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干气密封培训课件干气密封培训课件恒力集团恒力集团化工组化工组干气密封结构 单端面干气密封单端面干气密封单端面干气密封单端面干气密封用于密封失效时允许少量介质气泄漏到大气中的场合。一般在空气、氮气、二氧化碳机组中使用双端面密封双端面密封双端面密封双端面密封 主要用于压力不高的有毒、易燃、易爆气体。适应于机组入口负压或者压力较低的情况。必须允许微量氮气进入机组。常用于富气、解析气压缩机及各种改造的氨冰机。干气密封结构串联串联串联串联密封密封密封密封压力较高，允许少量介质气泄漏到大气中的场合。现在一般只在改造机组中应用。带中间迷宫的串联带中间迷宫的串联带中间迷宫的串联带中间迷宫的串联密封密封密封密封该结构用于易燃、易爆、危险性大的介质气体。可以做到工艺介质不会泄漏到大气中，引入的外来气源也不泄漏到工艺介质中。一般用在循环氢压缩机、天然气压缩机、乙烯、丙烯、氨压缩机，合成气压缩机等该结构复杂，但由于其可靠性最高，目前在中高压的离心压缩机轴封中已成为标准配置。气膜密封端面结构气膜密封端面结构双向旋转功能的双向旋转功能的“T”T”型槽型槽气膜密封端面结构气膜密封端面结构单向旋转功能的端面螺旋槽单向旋转功能的端面螺旋槽干气密封的定义及特点 1.定义干气密封：干运转、气体润滑、非接触式机械端面密封的简 称。2.特点以气封气、非接触、气膜润滑、低功耗、长寿命、高可靠性、低运行维护费用。干气密封典型结构特点：与高速机械密封相比，密封面宽、旋转环（硬环）密封面刻有微米量级的动压槽，密封面分为槽区和坝区两部分。干气密封材料旋转环碳化钨/碳化硅静止环碳石墨/碳化硅+碳/碳化硅+DLC金属件410不锈钢/316不锈钢/哈氏合金/其它弹簧哈氏合金C干气密封材料静环材料（Primary Ring）碳石墨浸金属浸树脂(如强腐蚀性介质)碳化硅+碳/碳化硅+DLC(如超高压)干气密封材料动环材料（Mating Ring）碳化钨钴基镍基碳化硅反应烧结（不用）常压烧结（或称无压烧结）液相烧结 超高压干气密封材料碳化钨（钴基）韧性好强度高钴基不耐腐蚀镍基抗腐蚀性较好碳化硅抗腐蚀性好易碎 怕磕碰、易缺边干气密封的工作原理干气密封的工作原理均匀分布的具有一定数量的浅槽。槽深6-10微米。槽形为收敛形状。具有方向性。非接触间隙35微米。不能反压工作。非接触性非接触性自平衡性自平衡性圆弧槽圆弧槽John CraneJohn CraneV形槽U形槽T形槽BurgmannBurgmannFlowserveFlowserve螺旋槽枞树形槽旋向旋向气体向中心泵送气体向中心泵送气体受压，压力升高，产生间隙气体受压，压力升高，产生间隙密封坝密封坝圆弧槽泵送原理圆弧槽泵送原理 旋向旋向气体向中心泵送气体向中心泵送气体受压，压力升高，产生间隙气体受压，压力升高，产生间隙密封坝密封坝双向槽泵送原理双向槽泵送原理最初双向螺旋槽最初双向螺旋槽最初双向螺旋槽最初双向螺旋槽单向螺旋槽单向螺旋槽单向螺旋槽单向螺旋槽Speed=14,500 rpmSpeed=14,500 rpm168.3mm O/B Seal168.3mm O/B Seal气膜刚度-单向槽 v 双向槽改进型改进型双向螺旋槽双向螺旋槽最初的双向螺旋槽最初的双向螺旋槽最初的双向螺旋槽最初的双向螺旋槽单向螺旋槽单向螺旋槽单向螺旋槽单向螺旋槽168.3mm 168.3mm 密封直径密封直径密封直径密封直径软件计算 气膜厚度 列雷台阶列雷台阶列雷台阶列雷台阶改进型双向螺旋槽改进型双向螺旋槽l单向槽：圆弧槽、螺旋槽、V形槽 优点：动压效应强，气膜刚度大，抗外界扰动能力强。缺点：不能反转。l双向槽：枞树、T、双L 优点：可以长时间反转；缺点：较单向槽动压效应弱，气膜刚度小，抗外界扰动能力 较弱。推荐：优先采用单向槽，特殊情况双向槽。单向槽与双向槽的比较单向槽与双向槽的比较正常间隙正常间隙间隙增大间隙增大间隙减小间隙减小气膜刚度：气膜开启力的变化与膜厚变化的比值气膜刚度：气膜开启力的变化与膜厚变化的比值气膜刚度越大，密封工作越稳定。气膜刚度越大，密封工作越稳定。工作原理3020 10 0 1 2 3 4 5 膜厚膜厚(mm)静、动压组合刚度静、动压组合刚度单纯流体静压单纯流体静压 刚度刚度(GN/m)非接触密封流体静压与流体动压刚性非接触密封流体静压与流体动压刚性非接触密封的热量平衡非接触密封的热量平衡0.1.2.3.4.5.6.7.8.9 W 0 1 2 3 4 5 6 膜厚膜厚 mm 密封温度低于环境温度密封温度高于环境温度气体膨胀热量散发气体粘性剪切产生热量干气密封综合性能分析软件-功能压力、温度、转速、气体压力、温度、转速、气体组份、材料、槽形、密组份、材料、槽形、密封几何形状封几何形状 输入输入输入输入 输出输出输出输出密封面间隙、泄漏量、密封面间隙、泄漏量、摩擦、功率、温升、气摩擦、功率、温升、气膜稳定性膜稳定性干气密封主要特征干气密封主要特征干气密封特点l允许最大轴向窜量通常为+3.0mm l允许最大径向跳动通常为+1.0mml 能在全压下启/停 l极低的工艺气泄漏 l能承受速度和压力的快速变化l由于非接触的特点，理论上密封寿命可以认为没有限制低能量消耗 能耗低于1KW 无磨损 干气密封为非接触密封（端面分离的间隙大约为35 m）不需要密封油系统 无油污染 减少气体泄漏l取消了密封油系统l减少了维修费用l节能l防止了油系统的污染l减少新机器的成本l集装式设计易安装，保护关键密封组件VentF OPDCVP IPDIS HPIS HF OPIS LN2/AirFIS L_N2FIoptional_PCVoptionalFlareFIS L_Filter unitFilter unitDischarge or a higher stage of thecompressormax.100C密封气来源压缩机出口气体压缩机段间气体外部气体 密封气质量 密封气过滤 小于 3um(过滤)温度应至少高于露点温度10以上(保温/蒸汽伴热 或 电加热)密封气无液(凝聚式或Knockout 预处理过滤器)密封气控制防止未过滤的气体进入密封腔保持与平衡管的压差在 0.3 bar g 以上。(压力控制)保持机内迷宫间隙最大时最小气流速度为 5 m/s。(流量控制)压力与流量的组合控制 (压力控制+流量控制)密封气 压力控制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 =0.3 Barg(最小)差压控制阀PI-1FI-2FI-1流量计(可选)从过滤器来的密封气密封气 流量控制P 吸气:20 barg，40 P 排气:40 barg，70 P 平衡:20 bargP 密封:20.3 barg，70 FI-1&FI-2 处流量=一级密封泄漏量(20.3 barg&70)+通过压缩机迷宫的泄漏量 (20.3 barg(0.3 bar 压差)&70，9000 rpm)P 平衡P 密封P 密封P 密封 P 平衡FI-2FI-1P 吸气P 排气9000 rpm密封气 流量控制 保持充足的密封气流量。保持正压以防压缩机腔体内未过滤的 工艺气体流向密封腔 P 平衡P 密封P 密封P 密封 P 平衡FI-2FI-1P 吸气P 排气必须保持足够的密保持充足的密封气流量。保持正压以防压缩机腔体内未过滤的 工艺气体流向密封腔 封气压力，确保压缩机工作时通过最小间隙处向机内的平均气流速度不小于 5m/s，以防止工艺气向外的扩散。密封气 压力&流量控制PDIT取自压缩机平衡管 取自密封气进气管 差压远传P 平衡差压调节器-DCSP 密封P 密封P 密封 P 平衡p=P 密封-P 平衡 =0.5 to 0.7 Barg差压调节阀PI-1FI-2FI-1流量调节阀密封气 监测流量显示 监测密封气流量 试车过程中可以采用差压报警（低报）当密封气压力降低时报警差压报警（高报）监测密封气过滤器或凝聚式预处理过滤器可选压力显示 密封气供气压力&PDCV后压力温度显示 密封气温度一级泄漏/放空在所有工况下，包括密封失效，以一种安全和可接受的方式来处理密封气的泄漏。保持高于火炬线的正压力。防止从火炬线来的反压。监测一级密封的运行状态。在密封失效时产生停车信号。一级泄漏/放空PI-5FI-4到火炬P 火炬PI-6FI-5PT-2PT-1高高联锁LHL高报P 泄漏P 泄漏高高联锁高报ROROP 泄漏 P 火炬n一级泄漏到火炬nFI-4&5,一级密封泄漏量nRO-在排放线产生背压nPI-5&6,压力显示，监测一级泄漏压力nPT-1&2，压力远传，提供 4 20 mA 信号到 DCS.n泄漏高报警n泄漏高高报，压缩机联锁HHH一级泄漏控制PI-5FI-4到火炬PT-1HLP 泄漏高高联锁高报RO限流孔板：n根据正常泄漏量确定孔板尺寸n当泄漏量快速增长时产生背压流量计：n测量正常流量n监测密封流量 n流量高/低报警止回阀：n防止反压 n确保流动方向压力远传：n密封泄漏较大时高报 n密封失效时高高报联锁缓冲气系统提供工艺气与环境之间的有效隔离带中间迷宫的串联布置方式采用降低一级密封的泄漏浓度缓冲气应为惰性气体（通常为氮气）缓冲气源必须可靠缓冲气质量应与密封气一样缓冲气含氧浓度应小于10缓冲气 系统（带中间迷宫的串联）PIFIHLP 缓冲nFI,二级密封缓冲气流量nPI,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:1 bargP 泄漏:1.2 bargP 缓冲:气量应充足，保持迷宫处 5m/s的气流速度FI 流量=二级密封泄漏量+通过中间迷宫的泄漏量 (基于 5m/s)流量控制 二次放空PIFIHLP 缓冲二次放空工厂氮气氮气过滤器n密封的外泄漏气应通过管道引至安全区域。n采用氮气作缓冲气，外侧密封泄漏气的二次放空是安全的。n采用不带二级缓冲气进气的串联密封，二次放空中可能含有可燃气体。n可推荐采用可燃气体探测器。隔离气系统轴承润滑油隔离气 n采用有隔离气注入的外侧迷宫密封，防止轴承腔的润滑油气向密封腔扩散。n分瓣式碳环密封可用于替代迷宫密封。n通常采用氮气作为隔离气。n一些用户采用仪表风作为隔离气。隔离气系统PI-4P 隔离P 隔离工厂氮气氮气过滤器nPI-4,隔离气压力显示,最小0.3 barg 二次放空二次放空