干气密封在离心压缩机中的应用
第26卷第7期油气储运
机械设备
干气密封在离心压缩机中的应用
刘培军*杨默然
(中国石油管道公司技术服务中心)(中国石油天然气管道局第一工程分公司)
刘培军杨默然:干气密封在离心压缩机中的应用,油气储运,2007,26(7)51~54。
摘要介绍了干气密封的基本结构、工作原理、在离心压缩机中应用干气密封的优点和转子的装配与运行要求。结合干气密封在天然气管道离心压缩机的应用实例,提出了干气密封的具体流程、控制系统和投产运行需要注意的问题。
主题词干气密封离心压缩机优点原理应用
离心压缩机若想获得良好的运行效果,必须在转子与定子间保留一定间隙112,以避免相互间的摩擦、磨损以及碰撞,同时,由于间隙的存在,自然会引起级间和轴端的泄漏,这不仅降低了压缩机的工作效率,而且还将导致环境污染,甚至引起着火爆炸等事故。密封就是在保留转子与定子之间有适当间隙的前提下,避免压缩机级间和轴端泄漏的有效措施。根据压缩机的工作温度、压力和气体介质有无公害等条件,密封可选用不同的结构形式。密封装置按结构特点可分为抽气式、迷宫式、浮环式、机械式、螺旋式干气密封等五种,一般有毒、易燃易爆的气体,应选用浮环式、机械式、干气密封以及抽气式等密封装置,如果气体无毒、无害、升压较低,则可选用迷宫式密封装置。
干气密封是20世纪70年代发展起来的一项新型技术,与机械接触式密封、浮环油膜密封相比,干气密封可以省去密封油系统,并且可以避免产生一些相关的常见问题,具有运行可靠性高,使用寿命长,密封气泄漏量小,功耗极低,工艺回路无油污染,工艺气不污染润滑油系统等优点,另外,取消了庞大的密封油供给系统及测控系统,使占地面积减少,重量轻,运行维护费用低,缩减了计划外维修费用和生产停车时间。
通常,干气密封与机械接触式密封有相似的剖面外形,密封是在与转动相垂直的平面内实现的。干气密封公用面结构主要有扁平密封块、台阶形密封块、锲形密封块和螺旋槽表面四种形式。现以螺旋槽气体密封为例,分析干气密封的结构特点、工作原理和维护要求。
一、干气密封的基本结构
干气密封主要由动静两部分组件组成(见图1)。静止部分包括O形环密封的静环(主环)、加载弹簧及固定静环的不锈钢夹持套(固定在压缩机机壳内)。动环(配对环)由一夹紧套和一锁定螺母(保持轴向定位)等部件安装在旋转轴上随轴高速旋转,动环一般由硬度高、刚性好且耐磨的钨、硅硬质合金制造。螺旋槽式干气密封设计的特别之处是在动环表面加工出一系列螺旋状沟槽,深度一般为0.0025 ~0.01mm。在静止条件下,静环上的弹性负荷使
动环与静环保持相互接触。
图1干气密封结构图
*065000,河北省廊坊市广阳道87号甲华苑小区17号楼9单元1楼;电话:(0316)2079796。
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二、工作原理122
螺旋槽式干气密封的工作原理是利用流体静力和流体动力的平衡实现的。密封气体注入密封装置,使动、静环受到流体静压力作用,不论配对环是否转动,这些力都是存在的,而流体的动压力只有在转动时才产生,配对动环上的螺旋槽是产生流体动压力的关键,当动环随轴转动时,螺旋槽里的气体被剪切,从外缘流向中心,产生动压力,而密封坝对气体的流出有抑制作用(静压力的存在),使得气体流动受阻,气体压力升高,这一升高的压力将挠性安装的静环与配对动环分开,当气体压力与弹簧恢复力平衡后,维持一最小间隙,即气膜刚度。
正常工作时,动环与静环的间隙一般在3~10 L m左右(见图2)。由于密封槽由外向内深度变浅宽度变窄(见图3),当高压气体由环的外侧进入内侧时,气体受到压缩,压力升高,气膜开启力逐渐增大,当气体流动至密封坝时气体受阻,气体压力升至最高,然后迅速降低,并使静环离开动环一个微小间隙,该间隙的大小是弹簧力S、介质气体压力P以及动静环间密封气压力平衡的结果,维持动静环一个合适的间隙值,此时F C=F O(见图2)。当间隙增大时,F C>F O,气膜刚度减小;当间隙减小时,F C< F O,气膜刚度增大,气体泄漏量减小,但容易造成气膜温度升高而影响密封的寿命。因此在设计时,对于不同形式的干气密封,选择合适的密封间隙十分重要。图4是某型干气密封气膜刚度随密封间隙变化示意图和热量平衡图,对于这种型式的干气密封,选择设计动环和静环为3L m 左右的间隙最优。
图2正常工作时动环和静环的间隙图
密封的刚度与螺旋槽的结构形式密切相关,目前主要有双向槽和单向槽两种,其中单向槽干气密封刚度较好,适用于中压和高压离心压缩机;双向槽干气密封气膜刚度较差,但可以安装在驱动端和非驱动端,减少了备件数量,适用于低压离心压缩机。
三、干气密封在转子上的配置
与运行要求
由于结构上的要求,气体密封应具有两种功能,一是要防止转动期间主环与配对环接触,避免摩擦生热;二是当轴不转动时,密封应为零泄漏量。因此,主环与配对环要精加工,精安装,保持该接触面在光带上所测平面度的要求。
由于密封面上的螺旋槽深只有几微米,因此必
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#油气储运2007年
须由非常干净的气体来启动并保护显微深度的密封
面外表面。一般要求密封上游的注气应非常洁净,
无论是外设气源还是来自压缩机出口的密封工艺
气,都需要经过严格的滤清。四、干气密封在天然气管道离心
压缩机的应用实例
天然气管道的离心压缩机属于中高压压缩机,
一般采用两级密封串联(见图5),轴承端采用迷宫
密封,图5中/过滤后的气体0直接引用压缩机出口
的天然气,隔离气采用干燥清洁的空气,确保压力略
大于轴承处润滑油的压力即可。主排放气体又称一
次放空气体,为天然气,可以直接排入放空火炬,二次放空气体为天然气和空气的混合物。图5 天然气管道离心压缩机串联干气密封
1、 系统组成
为了防止密封污染及失效,对密封系统设计了
一套完善的辅助和自动控制系统。
(1)密封气过滤系统(见图6)。该系统过滤器
应互为备用,过滤精度应小于3L m,如果提供的密
封气体不是干燥气体,应去除其中的湿气,保证密封
气为干燥气体。
图6 密封气过滤系统(2)密封气体供应差压控制系统(见图7)。该系统控制流向主密封气体的压力和流量,密封压力应大于压缩机腔体内压力(P seal >P bal ),密封压力与
腔体差压应大于等于3@104Pa (D P =P seal -P bal \3@104
Pa)。图7 密封气体供应差压控制系统(3)干气密封一次放空系统(见图8)。该系统监控密封气体的泄漏量,图中流量计4、5用来测量一级泄漏的气体流量,该流量应均匀稳定;孔板用于
形成管道背压;压力表5、6用来测量一级泄漏的气
体压力;差压变送器提供4~20m A 的电流到DCS 。
该系统中,出现高泄漏即为一级密封工作异常,应报
警,
出现高高泄漏应停机。
图8 干气密封一次放空系统
(4)隔离气供气系统(见图9)。该系统中压力
表4显示的压力不得低于3@104Pa 。
2、 系统投运及运行过程中应注意的问题
(1)在设计上,从压缩机出口引入的密封气必须
经过过滤和加热处理,以便将大于3L m 的杂质清
除干净,确保天然气的输送温度在90e 以上。为了#
53#第26卷第7期 刘培军等:干气密封在离心压缩机中的应用
油 气 储 运 2007年
经验交流
成品油管道调度计划制定中应考虑的因素
李 明* 梁永图 宫 敬 王大鹏
(中国石油大学(北京)城市油气输配技术北京市重点实验室)
李 明 梁永图等:成品油管道调度计划制定中应考虑的因素,油气储运,2007,26(7)54~57。
摘 要 结合西南管道调度计划的制定实例,介绍了制定成品油管道调度计划过程中需要考
虑的批次、输送顺序、市场需求、泵的最小连续稳定流量、流量计工作范围、管道最小输量约束和各站场的罐容约束等7个主要因素的具体内容及其重要性。指出只有着重考虑这些因素,才能简化人员的计划编制,制定出合理、高效的分输计划。
主题词 成品油管道 调度计划 分输 软件
一、前 言成品油管道的一个重要特征是面向市场,多点
进出。管道沿线会应市场的需求设置一些分输站,
泄出油品以满足市场需求。为了能很好地完成分输
任务,及时地为管道经营者提供准确的输油计划和
信息,调度计划人员必须提前编制合理的分输计划。
成品油管道运行程序是指导管道实际运行的依
据,制定调度计划是一项十分繁琐、复杂而又连续不
断的工作。在制定计划的过程中受到众多约束的影
响,需要仔细全面地考虑各种因素,才能更好地为管
道的分输操作提供指导。二、成品油管道分输计划软件112西南成品油管道分输计划软件由三个独立的模块构成,分别用来完成原始数据的输入、分输计划的避免投产时干气密封滤芯频繁堵塞,需要在投产试运时将压缩机整个工艺管道清理干净。图9 隔离气供气系统(2)一次放空管道应单独敷设管道至放空火炬,不应与站内其它的放空系统相连,以免其它系统放空时阻止一次放空系统的正常放空,也不应在管道
上安装阀门,以避免误操作。(3)二次放空系统因含有天然气和空气的混合
物,并且温度较高,所以必须安装阻火器,并且放空
系统应单独设置。放空量较少,一般将其管道出口
设在压缩机厂房外即可。
(4)给压缩机充气前,应保证润滑油系统已经运
行,并且密封气供气管路畅通,在投用润滑油系统前
必须先投用隔离气(压缩空气)。对于停运的压缩
机,必须确认压缩机腔内的天然气完全放空,并在轴
承温度完全冷却后,才能停运干气密封系统。
参 考 文 献
1, 王书敏 何可禹:离心式压缩机技术问答(第二版),中国石化出
版社(北京),2005。
2, 黄钟岳 王晓放:透平式压缩机,化学工业出版社(北京),2004。
(收稿日期:2006-04-30)
编辑:杜 娟 *102249,北京市昌平区府学路18号中国石油大学(北京)储运工程系;电话:(010)89733804。
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作 者 介 绍
王卫强 讲师,1974年生,2004年毕业于辽宁石油化工大学油气储运专业,获硕士学位,现为中国石油大学
(华东)储运专业工程专业在读博士研究生,辽宁石油化工大学储运系教师。
杨红英 1980年生,2002年毕业于哈尔滨工程大学电子信息工程专业,现为清华大学自动化系控制理论与
控制工程专业博士研究生,主要从事故障诊断、管道泄漏检测等方面的研究工作。
唐 恂 助理工程师,1980年生,2004年毕业于西南石油学院,现在西南油气田分公司输气管理处重庆队从
事安全管理工作。
严 宇 1979年生,2004年毕业于西南石油大学油气储运专业,获油气储运硕士学位,现在西南石油大学攻
读油气储运专业博士学位,主要从事城市燃气储存与输配方面的研究工作。
张传平 教授,1957年生,1996年毕业于中国石油大学(华东)油气储运工程专业,获硕士学位,现为中国石
油大学(华东)博士研究生,主要从事石油天然气营销系统工程及管理科学与工程方面的研究工作。尹晔昕 高级工程师,1969年生,1991年毕业于西安石油学院化工机械专业,1999年毕业于清华大学固体
力学专业,获硕士学位,现在中国石油天然气管道工程有限公司从事压力容器和管道专业设备设计工作。
胡桂明 1981年生,2003年毕业于南京工业大学机械与动力工程学院过程装备与控制工程专业,现为南京
工业大学机械与动力工程学院高温研究室博士研究生。
陈文国 高级工程师,1967年生,1990年毕业于西南交通大学航地系工程地质和水文地质专业,现在中国石
油天然气管道工程有限公司从事线路工程工作。
刘嵬辉 高级工程师,1960年生,1982年毕业于大连理工大学(原大连工学院)水利系海洋石油建筑工程专
业,现任中国石油天然气管道局海洋工程分公司副总经理兼总工程师。
孙 盛 工程师,1970年生,1994年毕业于河北机电学院流体传动与控制专业,现在中国石油管道公司科技
研究中心从事油气储运工艺方面的研究工作。
宋艾玲 工程师,1973年生,2006年毕业于西南石油大学油气储运专业,获硕士学位,现在西南石油大学学
报编辑部工作。
于 涛 1982年生,2004年毕业于南京工业大学安全工程系,现为南京工业大学安全工程及技术专业在读
硕士研究生。
林冬孝 助理工程师,1980年生,2002年毕业于中国石油大学(华东)油气储运工程专业,现任中海石油管道
输气有限公司生产运行部经理,从事管道输气安全生产管理工作。
刘培军 工程师,1974年生,1997年毕业于西南石油学院石油天然气储运工程专业,现在中国石油管道技术
服务中心从事压缩机站的建设工作。
李 明 1980年生,2004年毕业于辽宁石油化工大学油气储运专业,获学士学位,现为中国石油大学(北京)
油气储运专业在读博士研究生。
姜永涛 工程师,1969年生,1993年毕业于西南石油学院石油储运专业,现任西气东输管道公司甘肃管理处副处长。
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离心式压缩机干气密封系统浅析
离心式压缩机干气密封系统浅析 1 干气密封简介 目前国内外石油化工行业普遍使用离心式压缩机来输送各种气体，主要是因为运转周期长、性能稳定。实际生产要求离心式压缩机在高转速、大气量、大压力，尤其是在压缩易燃、有害、有毒气体的条件下工作，为了防止这些气体沿压缩机轴端泄漏至大气中，就必须采用各种密封方式，保证压缩机的正常工作，保证人身和设备的安全，防止造成环境污染，同时也决定了密封装置向高密封效率、低能耗的方向发展。 在压缩机领域，轴端干气密封正逐步替代迷宫密封、浮环密封和油润滑机械密封[1]。对密封的基本要求是要保证结合部分的密闭性、工作可靠性、使用寿命长，密封装置的系统简单、结构紧凑、制造维修方便。衡量密封好坏的主要技术指标是泄漏量、寿命和使用条件[2]。 干气密封是一种新型的非接触轴向密封，由它来密封旋转机器中的气体或液体介质。与其它密封方式相比，干气密封具有泄漏量少，寿命长，能耗低，磨损小，维修量低，操作简单可靠，被密封的流体不受油污染等特点。 目前，干气密封主要应用在离心式压缩机上和轴流压缩机、透平膨胀机上。干气密封已经成为离心式压缩机正常运转和操作可靠的重要元件。 2 干气密封工作原理
图1 动环端面结构示意图 干气密封是由动环、静环、弹簧、密封圈、弹簧圈和轴套组成。动环和静环配合表面的平面度和光洁度很高，动环面上加工有一系列的螺旋形流体动压槽，槽深仅有几微米，外深内浅，如图1所示。干气密封在非运转状态时，动环与静环的密封面靠弹簧力贴合在一起。运转时，气体随着动环的旋转，被吸入动压槽内，被送到螺旋槽的根部，根部以外的一段无槽区称为密封坝，即动压槽末端没有通道。螺旋槽间为密封堰。密封坝和密封堰起到节流和密封的作用。
离心压缩机干气密封系统原理及泄漏原因分析
密封系统为串联式双端面干气密封，由连续放置的两组单端面干气密封组成。经过滤的纯净合成气作为主密封气进入一级密封腔，其压力比工艺气体压力高0.2-0.3MPa，起到阻隔作用，有少量密封气会进入缸内，但其为纯净的合成气，故不会产生污染。另一部分气体经过两级干气密封之间的梳齿密封分为两路，一部分作为一级泄漏（也称一次泄漏）直接排至火炬系统，另一部分进入二级密封腔充当二级密封气。然后再经梳齿密封由二级泄漏管道与隔离气一起排出引至火炬系统。隔离气（氮气）起着最后一道密封作用，其压力略高于二级密封气，确保二级密封气不会泄漏至大气侧。通过离心压缩机合成气泄漏事例，分析装备干气密封系统的离心压缩机发生气体泄漏情况，如干气密封的一级泄漏气和主密封气通过中分面泄漏至轴承箱。 1导言随着石油、化工行业的快速发展，低能耗、高效益、零污染、长周期的发展方向已成为石油化工行业的发展趋势。大型压缩机组是石化行业的关键设备，其密封性能的好坏决定装置能否平稳安全运行。干气密封以其低泄漏、经济实用性好、密封寿命长和运行可靠等特点脱颖而出。干气密封是一种新型的旋转轴用非接触密封，它是在气体润滑轴承的基础上，由接触型液膜机械密封改进而来。上世纪60年代末，约翰克兰公司研制出首套干气密封并应用于离心压缩机。随着密封行业以及流体动力学的快速发展，已经衍生出各种型式的干气密封。目前，干气密封已在石油、化工、冶金、航空等行业中广泛使用。因此在本文之中，主要是对离心压缩机干气密封系统原理
及泄漏原因进行了全面的分析研究，并且也是在这基础之上提出了下文中的一些内容，希望能够给予相同行业进行工作的人员提供出一定价值的参考。 2.干气密封工作原理干气密封是一种新型非接触式密封，其利用流体动力学原理，通过开设在密封端面上的动压槽来达到密封端面的非接触运行。由旋弹簧、旋转环、静环、密封圈以及弹簧座和轴套组成。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。干气密封旋转环旋转时，将密封气体吸入动压槽内，沿着密封堰流动。在密封堰的节流作用下，气体被压缩，压力升高，将密封面推开，在两个密封面间形成一层很薄的气膜。气体动力学研究表明，当干气密封两端面的气膜厚度在2-3微米时，气体流动层最为稳定，因此，干气密封气膜厚度设计值选定在2-3微米。当气体静压力、弹簧力形成的闭合力与气膜反力相等时，气膜厚度保持恒定，干气密封稳定运转。当外部存在干扰，气膜厚度减小，而气膜反向力增大，此时开启力大于闭合力，在开启力的作用下，密封面间隙增加，随着密封间隙的增加，开启力相应减小，直至开启力与闭合力相等时，此时密封间隙恢复到正常值。若密封气膜受外部干扰而厚度增大，此时气膜反向力减小，闭合力大于开启力，在闭合力的作用下，密封间隙减小，随着密封间隙的减小，闭合力也相应减小，直至闭合力与开启力相等时，密封面恢复至正常值。因此，只要保证在安装时密封间隙处于设计范围内，当外部干扰消失以后，密封系统就会恢复稳定。
离心压缩机小知识
1. 离心式压缩机的效率比活塞式低且不适于气量太小及压力较高的场合，稳定工况较窄，经济性较差。 2. “级”就是一个叶轮和其相匹配的固定元件所构成的基本单元。 3. 首级由吸气室、叶轮、扩压器、弯道、回流器组成；末级由叶轮扩压器和蜗壳组成。 4. 段是以中间冷却器作为分段标志，气流从吸入被冷却。 5. 缸是将一个机壳称为一缸 6. 离心式压缩机的主要性能参数有排气压力、排气量、压缩比、转速、功率、效率。 7. 选择和合理使用压缩机的重要依据是主要性能参数。 8. 主轴按结构分三种：阶梯式节鞭式和光轴。 9. 开式叶轮是由轮毂和径向叶片组成。 10. 叶轮及轴上零件与主轴的配合一般采用过盈配合。 11. 轴向力最终由推力盘来承担。 12. 轴向力的危害是影响轴承的使用寿命，严重烧轴瓦，转子窜动时使转子上的零件和固定元件碰撞以致机器损坏。 13. 平衡轴向力的方式有叶轮对称排列、平衡盘装置、叶轮背面加筋。 14. 轴套的作用防止叶轮轴向窜动、还起密封作用。 15. 扩压器分三种无叶片扩压器、有叶片扩压器和直臂扩压器。 16. 无叶片扩压器的气体从叶轮中通过环形流道流出达到减速增压的目的。 17. 弯道和回流器的作用是把扩压器后的气体引导到下一级延续压缩。 18. 离心式压缩机轴承分径向轴承和止推轴承两大类。 19. 滑动轴承的按工作原理分静压轴承和动压轴承两类。 20. 动压轴承是由依靠轴颈本身的旋转把有带入轴颈和轴瓦间形成楔状油楔，油楔受到负荷挤压而产生油压，使轴和轴瓦分开形成油膜。 21. 动压轴承按结构形成分为圆瓦轴承、可倾瓦轴承和椭圆瓦轴承。 22. 可倾瓦轴承在任何情况下都有利于形成最佳油膜，不易产生油膜震荡。 23. 止推轴承分米楔尔轴承、金丝伯雷轴承。 24. 止推瓦块之间受力不均匀的轴承是米楔尔轴承。 25. 金丝伯雷轴承活动部分由扇形止推块、上摇块、下摇块三层叠加而成。 26. 止推块和上摇块为球面接触。 27. 金丝伯雷轴承承载力能力大允许推力盘有较大的线速度，磨损慢，使用寿命长，更适宜用于高速重载离心式压缩机。 28. 金丝伯雷轴承的缺点轴向尺寸较大，制造工艺复杂。 29. 金丝伯雷轴承又称浮动叠层式轴承。金丝伯雷轴承广泛应用于高速高压的离心式压缩机。 30. 米楔尔轴承由止推瓦块、基环和副推力瓦块组成。 31. 在推力盘的两侧分主推力瓦和副推力瓦，正常运动时，轴的轴向力是由主推力瓦来承受，然后，才是通过基环传动给轴承座。 32. 副推力瓦块是在启动或停机时可能出现的反向轴向力时起作用。 33. 米楔尔轴承的止推盘的轴向位置是止推轴承来保证的，即由止推盘和止推轴承的间隙位置来确定的。 34. 推力盘和瓦块间的间隙称为推力间隙和轴子的工作窜量。 35. 离心式压缩机密封分内部密封和外部密封，内部密封如轮盖、定距套、平衡盘上的密封一般为迷宫式密封；外部密封有毒有害易燃易爆气体，采用液体密封、机械密封、干气密封，对于无毒无危险的介质可采用迷宫式密封。
离心式压缩机工作原理及结构图介绍
离心式压缩机工作原理及结构图 2016-04-21 zyfznb转自老姚书馆馆 修改分享到微信 一、工作原理 汽轮机(或电动机)带动压缩机主轴叶轮转动，在离心力作用下，气体被甩到工作轮后面的扩压器中去。而在工作轮中间形成稀薄地带，前面的气体从工作轮中间的进汽部份进入叶轮，由于工作轮不断旋转，气体能连续不断地被甩出去，从而保持了气压机中气体的连续流动。气体因离心作用增加了压力，还可以很大的速度离开工作轮，气体经扩压器逐渐降低了速度，动能转变为静压能，进一步增加了压力。如果一个工作叶轮得到的压力还不够，可通过使多级叶轮串联起来工作的办法来达到对出口压力的要求。级间的串联通过弯通，回流器来实现。这就是离心式压缩机的工作原理。二、基本结构 离心式压缩机由转子及定子两大部分组成，结构如图1所示。转子包括转轴，固定在轴上的叶轮、轴套、平衡盘、推力盘及联轴节等零部件。定子则有气缸，定位于缸体上的各种隔板以及轴承等零部件。在转子与定子之间需要密封气体之处还设有密封元件。各个部件的作用介绍如下。
1、叶轮 叶轮是离心式压缩机中最重要的一个部件，驱动机的机械功即通过此高速回转的叶轮对气体作功而使气体获得能量，它是压缩机中唯一的作功部件，亦称工作轮。叶轮一般是由轮盖、轮盘和叶片组成的闭式叶轮，也有没有轮盖的半开式叶轮。 2、主轴 主轴是起支持旋转零件及传递扭矩作用的。根据其结构形式。有阶梯轴及光轴两种，光轴有形状简单，加工方便的特点。 3、平衡盘 在多级离心式压缩机中因每级叶轮两侧的气体作用力大小不等，使转子受到一个指向低压端的合力，这个合力即称为轴向力。轴向力对于压缩机的正常运行是有害的，容易引起止推轴承损坏，使转子向一端窜动，导致动件偏移与固定元件之间失去正确的相对位置，情况严重时，转子可能与固定部件碰撞造成事故。平衡盘是利用它两边气体压力差来平衡轴向力的零件。它的一侧压力是末级叶轮盘侧间隙中的压力，另一侧通向大气或进气管，通常平衡盘只平衡一部分轴向力，剩余轴向力由止推轴承承受，
离心压缩机密封技术的探讨
由于对密封理论及实用技术掌握得不好,在密封的选型及对实际问题的处理当中,经常会出现一些问题,最终导致密封失效,介质泄漏, 装置停车停产, 企业效益严重受损。为此本文针对离心压缩机的密封技术进行了探讨。 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。离心压缩机所采用的密封通常有四种形式, 即迷宫密封、浮环密封、机械密封和干气密封。 1 迷宫密封 迷宫密封是依靠节流间隙中的节流过程( 压力能转化为动能) 和密封空腔中的动能耗散过程( 动能转化为热能) 实现密封。迷宫密封结构简单、安装操作方便, 辅助设备少, 一般允许压缩机内的介质微量漏到大气中去, 而且只适用于低压介质密封。 首先, 以空气为介质的压缩机绝大多数采用通过节流来降低泄漏的迷宫式( 梳齿式)密封, 这是因为空气既无任何危险又非常廉价, 其泄漏量的大小只是影响主机的效率即能源的消耗。因此, 对迷宫密封的主要研究方向是如何加强节流功能以降低泄漏量。利用强化节流效应来降低气体泄漏量的蜂窝密封或刷式密封, 也可以看作改进型的迷宫密封。其次, 压缩氮气、二氧化碳等“中性”气体的压缩机也可以采用迷宫密封, 但由于其价值远较空气为高, 故在某些大型化肥厂采用气膜螺旋槽密封,其目的是降低物料和能源的消耗。 石化行业危险性工艺气体压缩机使用的第一代轴端密封是迷宫式密封。但是由于这类密封运行维护费用高, 污染环境等原因, 在80 年代基本都被浮环密封代替。 2 浮环密封
干气密封的工作原理和特点
干气密封的工作原理和特点 干气密封是一种新型的非接触式轴封。干气密封在结构上与普通的机械密封基本相同，重要的区别在于干气密封其中的一个密封环上面加工有均匀分布的流体动压槽。运转时进入槽中的气体受到压缩，在密封环之间形成局部的高压区，使密封面开启，从而能在非接触状态下实现密封。 干气密封与普通的机械密封相比主要有以下的优点： （1）省去了普通密封油系统以及用于驱动密封油系统运转的附加功率负荷。 （2）大大减小了计划外维修费用和生产停车。 （3）避免了工艺气体被油污染的可能性。 （4）密封气体泄漏量小。 （5）维护费用低，经济实用性好。 （6）密封驱动功率消耗小。 （7）密封寿命长，运行可靠。 该压缩机采用的是GCTL01/L99型带中间迷宫的串联式干气密封，是干气密封中安全性、可靠性最高的一种结构。这种结构可保证工艺介质不会泄漏至大气环境中，同时可以保证干气密封引入的外部气源氮气不会漏入工艺介质中。 串联式干气密封相当于前后串联布置的两组单端面干气密封。第一级干气密封为主密封，基本上承受全部压差；第二级干气密封为辅助安全密封，正常运行时在很低的压力下工作，当第一级密封失效时，第二级密封可以迅速承受较大的压差，起到密封作用，同时可防止一级密封失效时工艺气体大量向大气环境中泄漏，保证机组安全停车。大气端的隔离密封可避免轴承箱中的润滑油汽进入干气密封区域，保证干气密封在洁净、干燥的环境中运行。 为了保证干气密封运行的可靠性，每套密封系统都配有与之相匹配的监测、控制系统，其作用是一方面为干气密封提供干净、干燥的气源。另一方面对干气密封的运行状况进行实时监测，使密封工作在最佳状态，当密封失效时系统能及时报警。监控系统对密封是否正常运行的监测主要是通过对泄漏气体的流量及相关压力的监测来进行的。
干气密封基本原理及投用步骤
１、干气密封基本原理 干气密封动静环表面平面度和光洁度很高，动环组件配合表面上有一系列的螺旋槽，随着转动，气体被内泵送到螺旋槽的根部，根部以外的一段无槽区称为密封坝。密封坝对气体流动产生阻力作用，增加气体膜压力。该密封坝的内侧还有一系列的反向螺旋槽，这些反向螺旋槽起着反向泵送、改善配合表面压力分布的作用，从而加大开启静环与动环组件的能力。反向螺旋槽的内侧还有一段密封坝，对气体流动产生阻力作用，增加气体膜压力。配合表面间的压力使静环表面与动环组件脱离，保持一个很小的间隙，一般为3微米左右。当由气体压力和弹 簧力产生的闭合压力与气体膜的开启压力相等时，便建立了稳定的平衡间隙。 ２、干气密封投用步骤 注意事项：ａ、严禁在不投用干气密封的情况下，打开压缩机的出入口阀。 ｂ、干气密封应依次投用一级密封气，二级密封气，后置隔离气。 ｃ、严禁在不投用干气密封的情况下，启动压缩机润滑油泵。 ｄ、必须确保排放火炬和放空的背压小于进入干气密封的密封气压力。 ｅ、在开机后应尽量避免在干气密封在低于3000转以下长时间 运行。 ｆ、严禁在增压泵活塞杆漏气大于50KPａ的情况下启动增压泵。 步骤：干气密封系统安装后，在一级，二级，后置隔离气入口法兰端口处接上洁净的仪表风或低压氮气连续吹扫4～6小时以上，直到用细纱漂白布贴近六个出口吹扫5分钟以上，用眼仔细观察确无灰尘、油污、水分等杂质为合格。吹扫干净后关闭所有阀门，处于待命状态。 打开系统所有常开取压阀，投用现场压力表、变送器、压力开关，液位计等并检查各管线，活接头连接情况。 打开低压N气去干气密封系统阀门，充分脱液后进行氮气置换，时间为四小时，并通过一级密封气和平衡管差压控制阀 调节一级密封高低压端流量不低于１１７Nm3/h（柴油不低于２５０Nm3/h） 二级密封高低压端流量不低于２．９Nm3/h（柴油不低于６．５Nm3/h）排放火炬流量７－１１Nm3/h,（柴油５－８Nm3/h），并通过自力调节阀使阀后压力不低于0.185MPａ（柴油0.1 MPａ） 后置隔离气高低压端,流量不低于42.81 Nm3/h，（柴油15 Nm3/h），并通过自力调节阀使阀后压力不低于0.068MPａ（柴油不低于0.01 MPａ）。待
干气密封基本原理及使用分析
压缩机干气密封基本原理及使用分析 一、引言 干气密封是一种新型的无接触轴封，由它来密封旋转机器中的气体或液体介质。与其它密封相比，干气密封具有泄漏量少，磨损小，寿命长，能耗低，操作简单可靠，维修量低，被密封的流体不受油污染等特点。因此，在压缩机应用领域，干气密封正逐渐替代浮环密封、迷宫密封和油润滑机械密封。干气密封使用的可靠性和经济性已经被许多工程应用实例所证实。 目前，干气密封主要用在离心式压缩机上，也还用在轴流式压缩机、齿轮传动压缩机和透平膨胀机上。干气密封已经成为压缩机正常运转和操作可靠的重要元件，随着压缩机技术的发展，干气密封正逐步取代浮环密封、迷宫密封和油润滑密封。 本文针对德国博格曼公司的干气密封产品进行了研究，结合压缩机的工作特点，重点论述压缩机干气密封的原理、结构特点、密封材料、使用要求和制造等方面的内容。 二、干气密封工作原理分析 干气密封的一般设计形式是集装式，图1表示出了压缩机干气密封的具体结构。 图1压缩机干气密封示意图 干气密封和普通平衡型机械密封相似，也由静环和动环组成，其中：静环由弹簧加载，并靠O型圈辅助密封。端面材料可采用碳化硅、氮化硅、硬质合金或石墨。 干气密封与液体普通平衡型机械密封的区别在于：干气密封动环端面开有气
体槽，气体槽深度仅有几微米，端面间必须有洁净的气体，以保证在两个端面之间形成一个稳定的气膜使密封端面完全分离。气膜厚度一般为几微米，这个稳定的气膜可以使密封端面间保持一定的密封间隙，间隙太大，密封效果变差；而间隙太小会使密封面发生接触，因干气密封的摩擦热不能散失，端面间无润滑接触将很快引起密封端面的变形，从而使密封失效。 气体介质通过密封间隙时靠节流和阻塞的作用而被减压，从而实现气体介质的密封，几微米的密封间隙会使气体的泄漏率保持最小。 动环密封面分为两个功能区(外区域和内区域)。气体进入密封间隙的外区域有空气动压槽，这些槽压缩进来的气体。为了获得必要的泵效应，动压槽必须被开在高压侧。密封间隙内的压力增加将保证即使在轴向载荷较大的情况下也将形成一个不被破坏的稳定气膜。 干气密封无接触无磨损的运行操作是靠稳定的气膜来保证的，稳定的气膜是由密封墙的节流效应和所开动压槽的泵效应得到的。 密封面的内区域(密封墙)是平面，靠它的节流效应限制了泄漏量。干气密封的弹簧力很小，主要目的是为了当密封不受压时确保密封面的闭合。 选择干气密封时，决定性的判断是动环上所开动压槽的几何形状。对于压缩机的某些操作点，如启动和停车时，一套串联密封在低速或无压操作的情况下，旋转的动压槽必须在密封面之间产生一个合适的压力。此力靠特殊措施——三维的、弧形的槽来获得。 压缩机干气密封设计和使用为两种槽型：双向的(U形)和单向的(V形)槽型。两种槽型的特性见表1。 表1 V形槽和U形槽的特性 *注意：DGS在低于那些被采用的值以下操作仍能被保证，但是一个分离层是必要的。 三、密封材料分析 1.端面材料 干气密封的操作极限与密封各个元件的许用载荷有关。温度和压力极限由所用的辅助密封橡胶和端面材料决定。使用的端面材料对干气密封的工作起着决定
泵用干气密封的原理及特点
本文摘自再生资源回收-变宝网（https://www.wendangku.net/doc/207711686.html,）泵用干气密封的原理及特点 泵用干气密封主要应用于离心压缩机等高速流体设备上。随着甭、反应釜等设备的出现,干气密封技术逐渐在低转速设备上进行了推广,从而形成了泵用干气密封技术。 一、泵用干气密封的工作原理 泵用干气密封是一种高性能、长寿命的新型密封型式，在结构上它与普通机械密封显著不同的是：动、静环密封端面较宽；在动环或静环端面上加工出特殊形状的流体动压槽，如螺旋槽，槽深一般在3-10pm之间。 当动环高速旋转时，动环或静环端面上的螺旋槽将外径处的高压气体向下泵入密封端面间，气体由外径向中心流动，而密封坝节制气体流向中心，于是气体被压缩引起压力升高，在槽根处形成高压区。端面气膜压力形成形成开启力，在密封稳定运转时，该开启力与由作用在补偿环背面的气体压力和弹簧力形成的闭合力平衡，密封保持非接触、无磨损运转，其气膜厚度一般维持在2-3pm。如果出现某些扰动因素使密封间隙减小，引起开启力减小，而闭合力不变，密封间隙将减小，密封将很快再次恢复平衡。 干气密封的这种抵抗气膜间隙变化的能力称之为气膜刚度。虽然泵用干气密封的气膜间隙很小，但气膜刚度很大，比液膜润滑机械密封的膜刚度要大得多。 二、泵用干气密封的主要优点 与传统的接触式机械密封相比，在离心泵中采用干气密封有以下几个方面的优点： （1）摩擦功耗低
由于干气密封的两密封端面被一薄层稳定的气膜所隔离而且密封腔内为低粘度的气体介质，因此干气密封的端面摩擦功耗和动环组件的搅拌摩擦损失要比液体润滑的密封装置的摩擦功耗小很多，一般两者消耗的功率之比约为1：10-20。 （2）无磨损运转、使用寿命长 对干气密封，由于两个相对旋转的端面是非接触的，在正常使用条件下，一般都可达到3年以上。 （3）无封液系统、能实现泵送介质的零泄漏或零溢出 封液系统时常是复杂的和昂贵的，并存在不可避免的故障危险。泵送介质的外泄漏和封液冷却密封都依赖于封液系统的完善化。干气密封避免了所有这些复杂因素，它利用干燥洁净的氮气源作为密封气，很容易实现泵送介质的零泄漏或零溢出，对泵送介质没有任何污染，而且系统比较简单、可靠性非常高。 三、泵用干气密封的技术难点 与高速透平压缩机用干气密封相比，离心泵用干气密封存在三个方面的难点：
压缩机干气密封基本原理及使用分析_图文.
2000年1月5日收到大连市116000 压缩机干气密封基本原理及使用分析 B a s ic P rinc ip le A nd Us e A na lys is Fo r D ry G a s S e a l O f C om p re s s o r L i G uiq in e t a l 李桂芹王玉华 大连博格曼有限公司沈阳鼓风机股份有限公司 【摘要】针对德国博格曼公司的干气密封产品进行了 研究,结合压缩机的工作特点,重点论述了压缩机干气密封的原理,结构特点,密封材料,使用要求和制造等方面的内容。 关键词:透平式压缩机干气密封结构应用 Abstract :R esearch is carried ou t again st the p roduct of dry gas seal of Germ an B u rgm ann Com p any ,com b in ing the op erating p erfo rm ance of com p resso r ,con ten ts of p rinci p le of com p resso r dry gas seal ,structu ral featu re ,seal m aterial ,service requ irm en t and m anufactu re etc .are m ain ly discu ssed . Key words :Turboco m pressor D ry ga s sea l Structure Appl ica tion 一、引言 干气密封是一种新型的无接触轴封,由它来密封旋转机器中的气体或液体介质。与其它密封相比,干气密封具有泄漏量少,磨损小,寿命长,能耗低,操作简单可靠,维修量低,被密封的流体不受油污染等特点。因此,在压缩机应用领域,干气密封正逐渐替代浮环密封、迷宫密封和油润滑机械密封。干气密封使用的可靠性和经济性已经被许多工程应用实例所证实。
离心压缩机干气密封用气需求及保障措施
离心压缩机干气密封用气需求及保障措施 利用干气密封装置，能够保障离心压缩机在工作的时候达到最佳状态。本文旨在阐明干气密封工作原理及在离心压缩机中优势的基础上，分析离心压缩机中的工作原理与用气需求，最后对离心压缩机中干气密封的使用提出相应的保障措施，来保障离心压缩机的稳定运行。 标签：离心压缩机；干气密封；用气需求；保障措施 随着社会经济的发展，石油化工企业对于离心压缩机密封性的要求越来越高。在这种大环境下，干气密封凭借着寿命长、泄漏量少、磨损小、耗能低、操作可靠简单、被密封的流体不受油污染、维修量低等优点，在离心压缩机中有着重要的应用。通过对离心压缩机干气密封用气需求及相关保障措施的研究，来确保离心压缩机处于正常的工作状态，保证其能发挥出应有的效率，从而实现最佳的输气目的。 一、干气密封技术内涵及优势 （一）干气密封技术的内涵 干气密封是从上世纪70年代开始出现的一种新型轴端密封技术，是一种非接触密封技术。这种非接触轴向密封技术主要用于对那些旋转型机器中的液体或是气体介质进行密封，同过去传统的浮环油膜密封技术以及机械接触式密封技术相比较，干气密封技术并不需要密封油系统，并且还能够避免一些不必要问题的产生。干气密封的剖面外形同机械接触式密封比较相似，其密封作用主要是在同转动相垂直的平面内实现的【1】。一般来讲，干气密封的公用面结构主要有台阶形密封块、扁平密封块、楔形密封块以及螺旋槽表面这四个方面。 （二）干气密封技术的优势 干气密封技术的优势主要体现在以下四个方面：一是表现在干气密封技术的重量相对较轻、占地面积小，这是因为干气密封技术不需要庞大的控制系统以及密封油供给系统；二是运行过程的可靠性高、密封气泄漏量很少、功耗比较低，应用效果良好；三是干气密封技术所应用的辅助系统较为可靠，并且操作简单，在使用过程中不需要其他的维护手段；四是能够有效提高密封的使用时间与质量，确保设备可靠、安全以及稳定运行。 二、干气密封技术在离心式压缩机中的工作原理 本文以螺旋槽式结构的干气密封作为例子，来分析干气密封在离心式压缩机中的工作原理。这一干气密封的主要工作原理是借助流体动力与流体静力之间的平衡来实现的。具体来看，将密封气体注入到密封装置内，使静环、动环都感受到流体静压力的作用，此时不管配对环是否发生转动，这种静力的作用是真实存
离心压缩机干气密封故障原因分析与处理潘冬明
离心压缩机干气密封故障原因分析与处理潘冬明 发表时间：2019-07-18T09:06:26.730Z 来源：《科技尚品》2019年第3期作者：潘冬明郭景涛[导读] 大型机压缩机停车过程出现倒转，造成动环密封槽为螺旋槽形式的干气密封出现损坏，将干气密封动环密封槽改型后，彻底解决了因停车时压缩机倒转造成干气密封损坏的问题，保证机组长周期稳定运行，减少机组干气密封故障检修次数，为装置带来巨大经济效益。 易高清洁能源管理服务（西安）有限公司引言 随着石油、化工行业的快速发展，低能耗、高效益、零污染、长周期的发展方向已成为石油化工行业的发展趋势。大型压缩机组是石化行业的关键设备，其密封性能的好坏决定装置能否平稳安全运行。干气密封以其低泄漏、经济实用性好、密封寿命长和运行可靠等特点脱颖而出。干气密封是一种新型的旋转轴用非接触密封，它是在气体润滑轴承的基础上，由接触型液膜机械密封改进而来。上世纪60年代末，约翰克兰公司研制出首套干气密封并应用于离心压缩机。随着密封行业以及流体动力学的快速发展，已经衍生出各种型式的干气密封。目前，干气密封已在石油、化工、冶金、航空等行业中广泛使用。 1概述 1.1离心式压缩机工作原理 离心式压缩机的主要作用是压缩气体，以此达到人们在工作中的某种需求的目的。工作中，离心压缩机通过其叶轮进行高速旋转，而且叶轮在旋转中会带动通管中的空气进行高速旋转，这样能够不断加速通道内部的空气旋转，通过气理性作用形成一种扩压器。通常，离心式压缩机的工作原理是通过其叶轮转动，再产生空气的推动力。在空气的作用下，将叶轮及扩压器产生的空气在流通通道内进行压缩，并且合理运用离心原则及降速原理等等，把离心机产生的机械性能转换为空气的压力功能。此外，空气在扩压器的作用下日益压缩的过程中，会使得空气的流通速度迅速上升，从而造成通道底部空气加速度减少，而空气也会降低速度，后方的空气仍旧是不断前进和挤压的，这样就会让空气的动量势能转化为静态压能，最终达到压缩空气的目标。本文通过研究离心压缩机的轴系整体结构，如图1所示，维修检测人员在日后的实践工作中应该增强对压缩机组整体结构的检测与维修，保证压缩机设备的正常运行。 图1压缩机组的轴系整体结构图 1.2干气密封工作原理 典型的干气密封结果主要是由五个部分组成，分别是密封圈、旋转环、弹簧、弹簧座以及静环。旋转环密封面受到研磨抛光处理后，在其上面加工出具有特殊功能的流体动压槽。干气密封摩擦面的槽型中具有代表性的T型槽、单向螺旋等等，在实际使用中单向旋转槽型可以保证流体通畅运行。气膜具有较强的刚度，在强压下可以保持其最初的形态。处于这种情况下。其载荷轴承能力就可以在以往的基础上把瞬态工况，或者变动工况期间的长动态表明基础的风险减少到最校一般来说，完善该性能的重点是螺旋槽的内泵动效应。在整个干气密封过程中，瞬态工况对离心式压缩机而言具有重要的意义，并且这项技术也是干气密封的关键。 2故障分析 2.1低压侧主密封气流量表故障 主密封气流量监测表一个为就地表，一个为远程控制表。发生故障时，两块表的流量趋势基本相同，两块表同时发生故障的概率很校当时流量达到满量程5Nm3/h后，我们将流量计更换为大量程的流量计，监测泄漏量为11Nm3/h，所以基本排除流量表故障的原因。 2.2密封气源压力波动 密封气源采用氮气，经过滤器过滤后，由自力式调节阀调节压力分为两路，一路作为前置密封气，一路作为主密封气。前置密封气经迷宫密封随介质气一起进入压缩机内部。主密封气进入主密封腔内，一级密封腔内的大部分密封气随前置密封器一起经迷宫密封进入压缩机内部，二级密封腔内的密封气经室外放空排放至大气。若密封气源压力发生波动，则前置密封气与主密封气的压力与流量都会相应波动，实际情况是前置密封气流量保持正常值20Nm3/h，压力保持正常值200kPa。所以排除密封气源压力波动引起的主密封气压力波动。 2.3密封气源带液 如果密封气源带液，干气密封动静环之间的气膜厚度会发生变化，进而引起主密封气压力与流量变化。故障发生后，打开密封气源排液导淋，并未发现有液体排出，过滤器处排液也并无液体，所以排除密封气源引起的故障。 2.4压缩机轴振动及位移增大 低压端干气密封动环安装在转子轴上，静环固定在压缩机壳体上，当转子轴振动及位移发生变化时，干气密封动环跟着转子轴同步变化，而静环在补偿弹簧作用下调整动环与静环之间间隙，当转子轴位移及振动变化过大，静环补偿弹簧调整不及时或无法补偿时，此时动静环间隙变大，进而引起主密封气泄漏量增大，从压缩机控制系统可以看出，正常运行时，压缩机轴低压端轴振动在7.8um左右，报警值为63.5um，轴位移在-0.297mm左右，报警值为±0.5。干气密封发生故障时，轴振动与位移基本无变化，所以排除压缩机轴振动与位移的变化引起干气密封泄漏。 2.5干气密封材质与安装质量问题 大修期间更换压缩机高低压端干气密封。回装前，去制作厂家仔细核对干气密封材质，确保所用材质无质量问题。干气密封安装时周向位置对准键槽，轴向位置、锁紧螺母位置以及剪切环位置，每一步都经认真检查，确认安装数据，防止干气密封安装不到位，动环与静环之间相对位置发生变化，影响静环轴向补偿能力而引起干气密封主密封气流量与压力变化。 3故障处理 故障发生后，判断为一级密封端面被污染，动静环间隙变大，造成主密封气泄漏量变大。通过逐步排除后发现，故障前期富气杂质含量较多，初步判断为富气通过前置密封气迷宫密封泄漏至一级密封腔内，富气杂质污染一级密封端面，造成间隙变大，泄漏量变大。处理措施如下：增大前置密封气压力，确保前置密封气压力大于介质气经迷宫密封减压后的压力，使前置密封气进入介质侧，冲洗迷宫密封处的杂质，防止其进入一级密封端面。同时相应地增大主密封气的压力，并注意主密封气与前置密封气的差压大于150kPa，防止差压联锁。通过主密封气将一级密封端面杂质冲洗干净，利用动环轴向自动补偿，进而将一级密封端面间隙恢复至正常值。通过处理措施5个小时后，主密封气流量恢复至正常值。
离心式压缩机的操作
1 离心压缩机按功能分类 一类是为气体循环提供动力，克服系统压将，并满足装置所需的气体循环量，如RDS、CCR、HC、柴油加氢的循环氢压缩机，其转速调节受循环量控制。 另一类是将装置富产气体增压后向外系统输送，，如FCC的富气压缩机、CCR新氢增压机，其转速调节受装置的某个压力参数控制。 2 离心压缩机的驱动机分类 一类是电机驱动，定转速操作，工况调节一般采用入口节流的方式，如离心空压机。 另一类透平驱动，变转速操作，工况调节一般采用升降转速的方式，因而操作能耗相对较低，且调节范围非常广，但其一次投资较高，如FCC、RDS、CCR、HC、柴油加氢装置共7台离心压缩机。 3 开机前的准备工作 包括干气密封系统、润滑油系统、动力蒸汽系统、凝结水系统、调速系统、工艺系统等。 3.1 开机前的检查和要求 3.1.1 检查各机体联接螺栓、地脚螺栓是否紧固。 3.1.2 全面检查机组、工艺系统、辅助系统内的设备、管线、阀门连接是否紧固、无泄漏。 3.1.3 检查阀门开关是否灵活。 3.1.4 检查管线阀门、排凝阀、蒸汽疏水阀、放空阀的开关状态是否正确。 3.1.5 检查投用各压力表、液位计、压力变送器、液位变送器、压力调节阀。 3.1.6 确认机组入口管线干净，过滤器安装正确。 3.1.7 检查机组各机械仪表零点是否正确。 3.1.8 确认仪表联校和联锁试验、电气试验完成。 3.1.9 机组防喘阀、出入口管线上火灾联锁阀调试合格。 3.1.10 汽轮机静态调试合格。 3.1.11 检查机组保温是否完好。 3.1.12 油箱加入合格的N46防锈汽轮机油，油位正常，蓄能器皮囊氮气压力正常。 3.1.13 风、氮气、水、蒸汽等公用介质引进装置单元。 3.1.14 引进动力蒸汽至主蒸汽隔离阀前，做好主蒸汽阀与管网间管线的暖管工作，防止水击。 3.1.15 机、电、仪专业相关人员到现场。 3.2 干气密封的投用 3.2.1 开机过程中或工艺系统不稳定时，一级密封气用0.85MPa系统氮气，装置运行正常后，改用重整脱氯后氢气。二级密封气和密封隔离气用0.85MPa系统氮气。 3.2.2 0.85MPa系统氮气进行放空脱液，脱液充分后引系统氮气至干气密封架。 3.2.3 打开一级密封气过滤器的排凝阀，脱液后关闭。投用其中一组过滤器，确保过滤器差压602-PDIA3002不大于80KPa，否则进行切换。 3.2.4 投用一级密封气与参考气平衡管差压控阀602-PDICA3003，将一级密封气引入机体，控制一级密封气与参考气平衡管差压≥0.05MPa，流量约120Nm3/h。
压缩机干气密封基本原理及使用分析
2000年1月5日收到 大连市 116000 压缩机干气密封基本原理及使用分析 B a s ic P rinc ip le A nd Us e A na lys is Fo r D ry G a s S e a l O f C om p re s s o r L i G uiq in e t a l 李桂芹 王玉华 大连博格曼有限公司 沈阳鼓风机股份有限公司 【摘要】针对德国博格曼公司的干气密封产品进行了 研究,结合压缩机的工作特点,重点论述了压缩机干气密封的原理,结构特点,密封材料,使用要求和制造等方面的内容。 关键词:透平式压缩机 干气密封 结构 应用 Abstract :R esearch is carried ou t again st the p roduct of dry gas seal of Germ an B u rgm ann Com p any ,com b in ing the op erating p erfo rm ance of com p resso r ,con ten ts of p rinci p le of com p resso r dry gas seal ,structu ral featu re ,seal m aterial ,service requ irm en t and m anufactu re etc .are m ain ly discu ssed . Key words :Turboco m pressor D ry ga s sea l Structure Appl ica tion 一、引言 干气密封是一种新型的无接触轴封,由它来密封旋转机器中的气体或液体介质。与其它密封相比,干气密封具有泄漏量少,磨损小,寿命长,能耗低,操作简单可靠,维修量低,被密封的流体不受油污染等特点。因此,在压缩机应用领域,干气密封正逐渐替代浮环密封、迷宫密封和油润滑机械密封。干气密封使用的可靠性和经济性已经被许多工程应用实例所证实。 目前,干气密封主要用在离心式压缩机上,也还用在轴流式压缩机、齿轮传动压缩机和透平膨胀机上。干气密封已经成为压缩机正常运转和操作可靠的重要元件,随着压缩机技术的发展,干气密封正逐步取代浮环密封、迷宫密封和油润滑密封。 本文针对德国博格曼公司的干气密封产品进行 了研究,结合压缩机的工作特点,重点论述压缩机干气密封的原理、结构特点、密封材料、使用要求和制造等方面的内容。 二、干气密封工作原理分析 干气密封的一般设计形式是集装式,图1表示出了压缩机干气密封的具体结构 。 1.静环 2.动环 3.推环 4.弹簧 5.O 型圈 6.腔体 7.带杯形座的轴套 图1 压缩机干气密封示意图 干气密封和普通平衡型机械密封相似,也由静环和动环组成,其中:静环由弹簧加载,并靠O 型圈辅助密封。端面材料可采用碳化硅、氮化硅、硬质合金或石墨。 干气密封与液体普通平衡型机械密封的区别在于:干气密封动环端面开有气体槽,气体槽深度仅有 — 91—
干气密封的工作原理及设计计算
书山有路勤为径，学海无涯苦作舟 干气密封的工作原理及设计计算 干气密封是一种新型的非接触轴封,与其它密封相比,干气密封具有泄漏量少、磨损小、寿命长、能耗低、操作简单可靠、维修量低、被密封的流体不受油污染等特点。机械密封一直不能干运转,但干气密封利用流体动压效应,使旋转的两个密封端面之间不接触,而被密封介质泄漏量很少,从而实现了既可以密封气体又能进行干运转操作。在压缩机应用领域,无论离心压缩机、轴流式压缩机、齿轮传动压缩机还是透平膨胀机,干气密封正逐渐替代浮环密封、迷宫密封和油润滑机械密封。在泵和反应釜上干气密封应用也越来越广泛。 1、干气密封的基本工作原理干气密封与通常机械密封的平衡型集装式结构一样,但端面设计有所不同,表面上有几微米至十几微米深的沟槽,端面宽度较宽。与通常润滑机械密封不同,干气密封在两个密封面上产生了一个稳定的气膜。这个气膜具有较强的刚度使两个密封端面完全分离,并保持一定的密封间隙, 这个间隙不能太大,通常为几微米。密封间隙太大,会导致泄漏量增加,密封效果较差;而密封间隙较小,容易使两密封面发生接触,因为干气密封的摩擦热不能及时散失,端面接触无润滑,将很快引起密封变形、端面过度发热从而导致密封失效。这个气膜的存在,既有效地使端面分开又使相对运转的两端面得到了冷却,两个端面非接触,故摩擦、磨损大大减小,使密封具有长寿命的特点,从而延长主机的寿命。 如由此看出,干气密封的设计,决定性的因素是密封环上开槽的几何形状和几何尺寸,选择合理、适用易于加工制造的槽形设计和结构设计是至关重要的。 密封面开槽既可在动环上也可以在静环上,通常来说高速情况下,在动环密封面上开槽;在低速或中速情况下可以在静环上开槽。要注意由于密封间隙只有几微米,因而一定要注意防止固体颗粒介质进入密封端面。
离心式压缩机的操作
离心式压缩机的操作
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１离心压缩机按功能分类 一类是为气体循环提供动力，克服系统压将,并满足装置所需的气体循环量，如RDS、CCR、ＨＣ、柴油加氢的循环氢压缩机，其转速调节受循环量控制。 另一类是将装置富产气体增压后向外系统输送，，如ＦCC的富气压缩机、CCR新氢增压机，其转速调节受装置的某个压力参数控制。 ２离心压缩机的驱动机分类 一类是电机驱动,定转速操作，工况调节一般采用入口节流的方式，如离心空压机。 另一类透平驱动，变转速操作，工况调节一般采用升降转速的方式,因而操作能耗相对较低,且调节范围非常广,但其一次投资较高,如FCC、RDS、CCR、ＨC、柴油加氢装置共7台离心压缩机。 ３开机前的准备工作 包括干气密封系统、润滑油系统、动力蒸汽系统、凝结水系统、调速系统、工艺系统等。 3.1 开机前的检查和要求 3.1.１检查各机体联接螺栓、地脚螺栓是否紧固。 3.1.2 全面检查机组、工艺系统、辅助系统内的设备、管线、阀门连接是否紧固、无泄漏。 3.1.３检查阀门开关是否灵活。 3．1.4 检查管线阀门、排凝阀、蒸汽疏水阀、放空阀的开关状态是否正确。 3.1．5 检查投用各压力表、液位计、压力变送器、液位变送器、压力调节阀。 3.1.6 确认机组入口管线干净,过滤器安装正确。 3．1.7 检查机组各机械仪表零点是否正确。 3.１.8 确认仪表联校和联锁试验、电气试验完成。 3.1.9 机组防喘阀、出入口管线上火灾联锁阀调试合格。 3.1.１0 汽轮机静态调试合格。 3．1.11 检查机组保温是否完好。 3.1.1２油箱加入合格的N4６防锈汽轮机油，油位正常，蓄能器皮囊氮气压力正常。３.1.13 风、氮气、水、蒸汽等公用介质引进装置单元。 3.1.１４引进动力蒸汽至主蒸汽隔离阀前,做好主蒸汽阀与管网间管线的暖管工作，防止水击。 3．1.15 机、电、仪专业相关人员到现场。 3.２干气密封的投用 3.2．1 开机过程中或工艺系统不稳定时，一级密封气用0.85MPa系统氮气，装置运行正常后,改用重整脱氯后氢气。二级密封气和密封隔离气用0.85MＰａ系统氮气。 3．2.２ 0.85ＭＰa系统氮气进行放空脱液,脱液充分后引系统氮气至干气密封架。 3.2.3 打开一级密封气过滤器的排凝阀,脱液后关闭。投用其中一组过滤器,确保过滤器差压602-PＤIA30０2不大于８0KPa,否则进行切换。 3.２．4 投用一级密封气与参考气平衡管差压控阀６02－PDIＣA300３,将一级密封气引入机体，控制一级密封气与参考气平衡管差压≥０.0５MPa，流量约120Nm3/h。
干气密封工作原理
1 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、弹簧座和轴套组成。图 2 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。 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，径向分量朝着密封堰流动。由于密封堰的节流作用，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3μm左右。气体动力学研究表明，当干气密封两端面间的间隙在2～3μm时，通过间隙的气体流动层最为稳定。这也就是为什么干气密封气膜厚度设计值选定在2～3μm的主要原因。当气体静压力、弹簧力形成的闭合力与气膜反力相
等时，该气膜厚度十分稳定。 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。衡量密封稳定性的主要指标就是密封产生气膜刚度的大小，气膜刚度是气膜作用力的变化与气膜厚度的变化之比，气膜刚度越大，表明密封的抗干扰能力越强，密封运行越稳定。干气密封的设计就是以获得最大的气膜刚度为目标。 干气密封是采用机械密封和气体密封的结合，是一种非接触端部密封，它是在机械密封的动环或静环（一般在动环上）
的密封面上开有密封槽（本密封为T形槽），当动静环高速旋转时，在两端面间形成一层气膜，在气体泵送效应产生的推力作用下把动静环推开，使两密封端面不接触，但在压缩机刚开机阶段，由于转速较低，动静密封面形成的动压力也较低，动静环是接触摩擦的，所以采用干气密封的压缩机，低速运行时间不宜过长[1]。 本装置双向串联干气密封特点：密封型式为双向串联干气密封；密封槽为T形槽，见图3；旋转环材料为碳化硅；静环为涂DLC工业金刚石碳化硅；辅助密封元件采用填充PTFE，弹簧（ALLOYC40）加载。采用T形槽密封端面，可以避免压缩机正反转造成密封损坏或减少使用寿命。 干气密封的密封气采用差压控制，利用启动薄膜式调节阀使平衡管气与密封气保持一定压差，隔离气和级间密封气分别利用自力式调节阀保持压力恒定。