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干气密封培训课件恒力集团化工组 干气密封结构 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 气膜密封端面结构双向旋转功能的 T 型槽 气膜密封端面结构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 干气密封典型结构及材料 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 PrimaryRing 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 MatingRing 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 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3 5微米 不能反压工作 非接触性 自平衡性 圆弧槽 JohnCrane V形槽 U形槽 T形槽 Burgmann Flowserve 螺旋槽 枞树形槽 旋向 气体向中心泵送 气体受压 压力升高 产生间隙 密封坝 圆弧槽泵送原理 双向槽泵送原理 最初双向螺旋槽 单向螺旋槽 Speed 14 500rpm168 3mmO BSeal 气膜刚度 单向槽v双向槽 改进型双向螺旋槽 最初的双向螺旋槽 单向螺旋槽 168 3mm密封直径 软件计算 气膜厚度 列雷台阶 改进型双向螺旋槽 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 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 正常间隙 间隙增大 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越大 密封工作越稳定 工作原理 30 20 10 0 1 2 3 4 5 膜厚 mm 静 动压组合刚度 单纯流体静压 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 气体组份 材料 槽形 密封几何形状 输入 输出 密封面间隙 泄漏量 摩擦 功率 温升 气膜稳定性 干气密封主要特征 干气密封特点 允许最大轴向窜量通常为 3 0mm允许最大径向跳动通常为 1 0mm能在全压下启 停极低的工艺气泄漏能承受速度和压力的快速变化由于非接触的特点 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3 5 m 不需要密封油系统无油污染 减少气体泄漏 取消了密封油系统减少了维修费用节能防止了油系统的污染减少新机器的成本集装式设计易安装 保护关键密封组件 Filterunit Filterunit Dischargeorahigherstageofthecompressormax 100 C 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 3barg以上 压力控制 保持机内迷宫间隙最大时最小气流速度为5m 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 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 3Barg 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 流量控制 P吸气 20barg 40 P排气 40barg 70 P平衡 20bargP密封 20 3barg 70 FI 1 FI 2处流量 一级密封泄漏量 20 3barg 70 通过压缩机迷宫的泄漏量 20 3barg 0 3bar压差 70 9000rpm 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 9000rpm 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 2 FI 1 P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 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 5to0 7Barg 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 20mA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 1bargP泄漏 1 2bargP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 二次放空中可能含有可燃气体 可推荐采用可燃气体探测器 隔离气系统 轴承 润滑油