干气密封结构与基本知识

关于干气密封结构与基本知识12压缩机密封由于压缩机转子与定子之间存在间隙，因而不可避免的存在泄漏，为了阻止这种泄漏发生，必须设计一种密封结构。压缩机密封分为轴端密封、级间密封、油密封等等。第2页,共24页，2024年2月25日，星期天3轴端密封几种型式密封型式特点应用场合迷宫密封或梳齿密封或拉别令结构简单、泄漏大用于级间密封或油密封。用于轴端密封的内侧部分，或空气介质类压缩机的轴端密封，如催化主风机浮环密封结构复杂，泄露量小，需要一套复杂的密封油系统，有时会污染润滑油系统，因而运行费用高，维修复杂用于易燃爆介质类压缩机机械接触式密封需要密封油系统，工作寿命较短其不稳定。目前石化企业较少使用干气密封泄漏少、寿命长、能耗低、操作简单可靠广泛用于石化企业各种易燃、易爆、有毒介质类离心压缩机第3页,共24页，2024年2月25日，星期天4干气密封的基本原理（一）干气密封是一种密封全部工艺气压力的非接触式端面密封。该密封包括轴向浮动的碳化物环——静环，和旋转环——动环，旋转环密封面的外径部位刻有槽，槽的下面是被称为密封坝的光滑区域。在轴处于静止和机组未升压时，静环背后的弹簧使其与动环接触。当机组升压时，气体所产生的静压力将使得两个环分开并形成一极薄的气膜（约3μm）。这间隙允许少量的密封气泄漏。当机组开始旋转时，由于动环上槽的作用把气体向密封坝泵送，槽内压力从外径向内径增加，靠近槽的根部产生一高压区域，并扩大两环间的间隙，同时泄漏量也增加。当弹簧力和气体的静压力与槽和密封坝的流体动力相等时，密封面之间形成稳定的气膜间隙。当间隙减小时，流体动力学作用使得端面之间的分离力迅速增加，间隙将扩大。间隙的增大时将导致打开力减小，间隙将减小。干气密封的自动平衡原理使得密封端面之间形成了稳定的间隙和泄漏量。当轴旋转时密封面非接触，所以没有磨损。第4页,共24页，2024年2月25日，星期天5干气密封的基本原理（二）干气密封顾名思义是指干燥的、洁净的气体密封。干气密封的密封面之间在运行时有非常小的间隙，密封气流过该间隙。密封面之间的微小间隙要求密封气中不能含有直径超过间隙的颗粒，也不能含有液体，干气密封控制盘的特点是具有过滤装置、除湿装置（密封气用工艺介质时），提供高清洁度的气体以延长密封面的寿命，并防止静环背面堆积污染物。密封气分为主密封气、隔离气（缓冲气）。干气密封设计压力为机组的进气压力。主密封进气腔的压力稍许高于进气压力，确保密封腔内清洁的环境。由于密封腔与工艺气腔有压差，对于串联式结构来讲大部分经除湿、过滤的密封气流经工艺气拉别令密封进入压缩机，只有一小部分密封气流经密封面之间，成为泄漏气体；对于并联式双端面密封来讲，密封气流经两个密封面之间，成为泄漏气体。串联式结构主密封气又分一级主密封气（内侧端面）、二级主密封气（外侧端面），内侧端面起主要密封作用，外侧端面是一个安全密封，当内侧主密封突然失效时，危险介质不会发生大量外泄，造成安全事故。一级主密封气使用工艺介质或氮气，二级主密封气只能使用惰性气体(氮气)。第5页,共24页，2024年2月25日，星期天6干气密封的基本原理（二）一级主密封气使用工艺介质的机组，在一定的运行模式下，例如循环和启动，压缩机还没有产生足够给干气密封供气的压差。在这种运行模式下，干气密封容易受到来自于机壳内的未经过滤的气体进入密封腔的污染。未经过滤的气体流入到密封腔称为“倒灌”。所以需要设置增压器(如Flowserve、Johncrane的干气密封控制盘)。隔离气注入密封于轴承之间，其作用是防止润滑油进入密封腔，同时防止工艺气进入轴承腔。缓冲气（或称作前置隔离气）用于并联双端面密封，注入密封于机壳梳齿密封之间，其作用是防止未过滤、脱液的工艺介质进入密封腔，造成密封损坏，使用惰性气体(氮气)。第6页,共24页，2024年2月25日，星期天7全厂密封气使用情况装置名称机组名称一级主密封气二级主密封隔离气缓冲气备注FCC富气压缩机（1台）无氮气仪表风氮气只有一级主密封气RDS循环氢压缩机（2台）压缩机出口氢氮气氮气无一级主密封气经除湿，配自动增压器HC循环氢压缩机（1台）CCR循环氢压缩机（1台）脱氯氢和氮气氮气氮气无开停机时用氮气新氢增压机脱氯氢和氮气氮气氮气无开停机时用氮气柴油加氢循环氢压缩机（1台）压缩机出口氢氮气氮气无一级主密封气经除湿，配自动增压器第7页,共24页，2024年2月25日，星期天8干气密封力学原理图一压缩膨胀打开力FOFC<FOSP闭合力FC间隙正常第8页,共24页，2024年2月25日，星期天9干气密封力学原理图二间隙减小打开力FOFC<FOSP闭合力FC第9页,共24页，2024年2月25日，星期天10干气密封力学原理图三打开力FOFC＞FOSP闭合力FC间隙增加第10页,共24页，2024年2月25日，星期天11干气密封的几种常用类型类型特点在我厂的使用单端面干气密封一个密封面，安全性较差，多用于非有害介质CCR的提升风机双端面并联密封两个断面并列布置，两个静环在外侧，安全性较单端面有所提高，用于压力18bar以下FCC富气压缩机双端面串联密封两个断面串联布置，内侧密封损坏，外侧密封还可继续维持密封，不致发生大量外泄漏，多用于危险场合RSD、HC、柴油加、CCR循环氢压缩机，CCR新氢增压机第11页,共24页，2024年2月25日，星期天12单端面干气密封静环动环第12页,共24页，2024年2月25日，星期天13双端面干气密封隔离气N2排放口主密封气N2轴承工艺介质缓冲气N2第13页,共24页，2024年2月25日，星期天14带中间迷宫串联干气密封PROCESS工艺侧ATMOSPHERE大气侧CleanBufferGas主密封气InertBufferGas二次密封氮气Leakage泄漏至火炬InertBufferGas惰性隔离气Leakage泄漏至大气缓冲氮气第14页,共24页，2024年2月25日，星期天15干气密封厂家一览表装置名称机组名称干气密封厂家FCC富气压缩机（1台）约翰克兰鼎名（天津）RDS循环氢压缩机（2台）FLOWSERVEHC循环氢压缩机（1台）CCR循环氢压缩机（1台）四川日机新氢增压机约翰克兰鼎名（天津）柴油加氢循环氢压缩机（1台）约翰克兰（英国）第15页,共24页，2024年2月25日，星期天16约翰克兰鼎名(天津)(FCC富气压缩机)第16页,共24页，2024年2月25日，星期天17FLOWSERVE干气密封（RDS、HC）第17页,共24页，2024年2月25日，星期天18JOHNCRANE（柴油加氢）第18页,共24页，2024年2月25日，星期天19四川日机（CCR循环压缩机）第19页,共24页，2024年2月25日，星期天20约翰克兰鼎名(天津)(CCR增压机)(高压缸)第20页,共24页，2024年2月25日，星期天21约翰克兰鼎名(天津)(CCR增压机)(中压缸)第21页,共24页，2024年2月25日，星期天22约翰克兰鼎名(天津)(CCR增压机)(低压缸)第22页,共24页，2024年2月25日，星期天23干气密封安装、投用控制盘至机组的管线必须进行酸洗钝化，水冲洗、风吹扫，确保管内无杂质颗粒。干气密封安装前，彻底吹扫机体上与干气密封腔相连通的开孔；拆卸下平衡线并进行吹扫。密封气、隔离气必须先于润滑油系统投用，润滑油系统停用后30分钟以上（考虑高位油箱放油时间）才能停用密封气