博格曼公司干气密封.ppt

博格曼公司干气密封,Milestones,1986 Start of DGS-Development at Burgmann 1988 First Reference 1989 First bidirectional DGS 1992 Hard / Hard Face materials (DLC-coating) 1996 Non-Elastomer PDGS (200 bar) 1999 Non-Elastomer PDGS (350 bar) Non-Elastomer PDGS (-170C) 2003 Non-Elastomer PDGS (450 bar) 2004 Non-Elastomer PDGS (550 bar) 2005 Largest bidirectional PDGS (shaft 355 mm),References,Biggest shaft size: 350 mm GE LNG refrigerant compressor Highest speed: 45633 rpm MAN Turbo Integrally geared compressor Highest pressure: 220.300 bar Siemens Natural gas storage compressor Lowest temperature: -170 C Atlas Copco compander, LNG reliquefaction process,OEM厂商,带有中间迷宫密封的串联 干气密封结构,详细技术说明,压缩机干气密封基本结构,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,干气密封的优势,博格曼干气密封DGS 独有的特性,端面槽形技术 博格曼制造为一个创意性可变式槽深，可再生的开式槽，在瞬变的情况下，可提供更好的性能。,可用单向的V形槽和双向的U形槽 无论是工况要求，还是用户的选择方便的需求，博格曼都可以提供用于单向和双向旋转的DGS。,脱开(lift -off)与压力、速度的关系,速度,压力,脱开,接触,0,6 to 1,2 m/s,5 bar,0 m/s,0 bar,单向槽的形状比较,高级的端面材料技术 博格曼开发的动、静环材料组对，在整个操作区，提供完善的特性和高的可靠性。 -博格曼干气密封的动静环，仅用碳化硅-钻石面碳化硅。,密封面优点,允许启动/停机时的短暂干运行,密封面有坚硬的钻石面涂层,极好的耐化学腐蚀性能,无压烧结碳化硅，不含金属基,不易变形性能,热膨胀因素小(4x10-6/K).,离心力小,材料密度小 (3,1 kg/dm),高硬度,弹性模量较大 (420 GPa),热应力小,热导系数大 (100-125 W/mK),密封面材料数据表,端面材料组对 硬对硬组对,喷有钻石涂层硬对硬端面组对带来如下利益： 1、 由于它们非常高的弹性模量如：（360420KN/mm）受高压的时候，两个端面的变形保持在最小。 现在的设计，已经能保证维持压力的能力超过450bar。 2、 由于碳化硅良好的热传导，在静环前后之间的温度梯度几乎被消除。 在端面间温度的增加的影响下，端面之间间隙外形无变化。 3、 与碳石墨相比，碳化硅是一个无气孔且致密的材料。 水蒸汽不能被吸收，也不能渗入材料内。 碳化硅模型环制造出来，材料的残余应力没有或可被忽略，而 碳石墨加工后有残余压力。 使用碳化硅环作端面的益处是： -用做备件或在集装式备件中 -长期储存保持平坦不变形。 -此外在没有任何检查和保证的情况下，它们能被安装，DGS将带着它具有创意的特性进行操作。,动环的扭矩传递 博格曼用一可靠的系统，这个系统中就是在动环上不用开各种沟槽或对表面处理。,Brugmann,动环的扭矩传递,扭矩传递和调心： 在动环内径倾斜的缠绕弹簧。 在动环背部和杯型槽的立式 墙之间的支承面，围绕着动环。,动环的扭矩传递,使用者友好的设计 为了用户安装容易，博格曼已开发出一个调中密封系统，它组装为一个集装式密封安装到压缩机上，不用任何特殊的工具。,带有中间迷宫密封的串联干气密封结构说明,集装式 干气密封被组装为集装式，以便能象一个完整的集装单元一样被安装和拆卸。正常安装时，不用夹具和特殊工具，且拆卸容易。 安全可靠性 串联式干气密封可看作是两套干气密封按照相同的方向首尾相连而构成的。第一级（主密封）密封承担全部负荷，而另外一级作为备用密封不承受或承受小部分压力降，当主密封失效时，第二级密封可以起到辅助安全密封的作用，可保证工艺介质不大量向大气泄漏。 。 为了防止油从轴承侧进入到干气密封造成工艺气体污染，集装密封提供一个第三级隔离密封。,带有中间迷宫密封的串联干气密封结构说明,反向旋转 在应用博格曼干气密封为单向V形槽时，反向应被避免。 空气静态启离 对于单向V形槽，端面启离出现在压力大约为 5bar 时。 空气动态启离 对于单向V形槽，由于槽的顺时针或逆时针起泵送作用，因此端面启离大约出现在圆周转速为 0.6m/s 时。,普通密封辅助元件劣势,在高压密封中的辅助密封元件必须避免的难题，如： l 挤出 l 降压爆裂 l 低温 l 耐化学腐蚀,先进的密封辅助元件,对于高压工况, 博格曼辅助密封不仅仅是PTFE元件。 我们用一个PTFE与碳化钨的组合材料制成的辅助密封，在轴套上安装动态密封元件的区域和支撑/抗挤出环均为碳化钨材料。,挤出 PTFE 收缩,用户友好的设计,在博格曼总部研制开发和试验干气密封已经证明，由橡胶材料调心是在所有的情况下等于或优于公差带。 也就意味着允许不用任何特殊工具就可以实现在压缩机中安装干气密封。 所有调心和辅助密封元件被安装在深槽内，保证了所有辅助密封和/或调心装置在安装期间不被推出。 另外地,达到了调心结果却不用胶合和/或焊接任何元件，胶合/焊接经常会发生因机械作用、化学反应或老化的时导致辅助密封件发生失效。 靠连续弯曲的缠绕弹簧调整方式提供给动环一个良好位置和扭矩传递。 装配在深槽内，不存在安装其它元件期间发生调心元件挤出现象。 用户友好性设计，99情况中，密封能在一个地方博格曼服务中心维修或再加工， 应急的情况下，可在现场维修。,博格曼干气密封,气体辅助系统 SMS,3个主要的功能: 过滤缓冲气体 调解缓冲气体 监控密封的运行情况 简单而方便的操作 无需特别的维护和保养,Michael Sattler, Dry Gas Seal Division, 07/1998,Discharge or a higher stage of the compressor max.100C,Filter unit,Filter unit,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,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 ),防止未过滤的气体进入密封腔,密封气 压力控制,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 - DCS,P 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-1,FI-2,FI-1,流量计 (可选),从过滤器来的密封气,密封气 压力控制,P 平衡,P 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),PI-1,FI-2,FI-1,示例: P 吸气 : 20 barg，40 P 排气 : 40 barg，70 P 平衡 : 20 barg P 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 吸气,P 排气,9000 rpm,流量计 (可选),密封气 流量控制,PI-1,PDI,显示/开关/远传,来自压缩机出口气体/外供气体,FI-2,FI-1,球阀或针阀调节流量 FI 流量计监测密封气流量,调节流量控制阀 保证迷宫处气流速度至少 5m/s,密封气 流量控制,P 平衡,P 密封,P 密封,P 密封 P 平衡,FI-2,FI-1,示例: P 吸气 : 20 barg，40 P 排气 : 40 barg，70 P 平衡 : 20 barg P 密封 : 20.3 barg，70 FI-1&FI-2 流量 = 一级密封泄漏量 ( 20.3 barg&70 ) + 通过压缩机迷宫的泄漏量 ( 流向机内的平均气流速度不小于 5 m/s),P 吸气,P 排气,9000 rpm,密封气 流量控制,必须保持足够的密封气压力，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。,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-2,FI-1,P 吸气,P 排气,密封气 压力 & 流量控制,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 - DCS,P 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-1,FI-2,FI-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-5,FI-4,到火炬,P 火炬,PI-6,FI-5,PT-2,PT-1,高高联锁,L,H,L,高报,P 泄漏,P 泄漏,高高联锁,高报,RO,RO,P 泄漏 P 火炬,一级泄漏到火炬 FI-4 & 5, 一级密封泄漏量 RO- 在排放线产生背压 PI-5 & 6, 压力显示，监测一级泄漏压力,PT-1 &2，压力远传，提供 4 20 mA 信号到 DCS. 泄漏高报警 泄漏高高报，压缩机联锁,H,H,H,一级泄漏控制,PI-5,FI-4,到火炬,PT-1,H,L,P 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,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）,PI,FI,H,L,P 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,PI,FI-5,P 泄漏,RO,P 泄漏 P 火炬,P 缓冲 P 泄漏 P 火炬,示例: P 火炬: 1 barg P 泄漏 : 1.2 barg P 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,PI,FI,H,L,P 缓冲,二次放空,工厂氮气,氮气过滤器,密封的外泄漏气应通过管道引至安全区域。 采用氮气作缓冲气，外侧密封泄漏气的二次放空是安全的。 采用不带二级缓冲气进气的串联密封