泵用干气密封技术及其应用进展_金兴乾

·6· 综述 机械 2007年第7期 总第34卷

——————————————— 收稿日期：2007－03－14

泵用干气密封技术及其应用进展

金兴乾，宋鹏云

（昆明理工大学 化学工程学院，云南 昆明 650224）

摘要：干气密封技术在离心式压缩机等高速流体机械上获得了广泛应用，在泵、反应釜等低转速设备上的应用开始引起重视。综述了国内外泵用干气密封技术及其应用现状，介绍了泵用干气密封的技术特点，包括结构形式、布置方式、端面槽型等，并介绍了成功应用于石化行业的典型案例。同时介绍了主要密封公司典型泵用干气密封产品的技术特点。 关键词：干气密封；泵；应用；综述

中图分类号：TB42 文献标识码：A 文章编号：1006－0316（2007）07－0006－03

Developments of dry gas sealing technology for pumps

JIN Xing-qian ，SONG Peng-yun

（Faculty of chemical engineering ，Kunming university of science and technology ，Kunming 650224，China ） Abstract: Dry gas sealing technology has already widely used in high speed fluid machines ，such as centrifugal compressors ，and is paid more and more attention to applications in low speed facilities such as pumps and agitators. This paper presents a review as to the research ，development and applications of dry gas sealing technology for pumps ，in which the seal configurations ，face grooves ，arrangements ，successful cases applied to petrochemicals ，typical dry gas seals for pumps from some famous seal companies are also introduced. Key words: dry gas seal ；pump ；application ；reviews

干气密封技术在离心式压缩机等高速流体机械上已获得了广泛应用，在泵、反应釜等低转速设备上的应用开始引起重视。对于泵用干气密封，影响密封效果的主要因素是密封装置的设计和安装[1]。

干气密封的工作原理如图1所示，工作时，密封环端面所开的浅槽将密封气体沿周向吸入，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，压力升高后就造成弹性安装的密封端面分离形成要求的气膜。稳定运行时，密封的闭合力F c 等于端面间气膜的开启力F o ，端面维持在一个较小的平衡间隙（1～5μm ）下运转，形成稳定气膜[2]。

1 泵用干气密封常见的结构和布置方式

杨惠霞等于2005年就泵用干气密封技术进展进行了综述，介绍了不同工况下密封的3种典型布置方式[3]。

目前，泵用干气密封常用的结构和布置方式有四种，外装式单密封、串联式干气密封、外压式双

端面密封、内压式双端面密封，见表1。

图1 工作原理

2 泵用干气密封理论及设计

表1 泵用干气密封典型结构和运行工况

气体被压缩，压力升高

转向

气体沿周向被泵吸到中心

F 0

p i

p i

布置方式

工作介质工作压力（MPa ）工作温度（℃） 转速（r/min ） 效 果

外装式单密封（图2[4]

）

95%

硝酸常压 66 1850

澳大利亚某化工

厂，安全运行5年串联式干气密

封（图3[5]

）水真空

环境 温度

3600

美国一家管道公司，成功运行3年

外压式双端面密封（图4[3]

）

乙烯

7.58 93 2400

瑞士某化工公司

运行3年 内压式双端面密封（图5[5]）苯、

甲苯

20.1 149 1800

欧洲某大型化工

公司成功应用2年

机械 2007年第7期 总第34卷 综述 ·7·

1968年John Crane 公司Gardner 研制并试验出圆弧面螺旋槽非接触式机械密封[6]。1979年Gabriel 做出平面对数螺旋槽气体润滑机械密封[7]。20世纪七、八十年代，John Crane 公司研制了泵用2800和2800E 系列干运转气体润滑机械密封[7]。

图2 外装式单密封 图3 串联式干气密封

图4 外压式双端面密封 图5 内压式双端面密封

1988～1990年石油大学顾永泉、王建荣等首先研制并试验了泵入式圆弧槽气体润滑机械密封。1992年美国John Crane 公司获美国双向气体润滑机械密封专利，德国博格曼公司诺索维奇和蔡斯等研制了DGS 型中间环圆弧槽气体润滑机械密封和径向直线槽、倒T 形、V 形槽和交叉圆弧槽等槽型的气体润滑机械密封，都可用于泵用干气密封；1995年美国杜拉密泰列克公司生产了泵用圆弧槽气体润滑机械密封，可用作零逸出密封[8]

。

1996年，Pecht 通过实验室实验和现场实验，对螺旋槽干气密封系统进行了研究，认为干气密封可以在烃类介质中使用，并且干气密封可以适应恶劣的工作条件，可以满足低泄漏、低扭矩的要求，并且可以长周期运行（1年10个月~2年），为烯、烃泵的密封提供了理论和实验依据[9]。

1998年Douglas Volden 和James P Netzel 对化工泵用干气密封进行研究，他们指出干气密封是目前最先进、最可靠、最环保的机械密封方式。该密封方式可以用在非常复杂的工况下，如高参数（高压、高速、高温、大直径）、高性能（干运转、零泄漏、无油润滑、浆液）。并且设计、开发了泵用干气密封系统，将该系统应用与某化工厂，运行稳定，非常具有进行性[10]。

2002年郝木明等人对泵用零逸出非接触式机械密封进行了研究，讨论了转子泵用干气密封的工作原理和技术优势，简要介绍了转子泵干气密封的使用条件及范围[11]。

2003郭杰等借助流体动压润滑理论，结合高速泵具体的工艺条件，研制开发了非接触式机械密封，并利用先进的精密加工工艺，加工出了工业应用密封产品。采用有限单元法对非接触式机械密封进行了理论分析，在多功能高参数密封实验装置上对其进行了性能研究工作，充分证明了新型非接触式机械密封在工况范围内具有良好的密封性能和抗干扰能力。并且把自主研制开发的新型非接触式机械密封应用到高速泵上，并一次性成功[9]。

赵亮通过对John Crane 公司的2800型机械密封的生产现场应用实验，测得了实际应用的一些主要性能参数并与理论值对照，证实了这种密封在转速较低的泵上应用是合适的，各项指标均优于现在正广泛使用的普通型机械密封[12]。

国内泵用干气密封技术应用情况，见表2。

3 泵用干气密封的典型产品[20]

20世纪90年代以来，世界各著名密封公司相继开发出泵用干气密封技术系列产品，其性能使用范围和典型端面结构见表3和图6。

图6 常见泵用干气密封的槽

4 结束语

经过多年的发展，泵用干气密封技术已经取得了很大的进步，在某些工况下获得了成功应用，但由于泵的运转速度较低，气体的流体动压效应较弱，提高泵用干气密封的稳定性和可靠性等方面有许多工作要做，另外，研究和设计可靠而价廉的泵用干气密封产品是广大用户所迫切期待的。

密封气

大气侧

介质侧

大气侧

介

质侧

·8·综述机械2007年第7期 总第34卷

表2 国内泵用干气密封技术应用情况

表3 泵用干气密封的典型产品

工况

公司产品型号槽型结构

压力（MPa）温度（℃）速度(m/s)

John Crane

2800

2800MB

2800E

2800EX

2800HP

285

螺旋槽

双端面

波纹管

双端面

双端面

双端面

波纹管

≤2.1

真空～1.8

≤1.6

≤1.6

≤4.1

≤2.0

-40～260

-40～260

-40～260

-40～260

-40～260

-201～30

≤25

≤30

≤25

≤25

≤25

≤25

Burgman Cartex-GSD

CGS

GSO-D

RC-GSD

MFL85GS

MTEX-GSD

MFLC-GS

V型槽

U型槽

串联集装式

单端面

双端面

串联集装式

单波纹管

金属波纹管

单、双端面

≤1.3

≤2.5

≤1.0

≤2.5

≤1.6

≤1.6

≤15

-20～200

-20～260

-20～200

-20～200

-200～300

-40～300

-196～300

≤16

≤25

≤16

≤25

≤15

≤20

≤50

EG&G Sealol 1010型螺旋槽

直线槽

单端面

串联结构

≤1.9 -40～260 ≤30

Flowserve Coporation GF－200 波型面

圆弧槽

T型槽

单端面

双端面

串联结构

≤3.45 -40～260 ≤25

参考文献：

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工况

单位泵的类型槽型结构

压力(MPa)温度(℃)转速(r/min)

介质经济性

中国石化安庆分公司[13] G3101A/B 螺旋槽双端面 2.0 50 2000 液氨备件费用及维护费

大大降低

中国石化齐鲁分公司[14] 100Y-60A 螺旋槽双端面0.7 20 2900

苯、甲苯每年节约资金1.4万中石油吉林石化公司[13] SK-301真空泵螺旋槽双端面0.3～0.5 2000

乙烯、丙烯带来良好的经济效益中国石油扬子石化[16] GA-601 螺旋槽串联集装0.1～0.2 150 3000 二甲苯带来良好的经济效益黑龙江石化[17]热煤泵P403 螺旋槽双端面 2.5 240 导热油节约资金12万/年

中国石油吉林石化公司[18] P102A/B 螺旋槽双端面0.5～0.6 1901480 液态烃每年节约电量103968KW·h

中石化齐鲁分公司[19] 80Y-100×2 螺旋槽双端面0.7 25 2975

液化气带来了良好的经济效益

浅谈泵用双重机械密封与泵用干气密封的选型对比

浅谈泵用双重机械密封与泵用干气密封的选型对比 【摘要】通过对神华某煤化工项目净化装置主洗泵密封的选型方案的对比，分析泵用双重机械密封与泵用干气密封的特点，比较两种密封形式的优缺点，通过分析比较发现：两者密封形式均没有绝对的优势。干气密封在公用工程条件稳定，装置运行稳定的场合具有一定优势；双重机械密封在新建、改建项目具有一定优势。 【关键词】泵双重机械密封干气密封对比 在煤制油化工装置中，存在许多有毒、有害、易燃、易爆介质，如甲醇、乙烯、硫化氢一氧化碳、轻烃等。机泵输送此类介质对密封要求较高，按照现代的管理要求，不允许泄露。目前，使用技术一般有三类，采用无泄漏泵如屏蔽泵、磁力泵、隔膜泵等，对于必须使用离心泵时，采用双重机械密封或干气密封。基本上大部分适用双封的场合都可以使用干气密封，在技术上来讲都是可行的。那么双重密封与干气密封，哪个更好，常常困扰许多使用者。本文以神华某煤化工项目净化装置煤化工净化装置主洗泵为例，对双重密封和干气密封进行一下简单的对比，希望能为更多在此领域的用户提供选择的参考。 1 机械密封 1.1 机械密封原理 机械密封的基本概念。 机械密封是指由至少一对垂直于旋转轴线的端面在流体压力和补偿机构弹力（或磁力）的作用下以及辅助密封的配合下保持贴合并相对滑动而构成的防止流体泄漏的装置。 机械密封主要有以下四类部件组成。主要密封件：1静环、2动环；辅助密封件：6旋转辅助密封圈、8静止辅助密封圈；压紧件：3弹簧；传动件：4弹箕座及5键或固定螺钉，7防转销、9压盖。 机械密封中流体可能泄漏的途径有如图1中的A、B、C、D四个通道。C、D泄漏通道分别是静止环与压盖、压盖与壳体之间的密封，二者均属静密封。B 通道是旋转环与轴之间的密封，当端面摩擦磨损后，它仅仅能追随补偿环沿轴向作微量的移动，实际上仍然是一个相对静密封。因此，这些泄漏通道相对来说比较容易封堵。静密封元件最常用的有橡胶O形圈或聚四氟乙烯V形圈，而作为补偿环的旋转环或静止环辅助密封，有时采用兼备弹性元件功能的橡胶、聚四氟乙烯或金属波纹管的结构.A通道则是旋转环与静止环的端面彼此贴合作相对滑动的动密封，它是机械密封装置中的主密封，也是决定机械密封性能和寿命的关键。

干气密封类型及介绍

干气密封 一干气密封选型： 干气密封具有很强的适应性。根据压缩机的工艺参数和介质成分，采用鼎名公司的 TMO2D型串联式干气密封。TMO2D型是串联式带中间迷宫进气的干气密封，适用于介质为易燃易爆的气体，不允许介质气体泄漏到大气中，同时也不允许其它气体进入机组内的气体工况。 二干气密封的原理： 典型的干气密封结构是由静环、动环组件、副密封O形圈、静密封、弹簧和弹簧座（腔体）等组成。静环的材质为碳，动环组件的材质为硬质合金，轴套、推环、弹簧座、锁紧套材质为不锈钢，O型圈为氟橡胶，定位环为PTFE。 密封的核心技术为与静环表面配合的动环级组件表面上加工的一系列的螺旋槽，螺旋槽可以分为以下几个区域：螺旋槽、反向螺旋槽、密封堰、和坝。如下： 干气密封运转时，动环的旋向为逆时针。气体被向内送到螺旋槽的根部，根部以外的无槽区称为密封堰。密封堰对气体的流动产生阻力，增加气体的膜压力。使动环和静环分开，产生一微小间隙，所以干气密封是非接触式密封。反向螺旋槽对气体进一步起到增压作用，增加了气体的膜厚度。 三密封设计方案 密封结构 河南开祥化工有限公司甲醇装置氨冷冻压缩机采用TMO2D型干气密封，密封方案结构简图如下： 密封工作原理简介： 1.一级密封进气（A路）：采用压缩机出口介质气或新氢，大部分气体通过前置 迷宫进入机内，阻止机内的介质气扩散污染一级密封摩擦副的端面，少量气体经一级密封磨擦的端面泄漏至放火腔C。 2.二级密封气（B路）：二级进气采用氮气。在部分气体通过中间迷宫进入放火 腔C，它阻止一级密封泄漏出的介质气体进入二级密封面并泄漏大气，少量气体经二级密封摩擦副的端面泄漏至放空腔C。 3.放火线（C路）：火炬气的主要成分是一级密封泄漏的介质和在部分的二级氮气。 放火炬的目的是考虑工艺气排放的安全性和环保的要求。 高点放空（S路）：从二级密封泄漏出的是没有任何危险氮气，随部分隔离气高点放空。

干气密封操作规程

干气密封操作规程 干气密封作为精密，贵重的设备附件，操作过程中，必须加强责任心，并精心操作方能使其处于完好状态。采用自产保护氮气操作注意事项如下 一、干气密封说明 二、操作细则 1.启动前先确认干气机械密封氮气瓶压力必须满足≥ 2.0MPa，同时备用氮气钢 瓶应当是满瓶。 2.检查氮气钢瓶减压阀是否完好，氮气密封气连接管线是否完好无泄漏。 3.检查氮气仪表箱内的压力表，流量计，调节阀是否完好。 4.启动循环泵前将氮气控制箱内压力调节阀压力调至0.7MPa之间，同时将氮 气钢瓶出口压力表与氮气控制箱内的调节阀后压力表进行对比，如偏差较大应进行校对或更换新表。 5.检查并确认氮气流量计后端的压力表是否完好，指示读数是否准确，同时再 与压力调节阀上的压力表进行对比，并定期进行校验。 6.调节氨气控制箱内的流量计调节阀，确保保护气流量充足，（理论上轴径小 于25mm的单端面干气密封的保护气流量应小于0.5~1.33L/min(0.03~0.08m 3/h)氮气不能过小，将会造成免气气量不足，分不开密封端面，造成密封端面损坏;密封气流量也不要过大，以免泵运行起来后造成进入系统的气量过多，形成气蚀现象或空管现象。 7.启动循环泵之前，开启10分钟干气密封氮气。（目的，确保干气密封的密封 面被气压吹起分离，防止密封面磨损），再向泵内灌料，让泵内先充满物料，打开自循环阀门，再启动泵，待泵运行稳定后，再开M702进料泵，并慢慢关闭自循环阀门。 8.泵密封气电接点压力开关已经设定在0.5MPa，如果系统氮气压力低于 0.5MPa，循环泵P704将自行停泵，压力高于0.5MPa时，才可以接通压力开 1

干气密封拆装方法浅析

干气密封拆装方法浅析 樊鹏德 摘要：本文阐述了干气密封的工作原理及其在煤化工装置中的应用，重点对干气密封的拆卸和安装方 法进行了详细的说明，通过结合2014年烯烃丙烯装置烃压缩机组的检修，对干气密封的拆装方法进行总结 归纳，为以后的检修工作提供参考。 关键词：干气密封；动环；静环；螺旋槽 1.前言 离心压缩机广泛地用于煤化工装置的多种工艺流程中，离心压缩机由转子和静子两部分 组成，在动静部分之间存在间隙。为了防止工艺气体沿压缩机壳体与旋转轴之间的间隙外漏 至大气中，须采用各种轴端密封装置，阻止气体的泄露。干气密封是较为常用的轴端密封， 被应用于煤化工装置多台离心压缩机中，压缩机大修或中修时干气密封的拆装是一项关键的 工序。 2.干气密封工作原理 干气密封由旋转动环、静环、弹簧、密封圈、弹簧座和轴套组成，在旋转动环密封面 上加工出特殊形状的流体动压槽，如螺旋槽、圆弧槽、T形槽等，槽深一般在6 ～ 10μm 之间。表面进行研磨和抛光处理。干气密封内部结构如图1所示，动环图2所示，被固定在 旋转轴上，当压缩机轴旋转时动环也跟着一起旋转，此时动环端面上的螺旋槽将外径处的密 封气体吸入，沿着外沿向内运动。而密封坝节制气体流向中心，于是气体被压缩，压力升高， 在槽根处形成高压区。端面气膜压力形成开启力，静环密封端面被推开，流动的气体使动环 和静环之间形成一层很薄的气膜。气膜既能润滑密封表面还能阻止工艺气体泄漏。 图1.干气密封内部结构 图2.干气密封动环 图

干气密封稳定运转时，开启力与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。如果出现某些扰动因素使密封间隙减小，此时由螺旋槽产生的气膜压力将增大，引起开启力增大，而闭合力不变，密封间隙将增大，直到恢复平衡为止；反之，如果出现某些扰动因素使密封间隙增大，此时由螺旋槽产生的气膜压力将减小，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，如此周而复始运行，受力变化如图3所示。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。 图3.干气密封动静环受力变化 3.干气密封的应用 干气密封被广泛应用于石油化工行业的大型离心压缩机中，煤化工装置的多台离心压缩机中都使用干气密封，如合成气压缩机、丙烯压缩机，烃压缩机，脱乙烷塔压缩机等。丙烯装置烃压缩机组高、低压缸采用由 John Grane制造的两级串联干气密封，2010年8月投入使用，至2014年5月运行达到45个月，未出现任何异常。2014年5月对高、低压缸干气密封进行下线检查，各干气密封外观检查完好。之后，高压缸更换备用干气密封，低压缸的干气密封继续使用，安装后高、低压缸4台干气密封均试车运行正常。

干气密封的特性及主要工作原理

干气密封的特性及主要工作原理 一、干气密封概述 早在20世纪60年代末期，奠定在气体动压轴承应用的基础上，干气密封发展起来，并成为一种全新的非接触式密封。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性运行。最初，采用干气密封形式，主要为了改善高速离心压缩机的轴封问题。由于密封采取非接触性的运行方式，因此其密封的摩擦副材料基本不会受到PV值的任何影响，尤其在高压设备、高速设备中应用，具有良好前景。随着我国密封技术的飞速发展，再加上干气密封的广泛应用，彻底解决了困扰高速离心压缩机运行中的轴封问题，密封使用寿命及性能都得到了很大提高，为机组稳定，长周期运行提供了保证，因此该技术的应用范围进一步扩大，凡使用机械密封的场合均可采用干气密封。 干气密封图 二、干气密封与机械密封性能比较

机械密封是一种传统的密封型式，其特点是密封结构简单，技术成熟，加工精度要求不太高。其缺点是泄漏率高，故障频发。 干气密封是目前最先进的一种非接触密封型式，与传统的机械密封形式相比较，采用干气密封技术，主要具备以下优势： 1)采用干气密封技术，可有效提高密封的质量与使用时间，确保设备安全、可靠、稳定运行。 2)采用干气密封技术，能源消耗较小。 3)干气密封技术应用到的辅助系统较为可靠，操作简单，在使用过程中不需要任何维护手段。 4)采用干气密封技术，泄漏量较少，应用效果良好。 三、干气密封工作原理 一般来讲，典型的干气密封技术，包含了静环、动环(旋转环)、副密封O 形圈、静密封、弹簧和弹簧座等。静环位于弹簧座内，用副密封O形圈密封。弹簧在密封无负荷状态下使静环与固定在轴上动环(旋转环)配合。 这类密封与机械密封的区别在于，它是一种气膜润滑的流体动、静压相结合的非接触式机械密封。动环与静环配合表面具有很高的平面度和光洁度，通常在动环表面上加工有一系列的特种槽。随着转动，气体被向内泵送到槽的根部，根部以外的无槽区称为密封坝。密封坝对气体流动产生阻力作用，增加气体膜压力。配合表面之间产生的压力，使静环表面与动环脱离，保持一个很小的间隙。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。在有效确保动力平衡的基础上，密封中产生的作用力状况。 闭合力Fc，即弹簧力与气体压力之间的总和。其中，开启力Fo通过端面之间分布的压力，对端面的面积形成积分。在平衡状态下，Fc=Fo;其中运行的间隙约3微米。如果由于受到干扰作用，造成密封的间隙逐渐降低，此时端面之间的压力就会有所升高，此时Fc>Fo，端面之间的间隙也会有所降低，则密封就会达到一种全新平衡状态。通过该机制的运行，可在动环组件与静环组件之间形成较

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

干气密封系统介绍

干气密封系统： (1)简介 干气密封是一种气膜润滑的流体动、静压结合型非接触式机械密封，主要应用于天然气管线、炼油、石油化工、化工等行业的透平压缩机、透平膨胀机等旋转机械。干气密封最早是由螺旋槽气体轴承转化而来的，和其他机械密封相比，其主要区别是在旋转环或静止环端面上(或者同时在这两个端面上)刻有浅槽，当密封运转时，在密封端面形成气膜，使之脱离接触，因而端面几乎无磨损。其可靠性高，使用寿命长，密封气泄漏量小，功耗极低，工艺回路无油污染，工艺气也不污染润滑油系统。 (2)工艺流程及说明 (a)氮气流程 氮气从氮气罐引出经粗滤器与精滤器，过滤精度达到1u后分为四路。 两路前置密封气(缓冲气)：一路经孔板进入高压端密封腔，另一路经孔板进入低压端密封腔。进入前置密封腔体内氮气主要是防止机体内介质气污染密封端面，用孔板控制氮气消耗量。两路主密封气：一路经流量计进入高压端主密封腔，另一路经流量计进入低压端主密封腔。压缩机运转时，依靠刻在动环上螺旋槽的泵送作用，打开密封端面并起润滑、冷却作用。一套主密封氮气正常消耗量≤1NM3／h。 (b)仪表风流程 仪表风从装置仪表风管网引出经过滤器，过滤到3u精度后，至干气密封柜，作为隔离气。两路后置密封气(隔离气)：一路经孔板进入低压端后置密封腔，另一路经孔板进入高压端后置密封腔。进入后置密封腔体内仪表风主要是防止润滑油污染密封端面，用孔板控制仪表风消耗量。 (3)报警联锁说明 主密封气与前置缓冲气压差正常值：≥0.3Mpa；低报：0.1Mpa；低低报：0.05Mpa。 (4)操作规程 干气密封投用: (a)运行前要对管路进行彻底吹扫，防止管内焊渣等杂质进入、密封腔，清洁度lu，并将所有阀门关闭，处于待命状态。 (b)在机组油运前至少十分钟，必须先通后置隔离气，且在机组运行中不可中断，在机组进气前，投用缓冲气，当机组进气后，前置密封气压力应比平衡管处压力高0.05 Mpa。 (c)开机前必须投用主密封气。 干气密封停用: (a)压缩机停车后需降低润滑油总管压力防止润滑油进入密封腔，造成密封损坏。 (b)压缩机正常停车后，缓冲气及主密封气不能立即停用，须等机体内无压力后，且介质气置换完全后，才可停用。 (c)压缩机正常停车后，后置密封隔离气必须在润滑油循环停止十分钟后，才可关闭。 精密流量计投用: 投用顺序：流量计副线阀开—流量计下游阀开一流量计上游阀开一流量计副线阀关(5)日常操作要求 过滤器差压是测量粗过滤器与精过滤器是否堵塞，差压为60Kpa报警，此时需更换过滤器芯；更换前应先打开另一路过滤器前后的阀门，再关闭己堵过滤器前后的阀门，放空后既可更换。 (6)干气密封事故处理 停氮气：则干气密封停机联锁动作，按紧急停气压机组处理。

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

干气密封操作法(2010.9.28)

C4102干气密封操作 一、干气密封系統的吹扫 1、检修完后在投用前一定要用氮气吹扫干气密封管线，为了保证足够的吹扫气体流量， 吹扫前要折流量孔板(回装时要注意孔板流向)和干气密封管与机壳的连接法兰后进行吹扫，必要时可进行管线爆破吹扫，吹扫干净后管线复位。 2、吹扫前拆开的进机体法兰口一定要用干净胶布封扎好，防止杂质进入干气密封。 3、所有氮气系统在投用前，要进行排液操作，将导淋阀打开排放30分钟左右，以防止 氮气带液进入到干气密封系统。 二、主密封的静压试验 1、检修完的机组，从主密封气引入4.0MPa氮气缓慢充压到1.0MPa做静态密封 试验，控制PDIC4786主密封平衡管差压30kpa至60KPa（付线要求全关）， 将机体放空阀关闭，并将干气密封泄漏气到火炬的管线阀门前法兰拆开（这 样才能保证后路畅通），同时，关闭二级密封氮气压力PIA4790。观察泄漏量 与原厂实验报告上的实验数据进行比较。(若需泄压要缓慢，不能超过 2MPa/min)。实验完毕后将管线拆开部位恢复投用。 注：在有润滑油运行的时候，隔离氮（PIA4780）绝对不能关闭（以防止润滑 油窜入干气密封）。停用润滑油系统后20分钟，才能关闭隔离氮。 三、干气密封系统低压气密 1、在进行主密封的静压试验时同步进行干气密封系统气密。 2、联系仪表投用有关的设备。 3、对所有干气密封管线、法兰、仪表表头、排空线、仪表引线、所有接头等进 行全面气密。 三、投用干气密封系统 1、干气密封必须通入干燥、清洁并经过滤的气体(过滤精度5um)。所用气体的温 度不能低于它们各自的露点温度。(要求控制在98℃以上) 2、干气密封管线保温完好，伴热蒸汽畅通，干气密封电加热器投用，保证密封气 温度要大于其露点温度。 注：因为电加热器有自动保护功能，到达一定的温度后会自停，外操检查现场指示 灯，发现停运要及时投用，内操监控好电加热器温度，发现不加热时，及时通知外 操检查电加热器运行情况，保证电加热器的正常使用。 3、检修完的机组，从主密封气引入4.0MPa氮气控制PDIC4786主密封平衡管差压 60KPa（付线要求全关），并将机体放空阀打开，手动启动增压泵后，一级密封 进气量PDIA4784、4785的压差为35KPa(9－140KPa之间)。 注：氮气分子量比氢气大，在孔板前后压差相同时，氮气工况的差压变送器体 积流量要小得多，约为氢气工况的三分之一。 4、一级密封泄漏量PDIA4793、4794正常范围值是在0～38KPa。 注：一级密封泄漏PDIA4793、4794孔板前压力≥350KPa时，爆破片会被击 穿。 四、投用二级密封氮和隔离氮 1、引入1.0MPa氮气入仪表控制盘，投用一组过滤器。从过滤器底部排液吹扫 干静后关放空伐。 2、PIA4780数值为70KPa，数值可以在±10%范围波动(异常情况可增大，但不能

干气密封工作原理

干气密封工作原理及结构布置 山东省东营市油田分公司油气集输总厂东营压气站　王玉军 [摘　要]详尽阐述了干气密封的工作原理,端面结构。指出根据现场实际工况及环境保护法要求,可分别采用的三种 典型布置,以及干气密封在使用时的维护,为用户在干气密封选择上提供指导。[关键词]机械密封　干气密封　螺旋槽　零泄漏　零溢出 作为一种非接触式机械密封,干气密封以其使用寿命长、无泄漏、节能、环保、运行维护费用低等一系列技术优势,逐渐在石油、化工以及冶金等工业的大型离心式压缩机和转子泵上得到广泛应用[1-2]。本文主要论述了干气密封,特别是螺旋槽干气密封的工作原理,结构特征以及使用时的维护,可为用户在干气密封选择、使用及维护方面提供借鉴。 1、工作原理 干气密封是基于现代流体动压润滑理论的一种新型非接触式气膜密封。气膜密封动环或静环端面上通常开出微米级流槽,主要依靠端面相对运转产生的流体动压效应在两端面间形成流体动压力来平衡闭合力,实现密封端面非接触运转。工程实际中使用较为广泛的流槽形式有雷列台阶式、斜平面式和螺旋槽面式, 其中尤以螺旋槽面式密封性能最佳。 螺旋槽干气密封工作原理如图1所示。动环端面上开有螺旋槽,整个端面分为槽区、台区和坝区。槽区主要提供必需的流体动压力,坝区主要阻挡气体向内侧流动以实现气体被压缩形成动压效应,增大气膜刚度,还可在密封停车时起密封作用。干气密封工作原理为:当动环按图示逆时针方向旋转时,由于粘性作用气体以速度V 进入螺旋槽;速度V 可分解为垂直于螺旋槽速度和与螺旋槽相切速度,其中主要提供流体动压力,而气流以速度运动到坝区后被压缩体积减小压力升高使密封面打开,从而实现非接触运转。干气密封正常工作时,端面间气膜一方面提供开启力来平衡闭合力,另一方面可起润滑冷却作用,因而省去复杂的封油系统 。图示干气密封为泵入式(气体从上游向下游流动)结构。 理想设计工况下,密封端面气膜开启力等于闭合力(密封介 质压力和弹簧力)。若密封受到外界扰动端面间隙减小,则流体动压效应增强,开启力大于闭合力,密封增大间隙重新恢复原来工作状态;反之,如果在外界干扰下间隙增大,则流体动压效果减弱,开启力小于闭合力,密封减小间隙并恢复到设计工作状态。如果设计合理,密封受到外界扰动可以自行恢复到原来工作状态,可见螺旋槽干气密封对外界扰动不敏感。 2、典型端面 近年来,国内外学者对螺旋槽干气密封端面结构形式作了 大量研究工作,以期能从结构形式改变来改善密封性能,其研究主要集中于如图2所示的螺旋槽及其组合结构形式[3-4]。 图2中黑色部分为螺旋槽。图2a 为外径侧开槽泵入式结构,当密封环逆时针旋转时,外径侧高压阻塞气体被泵入到端面间并形成一层稳定气膜从而使端面分离,阻塞气体既可润滑密封表面,又可防止工艺气体向外径侧泄漏。 图2b 为内径侧开槽泵出式结构,当端面顺时针旋转时,端面螺旋槽像一个个小容积泵一样,可将内径低压流体泵送到外径高压侧,从而实现工艺流体零泄漏或零逸出。 图2c 与图2a 不同之处在于密封坝上设置均匀分布的节流孔。节流孔可以将开槽环背面高压流体引入密封端面间,利用高压流体在密封端面间形成的静压效应提高端面气膜承载能力并增大气膜刚度。 图2d 所示密封环中间开槽,内外径侧均设置密封坝。其特点是可以实现端面双向旋转:当密封环顺时针旋转时就像图2b 所示螺旋槽泵出式结构,而当密封环逆时针旋转时就如图2a 中所示螺旋槽泵入式结构。内外径侧密封坝既可减少工艺气体泄漏,又可增大气膜刚度。 此外,还有Y 形槽和人字形槽等组合结构以及内外径开槽中间设置密封坝等多种结构形式。通常,通过在密封端面设计不同形式流槽以期改善端面流体流动状况,增强气体动压效应,促进端面热循环,保证密封动力学稳定性及挠性安装环具有良好追随性,从而获得性能优越并能适应特殊工况的密封端面结构。 3、结构布置 螺旋槽干气密封结构布置主要取决于密封工况条件(包括被密封气体组分、压力、温度,轴的转速等)、安全性以及环保要 — 072—

干气密封及控制系统使用说明书

干气密封及控制系统使用说明书 四川日机密封件有限公司 2007年12月

目录 一．干气密封概述 (2) 二．干气密封结构说明 (5) 三．干气密封控制系统说明 (7) 四．干气密封的安装与拆卸 (12) 五．干气密封的操作与维护 (17) 六．干气密封装运及存放 (19) 附图一：干气密封装配图CW（驱动端） 附图二：干气密封装配图CCW（非驱端） 附图三：干气密封控制系统P＆I图 附图四：装拆工具总图CW(驱动端) 附图五：装拆工具总图CCW（非驱端） 附图六：装拆步骤示意图 一、干气密封概述

干气密封是一种新型的非接触式轴封。它是六十年代末期以气体润滑轴承的概念为基础发展起来的，其中以螺旋槽密封最为典型。经过数年的研究，美国约翰·克兰公司率先推出干气密封产品并投入工业使用。它适合于任何输送气体的系统，目前在我国的石化、炼油、化工、制药等行业的引进装置中越来越多的得到使用。实践表明，干气密封在很多方面都优越于普通接触式机械密封，由于其属于非接触式密封，基本上不受PV值的限制。与普通接触式机械密封相比，它更适合作为高速高压下的大型离心压缩机的轴封。而且它不需要密封润滑油，其所需的气体控制系统比接触式密封的油系统要简单得多。干气密封的出现，是密封技术的一次革命，它改变了传统的密封观念，将干气密封技术和阻塞密封原理有机结合，“用气封液或气封气”的新观念替代传统的“液封气或液封液”观念，可保证任何密封介质实现零逸出，这就使得其在泵用轴封领域也将有广泛的应用前景。 与普通接触式机械密封相比，干气密封有以下主要优点： 省去了密封油系统及用于驱动密封油系统运转的附加功率负荷。 大大减少了计划外维修费用和生产停车。 避免了工艺气体被油污染的可能性。 密封气体泄漏量小。 维护费用低，经济实用性好。 密封驱动功率消耗小。 密封寿命长，运行可靠。 1、干气密封工作原理 与普通机械密封相比，干气密封在结构上基本相同。其重要区别在于，干气密封其中的一个密封环上面加工有均匀分布的浅槽。运转时进入浅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运行，实现密封。 下面以典型的螺旋槽干气密封为例作简单说明 图1所示是密封端面的示意图，密封面上加工有一定数量的螺旋槽，其深度在

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/6b7532837.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：

串联式干气密封使用说明书

串联式干气密封使用说明 1．干气密封结构说明 该干气密封为串联式结构，第一级为平衡型机械密封，第二级为干气密封，密封介质为干净氮气，氮气压力为0.5MPa左右。由于干气密封端面上加工有螺旋型动压槽，只允许单向旋转，因此，该密封的旋转方向必须与干气密封装配图上标注的旋向一致。 正常情况下，机械密封作为主密封起作用，干气密封为辅助密封。干气密封主要有以下作用： a)提高主密封的背压，防止端面汽化、减小密封面的磨损，极大地延长了主密封的使用寿命； b)当主密封失效时，干气密封可以起到备用密封的作用，防止意外事故的发生； c)主密封泄漏出的气体随氮气排入火炬，防止危险气体直接进入大气，消除了安全隐患同时 起到环保的作用。 2．干气密封泄漏标准 转速（r/min）氮气压力（MPa）干气密封泄漏量（m3/h） 00.5≤0.05 95000.5≤0.15 3．干气密封的运输、存放及安装 3.1包装及运输 密封到货后检查注意事项： a)检查外包装是否有明显损坏痕迹。 b)打开包装，不要损坏或丢失单独提供的部件。 c)按照装箱单进行清点，如果发现部件损坏或丢失，请与公司联系。 3.2干气密封存放 3.2.1应避免直接暴露在强烈的阳光下以及加热的环境中。 3.2.2应避免置放于臭氧或紫外线下。 3.2.3应避免置放于容易使弹性橡胶圈老化的场合。 3.2.4应避免置于潮湿或者灰尘严重的环境下。 以下几种情况，必须对干气密封进行检查： a）密封存放时间超过3年。 b）密封包装发生破损。 c）干气密封受到外力的碰撞。 3.3密封安装前的准备工作：检查泵体安装密封相关部位： 3.3.1轴肩倒角（倒角30°x2mm） 3.3.2轴的轴向串量及径向跳动。 3.3.3相配合的密封腔表面情况。 3.3.4安装干气密封处轴的表面情况。

干气密封使用注意事项

不能反压； 干气密封是利用下游泵送原理，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，在坝的阻挡作用下形成气膜，打开密封端面。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。 （干气密封投用时先投一级密封气，后投二级密封气，停干气密封时，先停二级密封气，后停一级密封气；压缩机开停车N2置换时，要求密封气调节阀后压力高于压缩机缸体压力。） 密封气不能带颗粒； 密封端面打开间隙很小，一般为3微米左右，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。 （压缩机置换时，要求投用干气密封，一般一二级都投用，防止未经过滤的压缩机内气体带颗粒进入干气密封端面，开车时损坏端面。） 密封气不能带液体； 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。 （油系统开车时，要先投用后置隔离气，一般要求20分钟以上，才可以建立油循环。停止油循环时，要求后置隔离气继续运行20分钟

以上，防止润滑油进入干气密封，损坏干气密封或者影响使用寿命。） 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危害，但在同等条件下，双向旋转的端面产生的气膜刚度小，抗干扰能力差。 （一般压缩机进出口都有快开阀门，停机后，阀门迅速打开均压，防止压差大，压缩机反转，损坏干气密封。尤其两端以上压缩的，二段入口带有气液分离器或者缓冲罐的压缩机，缓冲罐容积较大，可储存一定量的压力比一段入口较高的气体） 干气密封监控、连锁： 连锁启动： 低压缸低压端一级密封泄漏量正常≥5 Nm3/h 低压缸高压端一级密封泄漏量正常≥5 Nm3/h 一级密封与低压缸平衡管或放火炬线差压正常≥0.1 MPa 高压缸高压端一级密封泄漏量正常≥5 Nm3/h 高压缸低压端一级密封泄漏量正常≥5 Nm3/h 一级密封气与高压缸平衡管差压正常≥0.1 MPa 连锁停车： 低压缸低压端一级密封泄漏量大≥13 Nm3/h 低压缸高压端一级密封泄漏量大≥13 Nm3/h

干气密封在离心泵上的应用(发)

干气密封在离心泵上的应用 陆金来 （中国石化上海石油化工股份有限公司炼油部，上海浦东新区，邮编：200137） 摘要： 我公司的P-6201脱丁烷塔顶回流泵是中压加氢装置的关键设备，泵腔介质为轻烃，其中含有30%的硫化氢。硫化氢属于强烈，易燃、易爆，一旦大量泄漏到环境中，将带来极大的安全隐患。由于介质中硫化氢含量较高，在使用及检修拆泵时容易造成环境污染以及对操作人员造成伤害。 P-6201采用的是单端接触式机械密封，使用寿命短。随着环保意识不断加强，对炼油装置的安全及可靠性要求越来越高。公司基于环保、安全、寿命等原因考虑，必须对这类高危泵进行改造。 关键词：干气密封，轻烃，串联式，压力梯度，汽化 Application of Dry Gas Seal on Centrifugal Pumps Lu Jinlai (Refinery Division, Sinopec Shanghai Branch, Pudong, Shanghai, Post Code:200137) Abstract: This dubutanizer reflux pump (itme no.: P-6201) is the core equipment of our company’s moderate hydrocracking unit. The processed fluid is light hydrogen containing 30% of hydrogen sulfide, which is deemed a strong neurotoxin, combustible and explosive. It will expose great danger to on-site personnel and environment once it leaks into atmosphere. Meanwhile, high concentration of hydrogen sulfide in the processed fluid may cause harm to people and environment pollution during maintenance. At the present time, mechanical seal used on P-6201 is a single face seal, which has short service life. As people’s concern for environment grows, requirement for the security and reliability of refinery utilities has been rigorously enforced. For the consideration of environment, safeness and long service life, the company is obliged to revamp the mechanical seals used on these pumps for hazardous fluids.

干气密封介绍

一、干气密封概述 早在20世纪60年代末期，奠定在气体动压轴承应用的基础上，干气密封发展起来，并成为一种全新的非接触式密封。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性运行。最初，采用干气密封形式，主要为了改善高速离心压缩机的轴封问题。由于密封采取非接触性的运行方式，因此其密封的摩擦副材料基本不会受到PV值的任何影响，尤其在高压设备、高速设备中应用，具有良好前景。随着我国密封技术的飞速发展，再加上干气密封的广泛应用，彻底解决了困扰高速离心压缩机运行中的轴封问题，密封使用寿命及性能都得到了很大提高，为机组稳定，长周期运行提供了保证，因此该技术的应用范围进一步扩大，凡使用机械密封的场合均可采用干气密封。 干气密封图 二、干气密封与机械密封性能比较 机械密封是一种传统的密封型式，其特点是密封结构简单，技术成熟，加工精度要求不太高。其缺点是泄漏率高，故障频发。 干气密封是目前最先进的一种非接触密封型式，与传统的机械密封形式相比较，采用干气密封技术，主要具备以下优势： 1)采用干气密封技术，可有效提高密封的质量与使用时间，确保设备安全、可靠、稳定运行。 2)采用干气密封技术，能源消耗 较小。

3)干气密封技术应用到的辅助系统较为可靠，操作简单，在使用过程中不需要任何维护手段。 4)采用干气密封技术，泄漏量较少，应用效果良好。 三、干气密封工作原理 一般来讲，典型的干气密封技术，包含了静环、动环(旋转环)、副密封O形圈、静密封、弹簧和弹簧座等。静环位于弹簧座内，用副密封O形圈密封。弹簧在密封无负荷状态下使静环与固定在轴上动环(旋转环)配合。 这类密封与机械密封的区别在于，它是一种气膜润滑的流体动、静压相结合的非接触式机械密封。动环与静环配合表面具有很高的平面度和光洁度，通常在动环表面上加工有一系列的特种槽。随着转动，气体被向内泵送到槽的根部，根部以外的无槽区称为密封坝。密封坝对气体流动产生阻力作用，增加气体膜压力。配合表面之间产生的压力，使静环表面与动环脱离，保持一个很小的间隙。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。在有效确保动力平衡的基础上，密封中产生的作用力状况。 闭合力Fc，即弹簧力与气体压力之间的总和。其中，开启力Fo通过端面之间分布的压力，对端面的面积形成积分。在平衡状态下，Fc=Fo;其中运行的间隙约3微米。如果由于受到干扰作用，造成密封的间隙逐渐降低，此时端面之间的压力就会有所升高，此时Fc>Fo，端面之间的间隙也会有所降低，则密封就会达到一种全新平衡状态。通过该机制的运行，可在动环组件与静环组件之间形成较为稳定的气体薄膜，在一定的动力条件下，可实现端面之间的平衡状态，同时由于彼此分离、没有接触，因此不容易造成磨损，极大延长使用寿命。 干气密封的结构形式根据被密封介质的不同、介质压力的不同及工作转速的不同又可分为单端面干气密封、双端面干气密封及串联式干气密封。 美国某公司从20世纪60年代末即开始研究干气密封技术，到80年代已经完全达到实用化的程度，目前有不少外国公司可生产此类密封，并一度垄断了我国干气密封市场。而现在随着我国一些民族工业的崛起，我国已生产出了处于国际领先水平的干气密封产品，并已在国内许多石油化工企业中得到推广应用。 四、影响干气密封的相关参数 有关干气密封技术的运行技能，主要集中于密封运行的稳定性及使用寿命方面。而气膜的厚度参数，将对干气密封的泄漏量产生直接影响，即在干气密封技术运用过程中，会在密封面形成诸多间隙。一般情况下，对干气密封的性能产生影响的主要参数为密封操作参数与密封结构参数两种形式。具体分析如下。 4.1 密封操作参数 1)密封直径、转速的影响作用。经大量实践表明，密封的直径作用越大，则转速越高;密封的环线速度越快，则干气密封形式产生的泄漏量就越多。 2)密封气压的影响作用。一般情况下，如果存在干气密封的工作间隙，则其中压力越大，发生气体泄漏的可能性就越大。 3)工作介质温度、粘度的影响作用。有关工作介质温度产生的影响作用，主要原因是考虑到温度的影响，直接作用到介质粘度中。随着介质粘度的增加，动压效应有所增强，且气膜的厚度加重，同时加大了密封间隙中阻力。这种情况下，不会对密封泄漏量产生过大影响。 4.2 密封结构参数 1)动压槽的形状。以流体力学理论为出发点，在干气密封技术的端面形成沟槽，无论是何种形状，都将受到动压效应影响。尤其在数螺旋槽中，产生极大流体动压效应，且作用在干气密封动压槽中，产生一定气膜刚度，利于密封稳定性的提高。 2)动压槽的深度。如果干气密封流体的动压槽深度和气膜厚度处于同一个量级，则干气密封的气膜刚度处于最大值。在实际应用过程中，一般将干气密封的动压槽控制在3微米～10微米的厚度。