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干气密封在离心压缩机上的应用-乙烯

干气密封在离心压缩机上的应用-乙烯
干气密封在离心压缩机上的应用-乙烯

干气密封在离心压缩机上的应用

0 引言

乙烯装置需要 3 种离心压缩机,即裂解气压缩机、丙烯制冷压缩机和乙烯制冷压缩机俗称乙烯三机。这 3 种压缩机均成功地应用了干气密封。

乙烯的原料通常为乙烷或石脑油,也有用汽油、天然气和炼厂气的。

典型装置中,原料气通常混合着过热蒸汽,直接输送到裂解炉。裂解气在急冷塔中冷却,在急冷塔中会产生副产品,如焦油冷凝和分离。裂解气压缩机会将裂解气压缩到大约 2MPa 的压力。

这些机器通常也被称为原料气压缩机。压缩后的气体在一系列的热交换器中冷却,受压缩的裂解气在非常低的温度下变成液体。

气体的碳氢组份经过一系列的分馏塔汽化而分离。

脱甲烷塔去除氢气和甲烷,这些氢气和甲烷可用作高炉燃料。

乙烯、乙烷和乙炔在脱甲烷塔中去除。乙炔可以通过加氢在乙炔转化器中单独催化转换成乙烯。最终,乙烯分馏塔分离乙烷和乙烯,从而生成几乎纯的乙烯。

冷却和分离工艺中使用两套制冷回路,通常使用两台制冷压缩机。

压缩机面临的主要问题是来自湿密封 / 系统的油污染问题。

在许多情况下,使用大量的缓冲气以减少下游管路的油污染。制冷回路和分馏塔中的油垢会严重影响性能。

1 干气密封的优点

通过对比,干气密封能够消除工艺管路密封油污染,从而显著提高装置效率,因此可以堪称乙烯装置上压缩机密封的革命性进展。

乙烯压缩机上干气密封主要有如下优点:

( 1 )明显降低工艺气损失;

( 2 )工艺气不存在油污染,消除密封油腐蚀;

( 3 )工艺气不存在油污染,消除分馏塔中的油沉积;

( 4 )通过消除密封油油垢,增加热交换器的效率;

( 5 )节省油消耗和运输成本;

( 6 )降低能量消耗;

( 7 )减少维护(没有密封油系统);

( 8 )提高安全性(没有密封油系统着火的危险)。

2 裂解气压缩机

裂解气压缩机组通常包括 3 个压缩机机壳。典型的密封压力如下:

机壳密封压力

低大约 0.2MPa

中大约 0.3 ~ 0.4MPa

高大约 1.2 ~ 1.4MPa

机械湿密封或油膜环的混合应用,已达到 250mm ,有的甚至超过 300mm 的大轴径压缩机一起应用,会导致高吸收功率损失,尤其是当每个压缩机组功率在 100 ~ 120kW 范围的时候,要求使用带脱气罐的密封油系统,这就使系统更为复杂,从而增加了维护要求。

通过比较,干气密封运用了一种实际上不需要维护的简单的控制和监测系统。 3 个机壳的干气密封的总的吸收功率通常低于 20kW ,穿过密封的温升在20 ℃范围内。

在 28AT 类型和 28XP 类型干气密封的标准运行范围内,裂解气压缩机的运行条件通常很好。

然而,输送进裂解气压缩机的原料气通常是含有碳氢混合物的不清洁气体。工业上会关注原料气在密封处的聚合情况。选择适当的密封布置和系统设计可以避免这种情况产生。在装置试车期间,利用辅助气保护密封不受污染。

大多数操作者在动态操作时,利用经过滤的通向内置密封的辅助缓冲(密封)气。这些过滤气调节干气密封的运行环境,因此必须与工艺相兼容。天然气、乙烯或氮气都是典型的应用样例。它的兼容性必须由操作者确定,也许取决于现场的可用性。

通常来讲,工艺气到达最终压缩级时,应是相当清洁;只有在最终压缩级时,在启动和停车操作的必要时可以引入辅助缓冲气。

干气密封的结构按工艺条件设计,也可取决于可用的辅助气体。串联和双型 28 干气密封结构均有很好的使用史。

3 串联密封

串联干气密封具有外置密封的能力,可作为备用密封操作,因此普遍受到操作者的喜爱。外置密封在工艺气和大气之间形成一种附加障碍,而内置密封处理整个系统的压力。

对于这种结构,过滤气的供应对保证干气密封在清洁环境下运行至关重要。由于存在产品聚合的风险和工艺气不清洁的实际情况,通常采用外部密封气。密封气必须在压力稍微大于最大动态和静态密封运行压力的情况下方可使用,并直接通向内置密封芯子的一点。

在有些情况下,如果高压气流足够清洁,聚合风险比较低,将工艺气循环至低压机壳密封也是允许的。

在内置和外置密封之间也可选择安装中间迷宫密封,用氮气吹扫,使内置密封工艺泄漏气通向主通风管道燃烧。这种更友好的环境选择通过在迷宫密封和外置密封之间引入可调节的氮气供应作为障碍气得以实现。这样,正常运行时,外置密封朝向压缩机轴承的泄漏则是氮气。

4 双密封

这种结构保证工艺气总污染无散发。双型 28AT 干气密封要求供给所需压力的氮气。在密封压力稍微高于工艺气压力的情况下,在密封间提供经过滤的氮气。这样可维持密封运行的可控环境。

由于 28 型干气密封在相对较低的密封压力应用情况下的低泄漏密封能力,正常运行时,到大气的唯一密封泄漏的是氮气,并且消耗最低。来自外部气源的密封气也可引入干气密封芯子内侧,以保证在密封腔内不发生工艺气聚合。

5 乙烯制冷压缩机

该压缩机通常在纯乙烯环境下运行,乙烯制冷应用的显著特征是低密封压力,通常在 0.11MPa 绝压范围,- 70 ~-103 ℃范围的低进口压力。

闭式回路制冷系统通常不采用会使少量障碍气(通常为氮气)进入冷却气的双密封。因此,大多数情况采用串联式干气密封。

对于所有应用,干气密封在清洁干燥的环境下运行是十分重要的。因此,乙烯从压缩机出口循环出来,过滤后进入干气密封芯子内侧的一点。

经过压缩的出口侧的乙烯是温暖的。因此,为保证密封材料不受温度的影响(温升在正常运行时可能会给密封材料带来麻烦),采取适当的措施是必要的。

在启动和停车期间,压缩机会充满低温乙烯。这时,不会有暖的密封气从压缩机出口流过来,通常采用来自外部气源低温的乙烯气体注入气体密封芯子内侧,以在启动和停车时保护密封。

此外,来自压缩机轴承的热量会自然地沿着轴向密封移动,帮助降低气体的冷却效果。

在有些安装中,可能会出现主通风压力超过内侧密封压力的风险。非常低的密封压力和主通风 ( 放空 ) 高的背压会产生这种现象。

动态运行期间,必须避免密封反向受压。在这些情况下,有必要安装仪表,防止主通风(放空)的压力堆积。或者,安装一个密封压力调节系统,与经设计限制(碳环或迷宫密封)的内置密封芯子一起操作,以保证密封处一直维持正差压。

6 丙烯制冷压缩机

该压缩机通常在纯丙烯环境下运行。轴径相对较大,通常在 220mm 范围内,有时会超过 220mm ,密封压力大约为 0.13MPa 。通常采用串联式密封。串联式密封对于这种应用来说是一种理想密封。

同乙烯制冷压缩机相似,干气密封在清洁干燥的环境下运行是很重要的。因此,丙烯从压缩机出口循环出来,过滤后进入干气密封芯子内侧。

进口温度通常在-40 ℃,因此在启动和停车期间,可以看见密封温度趋近这个数字。因此必须相应地选择干气密封材料。

7 结论

干气密封的应用为压缩机组的可靠性和高效率提供了保证。现场运行的许多裂解气压缩机和制冷压缩机安装的都是干气密封,干气密封的应用为乙烯装置提供了一个稳定、可预测的有效服务。干气密封的应用堪称乙烯装置压缩机密封的革命性进

离心式压缩机干气密封系统浅析

离心式压缩机干气密封系统浅析 1 干气密封简介 目前国内外石油化工行业普遍使用离心式压缩机来输送各种气体,主要是因为运转周期长、性能稳定。实际生产要求离心式压缩机在高转速、大气量、大压力,尤其是在压缩易燃、有害、有毒气体的条件下工作,为了防止这些气体沿压缩机轴端泄漏至大气中,就必须采用各种密封方式,保证压缩机的正常工作,保证人身和设备的安全,防止造成环境污染,同时也决定了密封装置向高密封效率、低能耗的方向发展。 在压缩机领域,轴端干气密封正逐步替代迷宫密封、浮环密封和油润滑机械密封[1]。对密封的基本要求是要保证结合部分的密闭性、工作可靠性、使用寿命长,密封装置的系统简单、结构紧凑、制造维修方便。衡量密封好坏的主要技术指标是泄漏量、寿命和使用条件[2]。 干气密封是一种新型的非接触轴向密封,由它来密封旋转机器中的气体或液体介质。与其它密封方式相比,干气密封具有泄漏量少,寿命长,能耗低,磨损小,维修量低,操作简单可靠,被密封的流体不受油污染等特点。 目前,干气密封主要应用在离心式压缩机上和轴流压缩机、透平膨胀机上。干气密封已经成为离心式压缩机正常运转和操作可靠的重要元件。 2 干气密封工作原理

图1 动环端面结构示意图 干气密封是由动环、静环、弹簧、密封圈、弹簧圈和轴套组成。动环和静环配合表面的平面度和光洁度很高,动环面上加工有一系列的螺旋形流体动压槽,槽深仅有几微米,外深内浅,如图1所示。干气密封在非运转状态时,动环与静环的密封面靠弹簧力贴合在一起。运转时,气体随着动环的旋转,被吸入动压槽内,被送到螺旋槽的根部,根部以外的一段无槽区称为密封坝,即动压槽末端没有通道。螺旋槽间为密封堰。密封坝和密封堰起到节流和密封的作用。

循环氢压缩机干气密封损坏原因分析及对策

循环氢压缩机干气密封损坏原因分析及对策(正式) Deploy The Objectives, Requirements And Methods To Make The Personnel In The Organization Operate According To The Established Standards And Reach The Expected Level. 编订:___________________ 审核:___________________ 单位:___________________

文件编号:KG-A0-2955-22 循环氢压缩机干气密封损坏原因分 析及对策(正式) 使用备注:本文档可用在日常工作场景,通过对目的、要求、方式、方法、进度等进行具体的部署,从而使得组织内人员按照既定标准、规范的要求进行操作,使日常工作或活动达到预期的水平。下载后就可自由编辑。 200万吨柴油加氢装置循环氢压缩机K-102干气密封系统及干气密封控制系统采用四川日机密封件有限公司的中间带迷宫的串联式集装式干气密封。 干气密封的工作原理 工作原理 干气密封单元一般由一个可以轴向浮动的静环和 一个固定在轴套上的动环组成。静环背后有弹簧对其施 加贴合作用力,动环随压缩机转子做高速运转。密封的 工作原理是流体静压力和流体动压力的平衡。高速旋转 的动环产生粘性剪切力带动流体进入流体动力槽内,由 外径向中心运动,密封坝提供流体阻力,节制气体流向 低压端,于是气体被压缩压力升高,密封面分开,形成 一定厚度的的气膜,(约3um)。当流体的静压力和弹

簧的闭合力等于气膜内的开启力时,密封端面之间就形成了稳定的间隙,于是密封实现非接触运转。我装置干气密封为中间带迷宫的串联式集装式干气密封,密封气由两种气体组成,分别是 1. OMPa 氮气、循环氢压缩机出口循环氢。靠压缩机气缸内侧的一级密封,由循环氢密封,用粗滤器和精滤器过滤;中间的二级密封,用1. OMPa氮气进行密封;靠压缩机气缸外侧的隔离气,用氮气密圭寸;气缸内的大量氢气首先被靠内侧的密封氢气密封,剩余外漏的氢气和密封气靠氮气来密封,为了防止润滑油进入密封腔,在最外侧用氮气进行密封。 实际运行状况 KT02为循坏氢压缩机,20xx年门月投用,运行至20xx年6月发现非驱动端干气密封泄漏气量和压力持续上涨,经过流程检查及仪表联校确认非驱动端干气密封泄漏。直至20xx年6月30日装置被迫停工检修。经解体检查发现密封静环有磨损现象(Do于是,对非驱动端密封进行了更换。重新开启后运行正常。运行至20xx年6月,再次发现非驱动端干气密封泄漏气量和压

离心压缩机干气密封系统原理及泄漏原因分析

密封系统为串联式双端面干气密封,由连续放置的两组单端面干气密封组成。经过滤的纯净合成气作为主密封气进入一级密封腔,其压力比工艺气体压力高0.2-0.3MPa,起到阻隔作用,有少量密封气会进入缸内,但其为纯净的合成气,故不会产生污染。另一部分气体经过两级干气密封之间的梳齿密封分为两路,一部分作为一级泄漏(也称一次泄漏)直接排至火炬系统,另一部分进入二级密封腔充当二级密封气。然后再经梳齿密封由二级泄漏管道与隔离气一起排出引至火炬系统。隔离气(氮气)起着最后一道密封作用,其压力略高于二级密封气,确保二级密封气不会泄漏至大气侧。通过离心压缩机合成气泄漏事例,分析装备干气密封系统的离心压缩机发生气体泄漏情况,如干气密封的一级泄漏气和主密封气通过中分面泄漏至轴承箱。 1导言随着石油、化工行业的快速发展,低能耗、高效益、零污染、长周期的发展方向已成为石油化工行业的发展趋势。大型压缩机组是石化行业的关键设备,其密封性能的好坏决定装置能否平稳安全运行。干气密封以其低泄漏、经济实用性好、密封寿命长和运行可靠等特点脱颖而出。干气密封是一种新型的旋转轴用非接触密封,它是在气体润滑轴承的基础上,由接触型液膜机械密封改进而来。上世纪60年代末,约翰克兰公司研制出首套干气密封并应用于离心压缩机。随着密封行业以及流体动力学的快速发展,已经衍生出各种型式的干气密封。目前,干气密封已在石油、化工、冶金、航空等行业中广泛使用。因此在本文之中,主要是对离心压缩机干气密封系统原理

及泄漏原因进行了全面的分析研究,并且也是在这基础之上提出了下文中的一些内容,希望能够给予相同行业进行工作的人员提供出一定价值的参考。 2.干气密封工作原理干气密封是一种新型非接触式密封,其利用流体动力学原理,通过开设在密封端面上的动压槽来达到密封端面的非接触运行。由旋弹簧、旋转环、静环、密封圈以及弹簧座和轴套组成。旋转环密封面经过研磨、抛光处理,并在其上面加工出有特殊作用的流体动压槽。干气密封旋转环旋转时,将密封气体吸入动压槽内,沿着密封堰流动。在密封堰的节流作用下,气体被压缩,压力升高,将密封面推开,在两个密封面间形成一层很薄的气膜。气体动力学研究表明,当干气密封两端面的气膜厚度在2-3微米时,气体流动层最为稳定,因此,干气密封气膜厚度设计值选定在2-3微米。当气体静压力、弹簧力形成的闭合力与气膜反力相等时,气膜厚度保持恒定,干气密封稳定运转。当外部存在干扰,气膜厚度减小,而气膜反向力增大,此时开启力大于闭合力,在开启力的作用下,密封面间隙增加,随着密封间隙的增加,开启力相应减小,直至开启力与闭合力相等时,此时密封间隙恢复到正常值。若密封气膜受外部干扰而厚度增大,此时气膜反向力减小,闭合力大于开启力,在闭合力的作用下,密封间隙减小,随着密封间隙的减小,闭合力也相应减小,直至闭合力与开启力相等时,密封面恢复至正常值。因此,只要保证在安装时密封间隙处于设计范围内,当外部干扰消失以后,密封系统就会恢复稳定。

离心压缩机小知识

1. 离心式压缩机的效率比活塞式低且不适于气量太小及压力较高的场合,稳定工况较窄,经济性较差。 2. “级”就是一个叶轮和其相匹配的固定元件所构成的基本单元。 3. 首级由吸气室、叶轮、扩压器、弯道、回流器组成;末级由叶轮扩压器和蜗壳组成。 4. 段是以中间冷却器作为分段标志,气流从吸入被冷却。 5. 缸是将一个机壳称为一缸 6. 离心式压缩机的主要性能参数有排气压力、排气量、压缩比、转速、功率、效率。 7. 选择和合理使用压缩机的重要依据是主要性能参数。 8. 主轴按结构分三种:阶梯式节鞭式和光轴。 9. 开式叶轮是由轮毂和径向叶片组成。 10. 叶轮及轴上零件与主轴的配合一般采用过盈配合。 11. 轴向力最终由推力盘来承担。 12. 轴向力的危害是影响轴承的使用寿命,严重烧轴瓦,转子窜动时使转子上的零件和固定元件碰撞以致机器损坏。 13. 平衡轴向力的方式有叶轮对称排列、平衡盘装置、叶轮背面加筋。 14. 轴套的作用防止叶轮轴向窜动、还起密封作用。 15. 扩压器分三种无叶片扩压器、有叶片扩压器和直臂扩压器。 16. 无叶片扩压器的气体从叶轮中通过环形流道流出达到减速增压的目的。 17. 弯道和回流器的作用是把扩压器后的气体引导到下一级延续压缩。 18. 离心式压缩机轴承分径向轴承和止推轴承两大类。 19. 滑动轴承的按工作原理分静压轴承和动压轴承两类。 20. 动压轴承是由依靠轴颈本身的旋转把有带入轴颈和轴瓦间形成楔状油楔,油楔受到负荷挤压而产生油压,使轴和轴瓦分开形成油膜。 21. 动压轴承按结构形成分为圆瓦轴承、可倾瓦轴承和椭圆瓦轴承。 22. 可倾瓦轴承在任何情况下都有利于形成最佳油膜,不易产生油膜震荡。 23. 止推轴承分米楔尔轴承、金丝伯雷轴承。 24. 止推瓦块之间受力不均匀的轴承是米楔尔轴承。 25. 金丝伯雷轴承活动部分由扇形止推块、上摇块、下摇块三层叠加而成。 26. 止推块和上摇块为球面接触。 27. 金丝伯雷轴承承载力能力大允许推力盘有较大的线速度,磨损慢,使用寿命长,更适宜用于高速重载离心式压缩机。 28. 金丝伯雷轴承的缺点轴向尺寸较大,制造工艺复杂。 29. 金丝伯雷轴承又称浮动叠层式轴承。金丝伯雷轴承广泛应用于高速高压的离心式压缩机。 30. 米楔尔轴承由止推瓦块、基环和副推力瓦块组成。 31. 在推力盘的两侧分主推力瓦和副推力瓦,正常运动时,轴的轴向力是由主推力瓦来承受,然后,才是通过基环传动给轴承座。 32. 副推力瓦块是在启动或停机时可能出现的反向轴向力时起作用。 33. 米楔尔轴承的止推盘的轴向位置是止推轴承来保证的,即由止推盘和止推轴承的间隙位置来确定的。 34. 推力盘和瓦块间的间隙称为推力间隙和轴子的工作窜量。 35. 离心式压缩机密封分内部密封和外部密封,内部密封如轮盖、定距套、平衡盘上的密封一般为迷宫式密封;外部密封有毒有害易燃易爆气体,采用液体密封、机械密封、干气密封,对于无毒无危险的介质可采用迷宫式密封。

循环氢压缩机干气密封的改造与应用

循环氢压缩机干气密封的改造与应用 王超!尹宏伟 "中国石化股份有限公司北京燕山分公司炼油厂!北京#$%&$$’ 摘要(简单阐述了循环氢压缩机组)*%$#的干气密封改造及应用情况!对原浮环密封实际应用中存在的问题作了分析!并对干气密封的原理+结构及系统工艺流程作了简单介绍, 关键词(螺旋槽端面密封-气膜-旋转环-静止环 中图分类号(./012文献标识码(3文章编号(#$$4*55$&"%$$#’$6*$$&0*$6 7前言 目前!石化行业普遍应用透平压缩机来输送各种气体!为了防止或限制这些气体沿压缩机旋转轴端部泄漏!必须采用轴端密封装置,对于输送危险性工艺气体的压缩机则必须采用密封性能良好的密封形式8#9, 随着高速机械密封技术的日趋成熟!透平压缩机采用的传统的浮环密封正在逐步被先进的机械密封所取代!因为机械密封的泄漏率明显低于浮环密封,这不仅减少了密封油的消耗!更重要的是减少了密封油对工艺回路的污染,机械密封的润滑和控制系统更简单+操作更方便且安全可靠,尽管机械密封比浮环密封的成本高!但从总的技术经济特性分析!其优越性是十分明显的,北京燕山分公司炼油厂重整加氢联合装置于#004年建成投产!循环氢压缩机由沈阳鼓风机厂制造,氢压机采用浮环密封!投运后一直存在污油量过大+腐蚀严重+氮气消耗量大等问题!而且封油窜进系统造成对反应器中催化剂的腐蚀失效!给装置造成很大的经济损失,#001年#%月!决定将浮环密封改造为.:$%3型双端面干式气体密封, ;.:<;系列干气密封特点 .:$%干式气体密封为天津鼎名公司生产的螺旋槽端面密封!该密封是一种气膜润滑的非接触式机械密封,旋转环或静止环端面上"或者同时在这两个端面上’开有螺旋槽!如图#所示,运转时!在密封端面间形成气膜!使之脱离接触!因而端面间几乎无磨损!还具有可靠性高+使用寿命长+泄漏量小+功耗极低+无油污染等特点!该密封取消了庞大的密封油供给及测控系统!占地面积小+重量轻+运行维护费用低 , 图#动环螺旋槽 =螺旋槽密封原理 动环旋转时将密封气体吸入螺旋槽内!径向分量朝着密封堰流动!而密封堰节制气体流向中心!于是气体被压缩引起压力升高形成气膜,此次密封改造采用了人字形或八字形螺旋槽,如图%所示,这样就使得密封气在螺旋槽内的压力分布线较普通形状增加了面积!即在同样的工况条件下!.:$%3型干气密封开启力比普通形状螺旋线的开启力大!形成的两环间隙大+气膜厚,因此!适应的工况变化广!使用寿命更长, >干气密封系统改造 ?’)*%$#密封改造的主要参数 该机组的两套密封!每套干气密封的耗氮量 "标准状态’@#A#B5C6D E!向机内漏氮量"标准状态’@ %A$B0C6D E, 两套密封总耗氮量"标准状 收稿日期(%$$#*$%*%& 作者简介(王超"#01#F’!河南太康人,#00&年毕业于西北大学化工机械与设备专业!获学士学位,#000年至今在读研究生!现在燕山石化公司炼油厂从事设备管理工作!工程师, 密封技术石油化工设备技术!%$$#!%%"6’G&0G H I J K L*M E I C N O?P/Q R N S C I T J.I O E T L P L U V 万方数据

干气密封拆装方法浅析

干气密封拆装方法浅析 樊鹏德 摘要:本文阐述了干气密封的工作原理及其在煤化工装置中的应用,重点对干气密封的拆卸和安装方 法进行了详细的说明,通过结合2014年烯烃丙烯装置烃压缩机组的检修,对干气密封的拆装方法进行总结 归纳,为以后的检修工作提供参考。 关键词:干气密封;动环;静环;螺旋槽 1.前言 离心压缩机广泛地用于煤化工装置的多种工艺流程中,离心压缩机由转子和静子两部分 组成,在动静部分之间存在间隙。为了防止工艺气体沿压缩机壳体与旋转轴之间的间隙外漏 至大气中,须采用各种轴端密封装置,阻止气体的泄露。干气密封是较为常用的轴端密封, 被应用于煤化工装置多台离心压缩机中,压缩机大修或中修时干气密封的拆装是一项关键的 工序。 2.干气密封工作原理 干气密封由旋转动环、静环、弹簧、密封圈、弹簧座和轴套组成,在旋转动环密封面 上加工出特殊形状的流体动压槽,如螺旋槽、圆弧槽、T形槽等,槽深一般在6 ~ 10μm 之间。表面进行研磨和抛光处理。干气密封内部结构如图1所示,动环图2所示,被固定在 旋转轴上,当压缩机轴旋转时动环也跟着一起旋转,此时动环端面上的螺旋槽将外径处的密 封气体吸入,沿着外沿向内运动。而密封坝节制气体流向中心,于是气体被压缩,压力升高, 在槽根处形成高压区。端面气膜压力形成开启力,静环密封端面被推开,流动的气体使动环 和静环之间形成一层很薄的气膜。气膜既能润滑密封表面还能阻止工艺气体泄漏。 图1.干气密封内部结构 图2.干气密封动环 图

干气密封稳定运转时,开启力与作用在补偿环背面的气体压力和弹簧力形成的闭合力平衡,密封保持非接触、无磨损运转。如果出现某些扰动因素使密封间隙减小,此时由螺旋槽产生的气膜压力将增大,引起开启力增大,而闭合力不变,密封间隙将增大,直到恢复平衡为止;反之,如果出现某些扰动因素使密封间隙增大,此时由螺旋槽产生的气膜压力将减小,引起开启力减小,而闭合力不变,密封间隙将减小,密封将很快再次恢复平衡,如此周而复始运行,受力变化如图3所示。干气密封的这种抵抗气膜间隙变化的能力称之为气膜刚度。 图3.干气密封动静环受力变化 3.干气密封的应用 干气密封被广泛应用于石油化工行业的大型离心压缩机中,煤化工装置的多台离心压缩机中都使用干气密封,如合成气压缩机、丙烯压缩机,烃压缩机,脱乙烷塔压缩机等。丙烯装置烃压缩机组高、低压缸采用由 John Grane制造的两级串联干气密封,2010年8月投入使用,至2014年5月运行达到45个月,未出现任何异常。2014年5月对高、低压缸干气密封进行下线检查,各干气密封外观检查完好。之后,高压缸更换备用干气密封,低压缸的干气密封继续使用,安装后高、低压缸4台干气密封均试车运行正常。

离心式压缩机工作原理及结构图介绍

离心式压缩机工作原理及结构图 2016-04-21 zyfznb转自老姚书馆馆 修改分享到微信 一、工作原理 汽轮机(或电动机)带动压缩机主轴叶轮转动,在离心力作用下,气体被甩到工作轮后面的扩压器中去。而在工作轮中间形成稀薄地带,前面的气体从工作轮中间的进汽部份进入叶轮,由于工作轮不断旋转,气体能连续不断地被甩出去,从而保持了气压机中气体的连续流动。气体因离心作用增加了压力,还可以很大的速度离开工作轮,气体经扩压器逐渐降低了速度,动能转变为静压能,进一步增加了压力。如果一个工作叶轮得到的压力还不够,可通过使多级叶轮串联起来工作的办法来达到对出口压力的要求。级间的串联通过弯通,回流器来实现。这就是离心式压缩机的工作原理。二、基本结构 离心式压缩机由转子及定子两大部分组成,结构如图1所示。转子包括转轴,固定在轴上的叶轮、轴套、平衡盘、推力盘及联轴节等零部件。定子则有气缸,定位于缸体上的各种隔板以及轴承等零部件。在转子与定子之间需要密封气体之处还设有密封元件。各个部件的作用介绍如下。

1、叶轮 叶轮是离心式压缩机中最重要的一个部件,驱动机的机械功即通过此高速回转的叶轮对气体作功而使气体获得能量,它是压缩机中唯一的作功部件,亦称工作轮。叶轮一般是由轮盖、轮盘和叶片组成的闭式叶轮,也有没有轮盖的半开式叶轮。 2、主轴 主轴是起支持旋转零件及传递扭矩作用的。根据其结构形式。有阶梯轴及光轴两种,光轴有形状简单,加工方便的特点。 3、平衡盘 在多级离心式压缩机中因每级叶轮两侧的气体作用力大小不等,使转子受到一个指向低压端的合力,这个合力即称为轴向力。轴向力对于压缩机的正常运行是有害的,容易引起止推轴承损坏,使转子向一端窜动,导致动件偏移与固定元件之间失去正确的相对位置,情况严重时,转子可能与固定部件碰撞造成事故。平衡盘是利用它两边气体压力差来平衡轴向力的零件。它的一侧压力是末级叶轮盘侧间隙中的压力,另一侧通向大气或进气管,通常平衡盘只平衡一部分轴向力,剩余轴向力由止推轴承承受,

离心压缩机密封技术的探讨

由于对密封理论及实用技术掌握得不好,在密封的选型及对实际问题的处理当中,经常会出现一些问题,最终导致密封失效,介质泄漏, 装置停车停产, 企业效益严重受损。为此本文针对离心压缩机的密封技术进行了探讨。 目前国内外石化行业普遍用离心压缩机来输送各种气体。为了防止或限制这些气体沿压缩机旋转轴端部泄漏到大气中去, 就必须采用各种轴端密封装置, 以便维持主机的正常运转, 降低物料和能源的消耗, 防止环境污染和保证人身及设备安全。离心压缩机所采用的密封通常有四种形式, 即迷宫密封、浮环密封、机械密封和干气密封。 1 迷宫密封 迷宫密封是依靠节流间隙中的节流过程( 压力能转化为动能) 和密封空腔中的动能耗散过程( 动能转化为热能) 实现密封。迷宫密封结构简单、安装操作方便, 辅助设备少, 一般允许压缩机内的介质微量漏到大气中去, 而且只适用于低压介质密封。 首先, 以空气为介质的压缩机绝大多数采用通过节流来降低泄漏的迷宫式( 梳齿式)密封, 这是因为空气既无任何危险又非常廉价, 其泄漏量的大小只是影响主机的效率即能源的消耗。因此, 对迷宫密封的主要研究方向是如何加强节流功能以降低泄漏量。利用强化节流效应来降低气体泄漏量的蜂窝密封或刷式密封, 也可以看作改进型的迷宫密封。其次, 压缩氮气、二氧化碳等“中性”气体的压缩机也可以采用迷宫密封, 但由于其价值远较空气为高, 故在某些大型化肥厂采用气膜螺旋槽密封,其目的是降低物料和能源的消耗。 石化行业危险性工艺气体压缩机使用的第一代轴端密封是迷宫式密封。但是由于这类密封运行维护费用高, 污染环境等原因, 在80 年代基本都被浮环密封代替。 2 浮环密封

干气密封的特性及主要工作原理

干气密封的特性及主要工作原理 一、干气密封概述 早在20世纪60年代末期,奠定在气体动压轴承应用的基础上,干气密封发展起来,并成为一种全新的非接触式密封。该密封利用流体动力学原理,通过在密封端面上开设动压槽而实现密封端面的非接触性运行。最初,采用干气密封形式,主要为了改善高速离心压缩机的轴封问题。由于密封采取非接触性的运行方式,因此其密封的摩擦副材料基本不会受到PV值的任何影响,尤其在高压设备、高速设备中应用,具有良好前景。随着我国密封技术的飞速发展,再加上干气密封的广泛应用,彻底解决了困扰高速离心压缩机运行中的轴封问题,密封使用寿命及性能都得到了很大提高,为机组稳定,长周期运行提供了保证,因此该技术的应用范围进一步扩大,凡使用机械密封的场合均可采用干气密封。 干气密封图 二、干气密封与机械密封性能比较

机械密封是一种传统的密封型式,其特点是密封结构简单,技术成熟,加工精度要求不太高。其缺点是泄漏率高,故障频发。 干气密封是目前最先进的一种非接触密封型式,与传统的机械密封形式相比较,采用干气密封技术,主要具备以下优势: 1)采用干气密封技术,可有效提高密封的质量与使用时间,确保设备安全、可靠、稳定运行。 2)采用干气密封技术,能源消耗较小。 3)干气密封技术应用到的辅助系统较为可靠,操作简单,在使用过程中不需要任何维护手段。 4)采用干气密封技术,泄漏量较少,应用效果良好。 三、干气密封工作原理 一般来讲,典型的干气密封技术,包含了静环、动环(旋转环)、副密封O 形圈、静密封、弹簧和弹簧座等。静环位于弹簧座内,用副密封O形圈密封。弹簧在密封无负荷状态下使静环与固定在轴上动环(旋转环)配合。 这类密封与机械密封的区别在于,它是一种气膜润滑的流体动、静压相结合的非接触式机械密封。动环与静环配合表面具有很高的平面度和光洁度,通常在动环表面上加工有一系列的特种槽。随着转动,气体被向内泵送到槽的根部,根部以外的无槽区称为密封坝。密封坝对气体流动产生阻力作用,增加气体膜压力。配合表面之间产生的压力,使静环表面与动环脱离,保持一个很小的间隙。当由气体压力和弹簧力产生的闭合压力与气体膜的开启压力相等时,便建立了稳定的平衡间隙。在有效确保动力平衡的基础上,密封中产生的作用力状况。 闭合力Fc,即弹簧力与气体压力之间的总和。其中,开启力Fo通过端面之间分布的压力,对端面的面积形成积分。在平衡状态下,Fc=Fo;其中运行的间隙约3微米。如果由于受到干扰作用,造成密封的间隙逐渐降低,此时端面之间的压力就会有所升高,此时Fc>Fo,端面之间的间隙也会有所降低,则密封就会达到一种全新平衡状态。通过该机制的运行,可在动环组件与静环组件之间形成较

加氢裂化装置循环氢压缩机干气密封介绍

干气密封 一、干气密圭寸的工作原理 (一)、概述 干气密封是一种新型的非接触式轴封,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。由于干气密圭寸属于非接触式密圭寸,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圭寸。干气密圭寸的出现,是密圭寸技术的一次革命,气体密圭寸的难题从此得以解决,而不再会受到密封润滑油的限制。其所需的气体控制系统比油膜密封的油系统要简单得多。 与浮环密封相比,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。 (二)、干气密圭寸的工作原理 与其它机械密封相比,干气密封在结构方面基本相同。其主要区 别在于,干气密圭寸的一个密圭寸环上面加工有均匀分布的浅槽,干气密圭寸能在非接触状态下运行就是靠这些浅槽在运转时产生的流体动压效应使密封面分开。 干气密封端面的槽形主要分单旋向和双旋向两大类。 单旋向槽型只可使用于单向旋转的机组,在要求的旋向下才可产

生开启力,如反转则产生负的开启力而可能导致密封的损坏。但相对于双旋向的槽型,它可形成更大的开启力和气膜刚度,产生更高的稳定性而更可靠的防止端面接触。故在很低的转速下和较大的振动下也 可使用。在目前的压缩机组上使用最多。常见的主要有以下几种: 双旋向槽型无旋向要求,正反转皆可使用。机组的反转不会造成密封的损坏。其使用范围较单旋向槽宽,但其稳定性、抗干扰能力较单旋向差。常见有以下几种: 通过对干气密封各种槽型的反复试验,对比研究,最终确认在同 样的工作参数下,以螺旋线设计的槽型具有最大的气膜刚度的同时仅有较小的泄漏量。即具有最大的刚漏比。下面主要介绍这种槽型。

循环氢压缩机干气密封损坏原因分析及对策正式版

Through the reasonable organization of the production process, effective use of production resources to carry out production activities, to achieve the desired goal. 循环氢压缩机干气密封损坏原因分析及对策正式版

循环氢压缩机干气密封损坏原因分析 及对策正式版 下载提示:此安全管理资料适用于生产计划、生产组织以及生产控制环境中,通过合理组织生产过 程,有效利用生产资源,经济合理地进行生产活动,以达到预期的生产目标和实现管理工作结果的把控。文档可以直接使用,也可根据实际需要修订后使用。 200万吨柴油加氢装置循环氢压缩机K-102干气密封系统及干气密封控制系统采用四川日机密封件有限公司的中间带迷宫的串联式集装式干气密封。 干气密封的工作原理 工作原理 干气密封单元一般由一个可以轴向浮动的静环和一个固定在轴套上的动环组成。静环背后有弹簧对其施加贴合作用力,动环随压缩机转子做高速运转。密封的工作原理是流体静压力和流体动压力的平衡。高速旋转的动环产生粘性剪切力带

动流体进入流体动力槽内,由外径向中心运动,密封坝提供流体阻力,节制气体流向低压端,于是气体被压缩压力升高,密封面分开,形成一定厚度的的气膜,(约 3μm)。当流体的静压力和弹簧的闭合力等于气膜内的开启力时,密封端面之间就形成了稳定的间隙,于是密封实现非接触运转。我装置干气密封为中间带迷宫的串联式集装式干气密封,密封气由两种气体组成,分别是1.0MPa氮气、循环氢压缩机出口循环氢。靠压缩机气缸内侧的一级密封,由循环氢密封,用粗滤器和精滤器过滤;中间的二级密封,用1.0MPa氮气进行密封;靠压缩机气缸外侧的隔离气,用氮气密封;气缸内的大量氢气首先被靠内侧

循环氢压缩机干气密封损坏原因分析及对策(正式版)

文件编号:TP-AR-L5322 In Terms Of Organization Management, It Is Necessary To Form A Certain Guiding And Planning Executable Plan, So As To Help Decision-Makers To Carry Out Better Production And Management From Multiple Perspectives. (示范文本) 编订:_______________ 审核:_______________ 单位:_______________ 循环氢压缩机干气密封损坏原因分析及对策(正 式版)

循环氢压缩机干气密封损坏原因分 析及对策(正式版) 使用注意:该安全管理资料可用在组织/机构/单位管理上,形成一定的具有指导性,规划性的可执行计划,从而实现多角度地帮助决策人员进行更好的生产与管理。材料内容可根据实际情况作相应修改,请在使用时认真阅读。 200万吨柴油加氢装置循环氢压缩机K-102干气 密封系统及干气密封控制系统采用四川日机密封件有 限公司的中间带迷宫的串联式集装式干气密封。 干气密封的工作原理 工作原理 干气密封单元一般由一个可以轴向浮动的静环和 一个固定在轴套上的动环组成。静环背后有弹簧对其 施加贴合作用力,动环随压缩机转子做高速运转。密 封的工作原理是流体静压力和流体动压力的平衡。高 速旋转的动环产生粘性剪切力带动流体进入流体动力

槽内,由外径向中心运动,密封坝提供流体阻力,节制气体流向低压端,于是气体被压缩压力升高,密封面分开,形成一定厚度的的气膜,(约3μm)。当流体的静压力和弹簧的闭合力等于气膜内的开启力时,密封端面之间就形成了稳定的间隙,于是密封实现非接触运转。我装置干气密封为中间带迷宫的串联式集装式干气密封,密封气由两种气体组成,分别是1.0MPa氮气、循环氢压缩机出口循环氢。靠压缩机气缸内侧的一级密封,由循环氢密封,用粗滤器和精滤器过滤;中间的二级密封,用1.0MPa氮气进行密封;靠压缩机气缸外侧的隔离气,用氮气密封;气缸内的大量氢气首先被靠内侧的密封氢气密封,剩余外漏的氢气和密封气靠氮气来密封,为了防止润滑油进入密封腔,在最外侧用氮气进行密封。 实际运行状况

干气密封操作规程

干气密封操作规程 干气密封作为精密,贵重的设备附件,操作过程中,必须加强责任心,并精心操作方能使其处于完好状态。采用自产保护氮气操作注意事项如下 一、干气密封说明 二、操作细则 1.启动前先确认干气机械密封氮气瓶压力必须满足≥ 2.0MPa,同时备用氮气钢 瓶应当是满瓶。 2.检查氮气钢瓶减压阀是否完好,氮气密封气连接管线是否完好无泄漏。 3.检查氮气仪表箱内的压力表,流量计,调节阀是否完好。 4.启动循环泵前将氮气控制箱内压力调节阀压力调至0.7MPa之间,同时将氮 气钢瓶出口压力表与氮气控制箱内的调节阀后压力表进行对比,如偏差较大应进行校对或更换新表。 5.检查并确认氮气流量计后端的压力表是否完好,指示读数是否准确,同时再 与压力调节阀上的压力表进行对比,并定期进行校验。 6.调节氨气控制箱内的流量计调节阀,确保保护气流量充足,(理论上轴径小 于25mm的单端面干气密封的保护气流量应小于0.5~1.33L/min(0.03~0.08m 3/h)氮气不能过小,将会造成免气气量不足,分不开密封端面,造成密封端面损坏;密封气流量也不要过大,以免泵运行起来后造成进入系统的气量过多,形成气蚀现象或空管现象。 7.启动循环泵之前,开启10分钟干气密封氮气。(目的,确保干气密封的密封 面被气压吹起分离,防止密封面磨损),再向泵内灌料,让泵内先充满物料,打开自循环阀门,再启动泵,待泵运行稳定后,再开M702进料泵,并慢慢关闭自循环阀门。 8.泵密封气电接点压力开关已经设定在0.5MPa,如果系统氮气压力低于 0.5MPa,循环泵P704将自行停泵,压力高于0.5MPa时,才可以接通压力开 1

压缩机干气密封基本原理及使用分析_图文.

2000年1月5日收到大连市116000 压缩机干气密封基本原理及使用分析 B a s ic P rinc ip le A nd Us e A na lys is Fo r D ry G a s S e a l O f C om p re s s o r L i G uiq in e t a l 李桂芹王玉华 大连博格曼有限公司沈阳鼓风机股份有限公司 【摘要】针对德国博格曼公司的干气密封产品进行了 研究,结合压缩机的工作特点,重点论述了压缩机干气密封的原理,结构特点,密封材料,使用要求和制造等方面的内容。 关键词:透平式压缩机干气密封结构应用 Abstract :R esearch is carried ou t again st the p roduct of dry gas seal of Germ an B u rgm ann Com p any ,com b in ing the op erating p erfo rm ance of com p resso r ,con ten ts of p rinci p le of com p resso r dry gas seal ,structu ral featu re ,seal m aterial ,service requ irm en t and m anufactu re etc .are m ain ly discu ssed . Key words :Turboco m pressor D ry ga s sea l Structure Appl ica tion 一、引言 干气密封是一种新型的无接触轴封,由它来密封旋转机器中的气体或液体介质。与其它密封相比,干气密封具有泄漏量少,磨损小,寿命长,能耗低,操作简单可靠,维修量低,被密封的流体不受油污染等特点。因此,在压缩机应用领域,干气密封正逐渐替代浮环密封、迷宫密封和油润滑机械密封。干气密封使用的可靠性和经济性已经被许多工程应用实例所证实。

泵用干气密封的原理及特点

本文摘自再生资源回收-变宝网(https://www.docsj.com/doc/927806970.html,)泵用干气密封的原理及特点 泵用干气密封主要应用于离心压缩机等高速流体设备上。随着甭、反应釜等设备的出现,干气密封技术逐渐在低转速设备上进行了推广,从而形成了泵用干气密封技术。 一、泵用干气密封的工作原理 泵用干气密封是一种高性能、长寿命的新型密封型式,在结构上它与普通机械密封显著不同的是:动、静环密封端面较宽;在动环或静环端面上加工出特殊形状的流体动压槽,如螺旋槽,槽深一般在3-10pm之间。 当动环高速旋转时,动环或静环端面上的螺旋槽将外径处的高压气体向下泵入密封端面间,气体由外径向中心流动,而密封坝节制气体流向中心,于是气体被压缩引起压力升高,在槽根处形成高压区。端面气膜压力形成形成开启力,在密封稳定运转时,该开启力与由作用在补偿环背面的气体压力和弹簧力形成的闭合力平衡,密封保持非接触、无磨损运转,其气膜厚度一般维持在2-3pm。如果出现某些扰动因素使密封间隙减小,引起开启力减小,而闭合力不变,密封间隙将减小,密封将很快再次恢复平衡。 干气密封的这种抵抗气膜间隙变化的能力称之为气膜刚度。虽然泵用干气密封的气膜间隙很小,但气膜刚度很大,比液膜润滑机械密封的膜刚度要大得多。 二、泵用干气密封的主要优点 与传统的接触式机械密封相比,在离心泵中采用干气密封有以下几个方面的优点: (1)摩擦功耗低

由于干气密封的两密封端面被一薄层稳定的气膜所隔离而且密封腔内为低粘度的气体介质,因此干气密封的端面摩擦功耗和动环组件的搅拌摩擦损失要比液体润滑的密封装置的摩擦功耗小很多,一般两者消耗的功率之比约为1:10-20。 (2)无磨损运转、使用寿命长 对干气密封,由于两个相对旋转的端面是非接触的,在正常使用条件下,一般都可达到3年以上。 (3)无封液系统、能实现泵送介质的零泄漏或零溢出 封液系统时常是复杂的和昂贵的,并存在不可避免的故障危险。泵送介质的外泄漏和封液冷却密封都依赖于封液系统的完善化。干气密封避免了所有这些复杂因素,它利用干燥洁净的氮气源作为密封气,很容易实现泵送介质的零泄漏或零溢出,对泵送介质没有任何污染,而且系统比较简单、可靠性非常高。 三、泵用干气密封的技术难点 与高速透平压缩机用干气密封相比,离心泵用干气密封存在三个方面的难点:

干气密封基本原理及使用分析

压缩机干气密封基本原理及使用分析 一、引言 干气密封是一种新型的无接触轴封,由它来密封旋转机器中的气体或液体介质。与其它密封相比,干气密封具有泄漏量少,磨损小,寿命长,能耗低,操作简单可靠,维修量低,被密封的流体不受油污染等特点。因此,在压缩机应用领域,干气密封正逐渐替代浮环密封、迷宫密封和油润滑机械密封。干气密封使用的可靠性和经济性已经被许多工程应用实例所证实。 目前,干气密封主要用在离心式压缩机上,也还用在轴流式压缩机、齿轮传动压缩机和透平膨胀机上。干气密封已经成为压缩机正常运转和操作可靠的重要元件,随着压缩机技术的发展,干气密封正逐步取代浮环密封、迷宫密封和油润滑密封。 本文针对德国博格曼公司的干气密封产品进行了研究,结合压缩机的工作特点,重点论述压缩机干气密封的原理、结构特点、密封材料、使用要求和制造等方面的内容。 二、干气密封工作原理分析 干气密封的一般设计形式是集装式,图1表示出了压缩机干气密封的具体结构。 图1压缩机干气密封示意图 干气密封和普通平衡型机械密封相似,也由静环和动环组成,其中:静环由弹簧加载,并靠O型圈辅助密封。端面材料可采用碳化硅、氮化硅、硬质合金或石墨。 干气密封与液体普通平衡型机械密封的区别在于:干气密封动环端面开有气

体槽,气体槽深度仅有几微米,端面间必须有洁净的气体,以保证在两个端面之间形成一个稳定的气膜使密封端面完全分离。气膜厚度一般为几微米,这个稳定的气膜可以使密封端面间保持一定的密封间隙,间隙太大,密封效果变差;而间隙太小会使密封面发生接触,因干气密封的摩擦热不能散失,端面间无润滑接触将很快引起密封端面的变形,从而使密封失效。 气体介质通过密封间隙时靠节流和阻塞的作用而被减压,从而实现气体介质的密封,几微米的密封间隙会使气体的泄漏率保持最小。 动环密封面分为两个功能区(外区域和内区域)。气体进入密封间隙的外区域有空气动压槽,这些槽压缩进来的气体。为了获得必要的泵效应,动压槽必须被开在高压侧。密封间隙内的压力增加将保证即使在轴向载荷较大的情况下也将形成一个不被破坏的稳定气膜。 干气密封无接触无磨损的运行操作是靠稳定的气膜来保证的,稳定的气膜是由密封墙的节流效应和所开动压槽的泵效应得到的。 密封面的内区域(密封墙)是平面,靠它的节流效应限制了泄漏量。干气密封的弹簧力很小,主要目的是为了当密封不受压时确保密封面的闭合。 选择干气密封时,决定性的判断是动环上所开动压槽的几何形状。对于压缩机的某些操作点,如启动和停车时,一套串联密封在低速或无压操作的情况下,旋转的动压槽必须在密封面之间产生一个合适的压力。此力靠特殊措施——三维的、弧形的槽来获得。 压缩机干气密封设计和使用为两种槽型:双向的(U形)和单向的(V形)槽型。两种槽型的特性见表1。 表1 V形槽和U形槽的特性 *注意:DGS在低于那些被采用的值以下操作仍能被保证,但是一个分离层是必要的。 三、密封材料分析 1.端面材料 干气密封的操作极限与密封各个元件的许用载荷有关。温度和压力极限由所用的辅助密封橡胶和端面材料决定。使用的端面材料对干气密封的工作起着决定

离心压缩机干气密封用气需求及保障措施

离心压缩机干气密封用气需求及保障措施 利用干气密封装置,能够保障离心压缩机在工作的时候达到最佳状态。本文旨在阐明干气密封工作原理及在离心压缩机中优势的基础上,分析离心压缩机中的工作原理与用气需求,最后对离心压缩机中干气密封的使用提出相应的保障措施,来保障离心压缩机的稳定运行。 标签:离心压缩机;干气密封;用气需求;保障措施 随着社会经济的发展,石油化工企业对于离心压缩机密封性的要求越来越高。在这种大环境下,干气密封凭借着寿命长、泄漏量少、磨损小、耗能低、操作可靠简单、被密封的流体不受油污染、维修量低等优点,在离心压缩机中有着重要的应用。通过对离心压缩机干气密封用气需求及相关保障措施的研究,来确保离心压缩机处于正常的工作状态,保证其能发挥出应有的效率,从而实现最佳的输气目的。 一、干气密封技术内涵及优势 (一)干气密封技术的内涵 干气密封是从上世纪70年代开始出现的一种新型轴端密封技术,是一种非接触密封技术。这种非接触轴向密封技术主要用于对那些旋转型机器中的液体或是气体介质进行密封,同过去传统的浮环油膜密封技术以及机械接触式密封技术相比较,干气密封技术并不需要密封油系统,并且还能够避免一些不必要问题的产生。干气密封的剖面外形同机械接触式密封比较相似,其密封作用主要是在同转动相垂直的平面内实现的【1】。一般来讲,干气密封的公用面结构主要有台阶形密封块、扁平密封块、楔形密封块以及螺旋槽表面这四个方面。 (二)干气密封技术的优势 干气密封技术的优势主要体现在以下四个方面:一是表现在干气密封技术的重量相对较轻、占地面积小,这是因为干气密封技术不需要庞大的控制系统以及密封油供给系统;二是运行过程的可靠性高、密封气泄漏量很少、功耗比较低,应用效果良好;三是干气密封技术所应用的辅助系统较为可靠,并且操作简单,在使用过程中不需要其他的维护手段;四是能够有效提高密封的使用时间与质量,确保设备可靠、安全以及稳定运行。 二、干气密封技术在离心式压缩机中的工作原理 本文以螺旋槽式结构的干气密封作为例子,来分析干气密封在离心式压缩机中的工作原理。这一干气密封的主要工作原理是借助流体动力与流体静力之间的平衡来实现的。具体来看,将密封气体注入到密封装置内,使静环、动环都感受到流体静压力的作用,此时不管配对环是否发生转动,这种静力的作用是真实存

干气密封工作原理

干气密封工作原理及结构布置 山东省东营市油田分公司油气集输总厂东营压气站 王玉军 [摘 要]详尽阐述了干气密封的工作原理,端面结构。指出根据现场实际工况及环境保护法要求,可分别采用的三种 典型布置,以及干气密封在使用时的维护,为用户在干气密封选择上提供指导。[关键词]机械密封 干气密封 螺旋槽 零泄漏 零溢出 作为一种非接触式机械密封,干气密封以其使用寿命长、无泄漏、节能、环保、运行维护费用低等一系列技术优势,逐渐在石油、化工以及冶金等工业的大型离心式压缩机和转子泵上得到广泛应用[1-2]。本文主要论述了干气密封,特别是螺旋槽干气密封的工作原理,结构特征以及使用时的维护,可为用户在干气密封选择、使用及维护方面提供借鉴。 1、工作原理 干气密封是基于现代流体动压润滑理论的一种新型非接触式气膜密封。气膜密封动环或静环端面上通常开出微米级流槽,主要依靠端面相对运转产生的流体动压效应在两端面间形成流体动压力来平衡闭合力,实现密封端面非接触运转。工程实际中使用较为广泛的流槽形式有雷列台阶式、斜平面式和螺旋槽面式, 其中尤以螺旋槽面式密封性能最佳。 螺旋槽干气密封工作原理如图1所示。动环端面上开有螺旋槽,整个端面分为槽区、台区和坝区。槽区主要提供必需的流体动压力,坝区主要阻挡气体向内侧流动以实现气体被压缩形成动压效应,增大气膜刚度,还可在密封停车时起密封作用。干气密封工作原理为:当动环按图示逆时针方向旋转时,由于粘性作用气体以速度V 进入螺旋槽;速度V 可分解为垂直于螺旋槽速度和与螺旋槽相切速度,其中主要提供流体动压力,而气流以速度运动到坝区后被压缩体积减小压力升高使密封面打开,从而实现非接触运转。干气密封正常工作时,端面间气膜一方面提供开启力来平衡闭合力,另一方面可起润滑冷却作用,因而省去复杂的封油系统 。图示干气密封为泵入式(气体从上游向下游流动)结构。 理想设计工况下,密封端面气膜开启力等于闭合力(密封介 质压力和弹簧力)。若密封受到外界扰动端面间隙减小,则流体动压效应增强,开启力大于闭合力,密封增大间隙重新恢复原来工作状态;反之,如果在外界干扰下间隙增大,则流体动压效果减弱,开启力小于闭合力,密封减小间隙并恢复到设计工作状态。如果设计合理,密封受到外界扰动可以自行恢复到原来工作状态,可见螺旋槽干气密封对外界扰动不敏感。 2、典型端面 近年来,国内外学者对螺旋槽干气密封端面结构形式作了 大量研究工作,以期能从结构形式改变来改善密封性能,其研究主要集中于如图2所示的螺旋槽及其组合结构形式[3-4]。 图2中黑色部分为螺旋槽。图2a 为外径侧开槽泵入式结构,当密封环逆时针旋转时,外径侧高压阻塞气体被泵入到端面间并形成一层稳定气膜从而使端面分离,阻塞气体既可润滑密封表面,又可防止工艺气体向外径侧泄漏。 图2b 为内径侧开槽泵出式结构,当端面顺时针旋转时,端面螺旋槽像一个个小容积泵一样,可将内径低压流体泵送到外径高压侧,从而实现工艺流体零泄漏或零逸出。 图2c 与图2a 不同之处在于密封坝上设置均匀分布的节流孔。节流孔可以将开槽环背面高压流体引入密封端面间,利用高压流体在密封端面间形成的静压效应提高端面气膜承载能力并增大气膜刚度。 图2d 所示密封环中间开槽,内外径侧均设置密封坝。其特点是可以实现端面双向旋转:当密封环顺时针旋转时就像图2b 所示螺旋槽泵出式结构,而当密封环逆时针旋转时就如图2a 中所示螺旋槽泵入式结构。内外径侧密封坝既可减少工艺气体泄漏,又可增大气膜刚度。 此外,还有Y 形槽和人字形槽等组合结构以及内外径开槽中间设置密封坝等多种结构形式。通常,通过在密封端面设计不同形式流槽以期改善端面流体流动状况,增强气体动压效应,促进端面热循环,保证密封动力学稳定性及挠性安装环具有良好追随性,从而获得性能优越并能适应特殊工况的密封端面结构。 3、结构布置 螺旋槽干气密封结构布置主要取决于密封工况条件(包括被密封气体组分、压力、温度,轴的转速等)、安全性以及环保要 — 072—

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