ISO 63682021 石油、石化和天然气工业.轴向、离心和旋转螺杆压缩机和膨胀机用干气密封系统标准立项发展报告

标准立项发展报告石油、石化和天然气工业轴向、离心和旋转螺杆压缩机和膨胀机用干气密封系统标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:ISO6368:2021—Petroleum,petrochemicalandnaturalgasindustries—Drygassealingsystemsforaxial,centrifugal,androtaryscrewcompressorsandexpanders摘要本报告围绕国际标准ISO6368:2021《石油、石化和天然气工业轴向、离心和旋转螺杆压缩机和膨胀机用干气密封系统》的立项背景、核心内容及行业影响展开深入分析。干气密封系统作为旋转机械的关键核心部件，其性能直接关系到石油化工、天然气输送等流程工业装置的安全、可靠与长周期运行。该标准由国际标准化组织（ISO）发布，旨在统一全球范围内对干气密封系统的设计、材料、测试、安装及运行维护等方面的技术规范。报告重点阐述了标准的适用范围、关键技术指标、与上一版本的主要差异，并探讨了其对提升设备可靠性、降低逸散性排放、推动绿色低碳发展的重要价值。此外，报告详细介绍了参与该标准制修订工作的主要单位及其贡献，并对未来干气密封技术标准化的发展方向进行了展望。研究表明，该标准的发布与实施，对于引导行业技术创新、促进国际贸易、保障生产安全具有深远意义。关键词：干气密封；旋转机械；压缩机；膨胀机；国际标准；ISO6368；石油化工Keywords:DryGasSeal;RotatingMachinery;Compressor;Expander;InternationalStandard;ISO6368;PetrochemicalIndustry正文1.引言在石油、石化及天然气工业中，压缩机与膨胀机是核心动力与工艺设备，其可靠运行是保障整个生产流程连续性的基石。干气密封（DryGasSeal,DGS）作为一种非接触式密封技术，利用气体静压和动压效应，在高速旋转的轴与静止的密封端面之间形成一层微米级的气膜，从而实现介质的零逸出或微泄漏。相比传统的接触式密封，干气密封具有泄漏量极低、使用寿命长、功耗小、无需复杂的辅助油系统等显著优势，已成为轴流、离心及旋转螺杆等类型压缩机和膨胀机在关键工况下的首选轴封方案。然而，干气密封技术涉及流体力学、材料科学、精密加工、控制系统等多学科交叉，其设计、选型、测试、安装及维护均需要严格的技术规范。缺乏统一的标准，将导致产品质量参差不齐，不同制造商之间的系统互操作性差，用户选型与运维困难，甚至引发设备故障和安全事故。在此背景下，国际标准化组织（ISO）制定了ISO6368标准，为全球干气密封系统提供了全面的技术指南，成为该领域最具权威性的国际规范。2.标准概述与发布背景2.1标准基本信息*标准编号：ISO6368:2021*标准名称：Petroleum,petrochemicalandnaturalgasindustries—Drygassealingsystemsforaxial,centrifugal,androtaryscrewcompressorsandexpanders*中文译名：石油、石化和天然气工业轴向、离心和旋转螺杆压缩机和膨胀机用干气密封系统*发布机构：国际标准化组织（ISO），具体由ISO/TC67（石油、石化和天然气工业材料、设备和海上结构技术委员会）负责。*发布日期：2021-11-18*标准状态：现行（取代ISO6368:2009）*主题分类：加工设备*国别：国际组织（语言：英语）2.2立项与发展背景干气密封技术自20世纪60年代问世以来，经历了从高压压缩机到中低压、从单一气体到含颗粒和相变介质的应用拓展，技术日趋成熟，但行业标准始终滞后于技术发展。ISO6368:2009版标准的发布，首次为该领域建立了统一的国际规范。然而，近十年来，石油化工行业的工艺条件日趋苛刻（如更高压力、更大尺寸、含固体颗粒介质），同时对环保（如逸散性排放控制）和资产完整性管理的要求也愈发严格。此外，新材料（如硬质合金、金刚石涂层）、新测试方法（如动态模拟测试）以及智能化监测技术的发展，也使得2009版标准在部分技术上显露出不足。因此，ISO决定对ISO6368进行修订，以纳入最新技术成果，解决行业新挑战。修订工作于2017年左右启动，工作组汇集了来自全球主要油公司、设备制造商、密封系统供应商及学术机构的专家。经过数年的反复讨论、验证与共识达成，ISO6368:2021版最终于2021年11月发布。该版本不仅是技术的更新，更是对安全、环保、可靠性和全生命周期成本管理理念的全面贯彻。3.标准核心内容与技术要点ISO6368:2021涵盖了干气密封系统的全生命周期，从设计到报废，其主要内容和关键更新点包括：3.1范围与定义该标准明确了适用于石油、石化和天然气工业中轴向、离心和旋转螺杆压缩机和膨胀机的干气密封系统。同时，对“干气密封”、“密封系统”、“隔离气”、“初级泄漏气”等关键术语进行了清晰、统一的定义，消除了因术语歧义带来的沟通障碍。3.2设计与结构要求*配置选择：详细规定了单端面、双端面、串联式等不同密封配置的适用场景。例如，串联式密封因其两级泄漏路径，被推荐用于危险性气体或对环境泄漏要求极高的场合。*材料规范：更新了密封端面材料（如碳化硅、碳化钨与石墨的组合）、辅助密封件（如O形圈）、弹簧及金属构件的推荐材料清单。特别强调了面对腐蚀性介质或高温工况时材料的选用原则。*旋转组件与其他组件：对密封环、O形圈、弹簧、旋转组件、辅助系统（包括过滤器、流量计、压力/流量控制阀等）的结构设计提出了更详细的要求，旨在提升系统的鲁棒性。例如，新版标准对过滤器的过滤精度和旁路设计提出了更高要求，以防止密封端面被微小颗粒损坏。3.3性能与测试这是本次修订的重点之一。*型式试验：对新设计的密封系统，必须通过全面的型式试验，包括静态压力测试、动态运转测试（在额定转速和差压下运行）、启停测试、静压测试等，以验证其满足设计指标。*验收试验：对每个产品，需进行出厂验收试验，包括气密性试验和低速动压试验。*新增测试内容：2021版显著增强了对“异常工况”的模拟测试要求，例如：入口压力的剧烈波动、隔离气中断、短时间承受反压等。这些测试有助于评估密封系统在实际工况下的生存能力。3.4安装、运行与维护*安装指南：提供了对轴、密封腔体尺寸公差、表面粗糙度、同轴度等安装基准的明确要求。*运行规范：明确了启动、停机、正常运行、紧急停车等各阶段的隔离气、密封气压力和流量的操作程序。*监控与维护：强调了状态监测的重要性，包括对泄漏量、密封气压力、温度、振动等参数的监控。鼓励使用基于风险的检验（Risk-BasedInspection,RBI）策略来制定维护计划。3.5与ISO6368:2009的主要差异*扩大适用范围：更明确地涵盖了旋转螺杆压缩机和膨胀机。*强化安全要求：增加了对高压系统和非标工况下的安全性分析（如失效模式和影响分析，FMEA）的要求。*细化测试项目：作为核心变化，如前所述，增加了动态模拟和异常工况测试，使测试更贴近真实运行环境。*整合辅助系统：将原来可能分散在其他标准中的关于辅助系统（气体供应、监测控制）的要求在本文中进行了更系统的整合和细化。*环境与可持续性：首次明确提到了通过优化密封设计来减少逸散性排放（VOCs泄漏），以响应全球节能减排趋势。4.参与制修订的主要单位介绍ISO6368:2021的修订工作由ISO/TC67技术委员会下的工作组完成。该工作组的核心成员单位来自全球顶尖的石油天然气公司、设备制造商、密封件供应商及国际行业协会。其中，约翰克兰（JohnCrane）作为全球领先的密封解决方案供应商，在本次标准的修订中发挥了关键作用。约翰克兰（JohnCrane）主要贡献：约翰克兰公司作为干气密封技术的开创者和市场领导者之一，其技术积淀和工程实践对ISO6368的制定有着深远的影响。*技术引领与标准提案：作为工作组的活跃成员，约翰克兰的资深专家凭借其在高压、高温、高速及含杂质工况下数十年的密封设计与现场服务经验，为标准的修订提供了大量基于实际案例的宝贵数据。他们牵头或深度参与了多项关键技术议题的讨论，例如：*高可靠性串联式密封的动态测试方法：约翰克兰首创的Tandem™等先进串联式密封结构，其双端分离式设计能有效应对主密封失效，提升系统冗余。公司专家将自身的测试标准和方法论融入到新版标准中，推动了行业测试水平的整体提升。*辅系统设计优化：基于其全集成密封控制面板（如ICON系列）的研发经验，约翰克兰提出了更科学的隔离气、缓冲气供气系统的设计准则，包括过滤精度、压力波动控制及失效报警逻辑，从而提升了整体系统的可靠性。*案例支持与验证：标准中的许多技术条款，如针对含砂或含液介质的密封面镀层（如类金刚石DLC涂层）选择，以及不同工况下密封泄漏量的建议极限值，都参考了约翰克兰在加拿大油砂、中东酸性气体及深海作业等极端环境下的真实运行数据。这些数据增强了标准的现实适应性和权威性。*标准化协调与推广：作为ISO/TC67的重要成员，约翰克兰积极促成全球不同区域（如美国API、欧洲EN）标准之间的协调，避免技术壁垒。新标准发布后，约翰克兰也通过技术研讨会、白皮书发布等方式，帮助全球用户和同行理解并正确执行这一新标准。除约翰克兰外，埃克森美孚（ExxonMobil）、壳牌（Shell）、西门子能源（SiemensEnergy）、通用电气（GE）及一些AIST（美国材料与试验协会）的代表也参与了重要工作，确保了标准既满足用户的苛刻需求，又兼顾设备与密封制造商的生产能力。5.标准的影响与应用价值ISO6368:2021的发布，对石油化工、天然气及相关重工业领域具有多重深远影响：*提升设备可靠性与安全性：通过严格的材料、设计和测试要求，显著降低了因密封失效导致的非计划停机、火灾、爆炸及人员伤亡风险。尤其是对异常工况测试的引入，使设备在极端条件下更不易发生灾难性故障。*降低运维成本与全生命周期成本：标准化的选型与测试流程降低了OEM（原始设备制造商）和最终用户之间的信息不对称性。用户可按标采购，减少因选型不当导致的误购和备件库存。同时，更高的初始可靠性带来了更低的全生命周期维护成本。*推动环保合规与绿色制造：标准将“逸散性排放控制”纳入设计考量，有助于企业应对日益严格的环保法规（如美国EPA的甲烷排放标准，以及欧盟的REDII指令）。采用符合ISO6368的密封系统，相当于直接为企业的ESG（环境、社会、治理）绩效加分。*促进国际贸易与技术交流：作为国际通行的技术语言，该标准消除了不同国家之间的技术法规差异，使得高性能干气密封产品可以无障碍地跨区域流通，促进了全球产业链的协调与发展。6.结论与展望ISO6368:2021《石油、石化和天然气工业轴向、离心和旋转螺杆压缩机和膨胀机用干气密封系统》标准的发布，标志着干气密封技术进入了更加精细化、系统化和安全环保化的新阶段。它不仅是技术规范的更新，更是行业对安全与可靠性极致追求以及履行节能减排责任的意志体现。展望未来，随着“工业4.0”和“数字化转型”的深入，干气密封系统的智能化、自诊断和预测性维护技术将迎来高速发展。未来的标准化工作可能需要着重考虑：1.数字化转型接口：如何定义密封系统的智能传感器数据接口标准，以便于接入工业互联网平台，实现远程状态监测与故障预警。2.