干气密封在离心压缩机中的.ppt

L o g o 干气密封在离心压缩压缩 机上的应应用 v目的： v通过本次知识共享，对干气密封的原理， 结构、应用有一定的了解，增加一下对干 气密封的感性认识 ，以及对干气密封系统 运行时的注意事项，正确使用干气密封系 统，延长干气密封的使用寿命。 干气密封在离心压缩机中的应用干气密封在离心压缩机中的应用 L o g o 干气密封在离心压缩机中的应用干气密封在离心压缩机中的应用 Contents 干气密封原理1 干气密封结构及应用2 干气密封控制系统 3 3 干气密封操作注意事项 3 4 L o g o 干气密封 v干气密封作为一种非接触式密封是目前密封技术 研究的热点,其极限速度高,密封性能好,寿命长,不需密 封油系统,功率消耗少,操作简单及运行维护费用低。干 气密封作为不需任何密封端面冷却和润滑用油的无维 修密封系统,正取代浮环密封和迷宫密封而成为石化行 业高速离心压缩机轴封的主流。 干气密封在离心压缩机中的应用干气密封在离心压缩机中的应用 XIAN JIAOTONG UNIVERSITYXIAN JIAOTONG UNIVERSITY L o g o 干气密封在离心压缩机中的应用干气密封在离心压缩机中的应用 轴端密封的必要性 v密封的必要性? 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。 L o g o 干气密封在离心压缩机中的应用干气密封在离心压缩机中的应用 典型密封方式的发展以及优缺点 密封类型 优 点 缺 点 第一代迷宫密封 1)非接触式,寿命长;2) 结构简单, 制造成 本低, 维护方便; 3) 采用抽气式, 充气式 或抽、充气式可密封危险性气体 1)泄漏量大, 运行维护费用高;2) 有环境污染的危险 ; 3) 向机内充水蒸气的方案会加剧中冷器腐蚀; 抽气 强度控制不好, 会使轴承油进水或抽走润滑油 第二代浮环密封 1)非接触式, 寿命长; 2) 对转速和压力 的使用范围大,外端面极限速度 Vmax=100m/s, 1)密封油内泄漏量大, 一般q=2000 3000mL/h; 2) 阻封气体消耗量(标准状态) 大,Q = 200300m3/h; 3) 油系统复杂, 投资大, 占地面积大, 运行维护费 用高; 4) 密封油污染工艺气回路的危险性大 第三代机械密封 1 ) 内泄漏较低, q = 100500mL/h , 污 油系统较简单; 2)油气压差较大, 控制较 容易, 可取消高位油罐 1)属接触式密封, 极限速度V max= 100m/s; 2) 仍然 存在内泄漏和污染工艺回路的危险; 3) 阻封气体消 耗量(标准状态) 大,Q = 200 300m3/h 第四代干气密封 1)非接触式, 寿命长, 可靠性高;2) 极限 速度高, V max = 150180m/s; 3) 不需 要密封油系统, 无油污染; 4) 功率消耗 低, 运行维护费用低 进口密封价格较贵, 服务较慢 L o g o 干气密封在离心压缩机中的应用干气密封在离心压缩机中的应用 干气密封发展史 v 1969年，英国约翰克兰公司在气体润滑轴承的基础上提出干气密封理论 并开始从事干气密封的研究。 v 1976年，约翰克兰公司设计制造的第一套干气密封在海洋平台输气管线 离心压缩机上得到使用。 v 1985年，美国杜拉美特立公司掌握干气密封技术并开始制造干气密封。 v 1987年、1988年德国的伯格曼和美国的EG&G SEALOL公司开始从事干 气密封生产制造。 v 1990年，中国石油大学开始从事干气密封研究工作。 v 1992年，成都一通科技有限公司开始从事干气密封研究工作。 v 1992年，干气密封在离心泵、搅拌器上逐渐得到应用。 v 1996年，成都一通科技有限公司设计制造的国内第一套泵用干气密封在 大庆石化总厂化工二厂投入使用。 v 2001年，成都一通科技有限公司设计制造的高速离心压缩机干气密封在 大庆石化公司化工二厂投入使用。 v 2001年，成都一通科技有限公司设计制造的搅拌器干气密封在大庆华科 投入运行。 v 2002年6月，国内首台裂解气压缩机干气密封在大庆石化公司化工一厂投 入运行。 L o g o 干气密封在离心压缩机中的应用干气密封在离心压缩机中的应用 干气密封与机械密封性能比较 干气密封机械密封 发明时间1976年1900年 工作原理气体润滑，属于非接触式密封液体润滑，属于接触式密封 使用寿命4-5年1年左右 功率消耗是机械密封的5%左右与密封轴径、转速有关 辅助系统 辅助系统简单，可靠性高，使用 中不需要维护，无功率消耗 密封油系统复杂，需要专用密封油泵及密封油 压力控制系统，对密封油压力控制要求严格； 密封油系统故障率较高，日常维护成本高。 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。 密封介质为润滑油，密封油泄漏进入工艺流程 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 境无任何污染，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 L o g o 干气密封照片 干气密封在离心压缩机中的应用干气密封在离心压缩机中的应用 L o g o 干气密封照片 干气密封在离心压缩机中的应用干气密封在离心压缩机中的应用 L o g o 干气密封照片 干气密封在离心压缩机中的应用干气密封在离心压缩机中的应用 L o g o 干气密封照片 干气密封在离心压缩机中的应用干气密封在离心压缩机中的应用 L o g o 干气密封在离心压缩机中的应用干气密封在离心压缩机中的应用 干气密封典型结构 L o g o 干气密封在离心压缩机中的应用干气密封在离心压缩机中的应用 干气密封的工作原理 John Crane 动环槽形 单向螺旋槽 双向螺旋槽 L o g o 干气密封在离心压缩机中的应用干气密封在离心压缩机中的应用 单向螺旋槽 L o g o 干气密封在离心压缩机中的应用干气密封在离心压缩机中的应用 双向螺旋槽 L o g o 干气密封在离心压缩机中的应用干气密封在离心压缩机中的应用 干气密封的自平衡 在动力平衡条件下，作用在密封上的闭合力Fc，是气体压力和 弹簧力的总和。开启力Fo是由端面间的压力分布对端面面积积 分而形成的。在平衡条件下Fc=Fo，运行间隙大约为3微米。 L o g o 干气密封在离心压缩机中的应用干气密封在离心压缩机中的应用 干气密封的自平衡 如果由于某种干扰使密封间隙减小，则端面间的压力就会升 高，这时，开启力Fo大于闭合力Fc，端面间隙自动加大， 直至平衡为止。 L o g o 干气密封在离心压缩机中的应用干气密封在离心压缩机中的应用 干气密封的自平衡 类似的，如果扰动使密封间隙增大，端面间的压力就会降低 ，闭合力Fc大于开启力Fo，端面间隙自动减小，密封会很 快达到新的平衡状态。 L o g o 干气密封在离心压缩机中的应用干气密封在离心压缩机中的应用 v这种机制将在静环和动环组件之间产生一层稳定性 相当高的气体薄膜，使得在一般的动力运行条件下 端面能保持分离、不接触、不易磨损，延长了使用 寿命。 v通过以上结构的不同组合并配合辅助的密封可演化 出用于实际工况的几种不同结构。 v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) 、安全性以及环保要求等。典型的结构布置有单端 面、双端面及串级结构。 L o g o 干气密封在离心压缩机中的应用干气密封在离心压缩机中的应用 干气密封构件材料 v 旋转环 碳化钨/ 碳化硅 v 静止环 碳石墨/ Cranite 2000 （特种材料，克兰专利） v 金属件 410不锈钢/ 316不锈钢/ 哈氏合金/ 其它 v 弹簧 哈氏合金C v 密封圈 氯橡胶、硅橡胶、聚合物密封圈等 L o g o 干气密封在离心压缩机中的应用干气密封在离心压缩机中的应用 干气密封的形式-单端面干气密封 v单端面布置适用于少量工艺气泄漏到大气中无危害的工况。 v如:CO2机、氮压机等。 L o g o 干气密封在离心压缩机中的应用干气密封在离心压缩机中的应用 双端面密封 v适用于不允许工艺气泄漏到大气中，但允许阻封气（例如氮气）进入机内 的工况。 v适用于工艺气比较脏、不稳定或者存在负压的危险。 v要求控制隔离气体的压力使其始终维持在比工艺气体压力高0.2-0.3MPa。 如:富气 压缩机等 L o g o 干气密封在离心压缩机中的应用干气密封在离心压缩机中的应用 串联式干气密封 v 适用于不允许外界其它气体进入工艺介质，但允许少量工艺气泄漏 到大气的工况。 v 通常两级，一级密封承担全部压力，二级密封备用。 v 通常应用在改造机组上。 L o g o 串联联式干气密封TM02C 干气密封在离心压缩机中的应用干气密封在离心压缩机中的应用 L o g o 干气密封在离心压缩机中的应用干气密封在离心压缩机中的应用 带中间进气的串联式干气密封 v 适用于既不允许工艺气泄漏到大气中，又不允许阻封气进入机内的工况 。 v 用于酸性、腐蚀性或易燃、易爆、危险性大的介质气体，可以做到完全 无外漏。 需另引一路氮气 作为第二级密封 和中间迷宫间的 使用气体。 L o g o 氨气压缩压缩 机低压压缸干气密封 v带中间进 气的串联式干气密封TM02D 干气密封在离心压缩机中的应用干气密封在离心压缩机中的应用 L o g o 氨气压缩压缩 机高压压缸干气密封 v单端面串联式干气密封TM02E 干气密封在离心压缩机中的应用干气密封在离心压缩机中的应用 L o g o 干气密封在离心压缩机中的应用干气密封在离心压缩机中的应用 干气密封的优点 v 密封使用寿命长、运行稳定可靠； v 密封功率消耗小，仅为接触式机械密封的5%左右； v 彻底摆脱了对密封油的依赖，密封的安全性大大增加； v 可实现介质的零逸出，是一种环保型密封； v 密封辅助系统简单、可靠，使用中不需要维护。 L o g o 干气密封在离心压缩机中的应用干气密封在离心压缩机中的应用 干气密封的缺点 v 不能反压 ； 干气密封是利用下游泵送原理，在转动时将上游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。 v 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。 v 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。 v 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。 L o g o 干气密封在离心压缩机中的应用干气密封在离心压缩机中的应用 干气密封应用前景 v干气密封是二十世纪八十年代发展起来的一种新 型密封，是流体密封领域的一次革命。 v干气密封的出现，从根本上解决了被输送流体的 密封问题，可以做到真正意义上的无泄漏，其环 保意义非常深远。 v干气密封的节能效果使其成为旋转机械轴封的首 选。 v干气密封可以做到-与设备同寿命 v在工艺允许的情况下，干气密封可以应用到所有 旋转机械的轴封上面. L o g o 干气密封在离心压缩机中的应用干气密封在离心压缩机中的应用 干气密封控制系统 L o g o 干气密封在离心压缩机中的应用干气密封在离心压缩机中的应用 控制系统功能 L o g o 干气密封在离心压缩机中的应用干气密封在离心压缩机中的应用 压力控制 v自力式调节压力控制器 v差压力调节器 v差压控制阀与差压控制器 L o g o 干气密封在离心压缩机中的应用干气密封在离心压缩机中的应用 流量控制 v孔板/针形阀 v差压调节器 v流量控制阀与流量控制器 L o g o 干气密封在离心压缩机中的应用干气密封在离心压缩机中的应用 泄漏监控系统 v泄漏监控 v远距离 v传输、转换 v近距离 v流量指示器 L o g o 干气密封在离心压缩机中的应用干气密封在离心压缩机中的应用 典型的干气密封控制系统中间注入氮气 L o g o 典型的干气密封控制系统统二级级泄漏放空 干气密封在离心压缩机中的应用干气密封在离心压缩机中的应用 L o g o 干气密封在离心压缩机中的应用干气密封在离心压缩机中的应用 干气密封操作注意事项 v 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1m。 (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。 v (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