成较多较大的液滴，并在滤桶外侧聚集，依靠重力落到过滤器外壳低部。左图为聚合式的过滤器滤芯。除尘过滤器一般作为粗滤，聚合过滤器作为精滤。有时除尘和聚合过滤器滤芯是一样的，就看怎么安装，即气流方向是从外向内还是从外向内。3、调节阀四、干气密封主要仪表介绍调节阀是根据预先的设定或接受的来自调节器的信号，通过改变阀门的流通面积来改变被调介质的流量，从而将被调参数控制在要求范围内。调节阀分为自励式调节阀和气动薄膜调节阀两种。自励式调节阀是根据预先的设定和直接反馈到膜片的阀后压力来调节。气动薄膜调节阀是根据来自调节器的调节信号调节，而调节信号是调节器根据设定值和变送器检测到的阀后压力或流量信号，依据一定的算法得到的。方框图如下：调节阀变送器调节器设定值四、干气密封主要仪表介绍压力、差压变送器压力、差压变送器是基于把压力或压差转换成各种电量来测量压力、压差的仪表。常见的电量方式有电阻式、电感式、电容式、霍尔式、应变式、压电式等。变送器通常由三部分组成：压力传感器、测量电路、指示器。使用变送器时没有必要知道变送器究竟采用了哪种测量方法，只要知道其测量范围、输出信号等即可。四、干气密封主要仪表介绍驱动腔大面积活塞推动压缩腔体小面积活塞，在空气循环阀芯的作用下，中间的空气驱动活塞会自动往复循环，循环过程中驱动活塞机械性地碰撞两端的换向针，两端的换向针交替对控制气腔进行加压和排气使循环阀芯能够来回转换。驱动活塞直接连接在气体增压器两端的压缩活塞上，这样在增压器的一端或另一端随时产生增