干气密封.ppt

干气密封,生产准备部2009-01-05,主要内容,一、干气密封的起源和发展二、干气密封的工作原理三、干气密封的典型结构四、干气密封的设计五、干气密封监控系统六、干气密封工作时的维护七、我国在干气密封的研制及应用方面,干气密封的起源和发展,干气密封是一种新型的非接触式轴封，干气密封的概念是六十年代末期从气体润滑轴承的基础上发展起来的，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。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，它主要用于管线、海洋平台、炼油厂、石油化工行业等，适合于任何输送气体的系统。由于干气密封属于非接触式密封，基本上不受PV值的限制，因此干气密封特别适合作为在高速高压条件下的大型离心压缩机轴封。干气密封的出现，是密封技术的一次革命，气体密封的难题从此得以解决，而不再会受到密封润滑油的限制，而且其所需的气体控制系统比油膜密封的油系统要简单得多。,主要的优点,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。,干气密封的工作原理,密封面上加工有一定数量的螺旋槽，其深度小于10微米。密封运转时，被密封气体周向吸入螺旋槽内，径向分量由外径朝中心（即低压侧）流动，而密封坝限制气体流向低压侧。气体随着螺旋槽截面形状的变化被压缩，在槽根部形成局部的高压区，使端面分开几微米而形成一定厚度的气膜。在此厚度气膜下，由气膜作用力形成的开启力与由弹簧力和介质作用力形成的闭合力达到平衡，于是密封实现非接触运转。干气密封的密封面间形成的气膜具有一定的正刚度，保证了密封运转的稳定性。为了获得必要的流体动压效应，动压槽必须开在高压侧。,密封单元,工作时，密封气体自外侧进入，经过螺旋槽被压缩，在内侧压力升高，气膜的刚性增强。稳定性变好，产生推力，将动环和静环分开；,干气密封的典型结构,单端面密封串联密封中间带迷宫的串联密封双端面密封带中间进气的串联式干气密封单端面+串联式干气密封,双端面密封,双端面密封相当于面对面布置的两套单端面密封，有时两个密封共用一个动环。它适用于没有火炬条件，允许少量密封气进入工艺介质中的情况。在两组密封之间通入氮气作阻塞气体而成为一个性能可靠的阻塞密封系统，控制氮气的压力使其始终维持在比工艺气体压力稍高（0.20.3MPa）的水平，这样气体泄漏的方向总是朝着工艺介质气体和大气，从而保证了工艺气体不会向大气泄漏。双端面密封结构主要用于压力不高的有毒、易燃易爆气体。,干气密封的设计,干气密封虽然在工作时端面为非接触，但在开停车时仍会有短暂的接触，这就要求配对材料的耐磨性好。干气密封摩擦付材料，硬环一般采用低膨胀系数、高弹性模量、抗拉强度、热导率及硬度的材料，如SiC或硬质合金。软环用浸漬石墨。端面开槽的环可以是动环，也可以是静环。由于干气密封在结构上与普通机械密封差别不大，因此干气密封的设计主要体现在密封环端面槽形参数的设计上。干气密封的理论基础源于螺旋槽推力轴承，气体的动压效应服从于雷诺方程及纳维尔-斯托克斯方程。我公司采用有限元差分法进行数值计算，由公司开发的专用软件可计算出螺旋槽密封面的气膜压力分布，并进一步求得螺旋槽干气密封的承载能力、密封的气膜刚度以及密封的气体泄漏量。干气密封运转的稳定性和可靠性取决于密封面气膜刚度大小，无论是工艺参数还是螺旋槽结构参数对密封性能的影响，都主要体现在对气膜刚度的影响，气膜刚度越大，密封稳定性越好。但是在考虑气膜刚度的同时，也应考虑了密封的泄漏量，即密封应具有最大的刚漏比。其物理意义是密封既具有较大的刚度又具有较小的泄漏量。只有具有最大刚漏比和较大气膜刚度的干气密封才能保证密封长周期、稳定、理想地运行。,干气密封监控系统,连锁和报警,低压端主密封气流量高高压端主密封气流量高氮气过滤器差压高高压端主密封气与缓冲器压差低,干气密封工作时的维护,干气密封设计的适用范围较宽，正常情况下不需要维护。一般应每天观察密封泄漏量。泄漏量如有增加的趋势，可能预示着密封有失效的可能。通常应注意以下几点：螺旋槽干气密封是单向旋转的，因此应一定避免反向旋转。同时应避免在小于5米/秒的低速下长时间运转。这两种情况均有可能损坏密封。确保密封气的流量稳定。维持密封气的稳定和不间断是干气密封正常运行的基本条件。,避免密封的负压操作，双端面密封如出现负压在静压条件下能导致泄漏量的大幅增加，而在动压条件下能导致密封端面的损坏。串联式密封则可能引起密封被未净化的工艺气污染而很快失效。随时监控密封泄漏量的变化情况。泄漏量的变化直接反映出干气密封的运行状态。引起泄漏量变化的因素很多，如工艺气的波动、轴窜、喘振、压力、温度和速度的变化等。只要不持续上升，则认为密封运行正常；但如泄漏量出现不断上升的趋势，则预示着干气密封出现了故障。过滤器压差达到报警值时应及时切换过滤器，并更换滤芯。机组停车时，必须等待机组完全停止运行并在滑油系统停止后10分钟以上才能关闭干气密封控制系统。,我国在干气密封的研制及应用方面,我国的干气密封国内主要有2家，一家目前属于合资，另一家纯国有。分别是：天津约翰克兰（鼎铭）Timing，四川日机。天津：王玉明院士创始，90年代开始研究，新设备配套；四川：老牌国有密封企业，研究所，92年开始研究，改造为主；,天津鼎铭（John）,一组图片主要业绩技术力