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1、L o g o 干气密封在离心压缩机上的应用 v目的 v通过本次知识共享 对干气密封的原理 结构 应用有一定的了解 增加一下对干 气密封的感性认识 以及对干气密封系统 运行时的注意事项 正确使用干气密封系 统 延长干气密封的使用寿命 1 L o g o Contents 干气密封原理1 干气密封结构及应用2 干气密封控制系统 3 3 干气密封操作注意事项 3 4 2 L o g o 干气密封 v干气密封作为一种非接触式密封是目前密封技术 研究的热点 其极限速度高 密封性能好 寿命长 不需密 封油系统 功率消耗少 操作简单及运行维护费用低 干 气密封作为不需任何密封端面冷却和润滑用油的无维 修密
2、封系统 正取代浮环密封和迷宫密封而成为石化行 业高速离心压缩机轴封的主流 3 L o g o 轴端密封的必要性 v密封的必要性 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 4 L o g o 典型密封方式的发展以及优缺点 密封类型 优 点 缺 点 第一代迷宫密封 1 非接触式 寿命长 2 结构简单 制造成 本低 维护方便 3 采用抽气式 充气式 或抽 充气式可密封危险性气体 1 泄漏量大 运行维护费用高 2 有环境污
3、染的危险 3 向机内充水蒸气的方案会加剧中冷器腐蚀 抽气 强度控制不好 会使轴承油进水或抽走润滑油 第二代浮环密封 1 非接触式 寿命长 2 对转速和压力 的使用范围大 外端面极限速度 Vmax 100m s 1 密封油内泄漏量大 一般q 2000 3000mL h 2 阻封气体消耗量 标准状态 大 Q 200 300m3 h 3 油系统复杂 投资大 占地面积大 运行维护费 用高 4 密封油污染工艺气回路的危险性大 第三代机械密封 1 内泄漏较低 q 100 500mL h 污 油系统较简单 2 油气压差较大 控制较 容易 可取消高位油罐 1 属接触式密封 极限速度V max 100m s 2
4、 仍然 存在内泄漏和污染工艺回路的危险 3 阻封气体消 耗量 标准状态 大 Q 200 300m3 h 第四代干气密封 1 非接触式 寿命长 可靠性高 2 极限 速度高 V max 150 180m s 3 不需 要密封油系统 无油污染 4 功率消耗 低 运行维护费用低 进口密封价格较贵 服务较慢 5 L o g o 干气密封发展史 v 1969年 英国约翰克兰公司在气体润滑轴承的基础上提出干气密封理论 并开始从事干气密封的研究 v 1976年 约翰克兰公司设计制造的第一套干气密封在海洋平台输气管线 离心压缩机上得到使用 v 1985年 美国杜拉美特立公司掌握干气密封技术并开始制造干气密封 v
5、 1987年 1988年德国的伯格曼和美国的EG G SEALOL公司开始从事干 气密封生产制造 v 1990年 中国石油大学开始从事干气密封研究工作 v 1992年 成都一通科技有限公司开始从事干气密封研究工作 v 1992年 干气密封在离心泵 搅拌器上逐渐得到应用 v 1996年 成都一通科技有限公司设计制造的国内第一套泵用干气密封在 大庆石化总厂化工二厂投入使用 v 2001年 成都一通科技有限公司设计制造的高速离心压缩机干气密封在 大庆石化公司化工二厂投入使用 v 2001年 成都一通科技有限公司设计制造的搅拌器干气密封在大庆华科 投入运行 v 2002年6月 国内首台裂解气压缩机干气
6、密封在大庆石化公司化工一厂投 入运行 6 L o g o 干气密封与机械密封性能比较 干气密封机械密封 发明时间1976年1900年 工作原理气体润滑 属于非接触式密封液体润滑 属于接触式密封 使用寿命4 5年1年左右 功率消耗是机械密封的5 左右与密封轴径 转速有关 辅助系统 辅助系统简单 可靠性高 使用 中不需要维护 无功率消耗 密封油系统复杂 需要专用密封油泵及密封油 压力控制系统 对密封油压力控制要求严格 密封油系统故障率较高 日常维护成本高 对工艺影 响程度 密封介质为工艺气体本身或氮 气 对工艺无任何影响 密封介质为润滑油 密封油泄漏进入工艺流程 后会对后续工艺产生极大影响 甚至破
7、坏工艺 造成停产 对环境污 染程度 仅有微量氮气往大气泄漏 对环 境无任何污染 是环保型密封 有密封油或工艺介质泄漏 对环境有一定污 染 泄漏量过大时对生产带来较大安全隐患 运行费用一次性投入大 运行成本极低一次性投入小 运行成本高 7 L o g o 干气密封照片8 L o g o 干气密封照片9 L o g o 干气密封照片10 L o g o 干气密封照片11 L o g o 干气密封典型结构12 L o g o 干气密封的工作原理 John Crane 动环槽形 单向螺旋槽 双向螺旋槽 13 L o g o 单向螺旋槽14 L o g o 双向螺旋槽15 L o g o 干气密封的自平
8、衡 在动力平衡条件下 作用在密封上的闭合力Fc 是气体压力和 弹簧力的总和 开启力Fo是由端面间的压力分布对端面面积积 分而形成的 在平衡条件下Fc Fo 运行间隙大约为3微米 16 L o g o 干气密封的自平衡 如果由于某种干扰使密封间隙减小 则端面间的压力就会升 高 这时 开启力Fo大于闭合力Fc 端面间隙自动加大 直至平衡为止 17 L o g o 干气密封的自平衡 类似的 如果扰动使密封间隙增大 端面间的压力就会降低 闭合力Fc大于开启力Fo 端面间隙自动减小 密封会很 快达到新的平衡状态 18 L o g o v这种机制将在静环和动环组件之间产生一层稳定性 相当高的气体薄膜 使得
9、在一般的动力运行条件下 端面能保持分离 不接触 不易磨损 延长了使用 寿命 v通过以上结构的不同组合并配合辅助的密封可演化 出用于实际工况的几种不同结构 v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 安全性以及环保要求等 典型的结构布置有单端 面 双端面及串级结构 19 L o g o 干气密封构件材料 v 旋转环 碳化钨 碳化硅 v 静止环 碳石墨 Cranite 2000 特种材料 克兰专利 v 金属件 410不锈钢 316不锈钢 哈氏合金 其它 v 弹簧 哈氏合金C v 密封圈 氯橡胶 硅橡胶 聚合物密封圈等 20 L o g o 干气密封的
10、形式 单端面干气密封 v单端面布置适用于少量工艺气泄漏到大气中无危害的工况 v如 CO2机 氮压机等 21 L o g o 双端面密封 v适用于不允许工艺气泄漏到大气中 但允许阻封气 例如氮气 进入机内 的工况 v适用于工艺气比较脏 不稳定或者存在负压的危险 v要求控制隔离气体的压力使其始终维持在比工艺气体压力高0 2 0 3MPa 如 富气 压缩机等 22 L o g o 串联式干气密封 v 适用于不允许外界其它气体进入工艺介质 但允许少量工艺气泄漏 到大气的工况 v 通常两级 一级密封承担全部压力 二级密封备用 v 通常应用在改造机组上 23 L o g o 串联式干气密封 TM02C24
11、 L o g o 带中间进气的串联式干气密封 v 适用于既不允许工艺气泄漏到大气中 又不允许阻封气进入机内的工况 v 用于酸性 腐蚀性或易燃 易爆 危险性大的介质气体 可以做到完全 无外漏 需另引一路氮气 作为第二级密封 和中间迷宫间的 使用气体 25 L o g o 氨气压缩机低压缸干气密封 v带中间进气的串联式干气密封 TM02D 26 L o g o 氨气压缩机高压缸干气密封 v单端面 串联式干气密封 TM02E 27 L o g o 干气密封的优点 v 密封使用寿命长 运行稳定可靠 v 密封功率消耗小 仅为接触式机械密封的5 左右 v 彻底摆脱了对密封油的依赖 密封的安全性大大增加 v
12、 可实现介质的零逸出 是一种环保型密封 v 密封辅助系统简单 可靠 使用中不需要维护 28 L o g o 干气密封的缺点 v 不能反压 干气密封是利用下游泵送原理 在转动时将上游密封气体泵送到端面间的螺旋 槽内 在坝的阻挡作用下形成气膜 打开密封端面 如果上游压力低于下游 则气体不 能进入螺旋槽内 形不成气膜 端面打不开 密封很快就会损坏 v 密封气不能带颗粒 密封端面打开间隙很小 一般为3微米左右 颗粒进入后会在密封端面上划痕 使泄漏 量增加 同时 长期使用不洁密封气 微小的颗粒会填平螺旋槽 影响气膜形成 最终 使端面损坏 v 密封气不能带液体 液体进入密封端面 由于液体粘度远大于气体 端
13、面对液体的搅拌与切割将产生大量热 量 使密封因温度急剧升高而损坏 此外 即使是微小的液滴进入端面 也会使密封不 能长期稳定运行 因为微小的液滴在端面间会因温度升高而发生爆破现象 使端面间隙 瞬时增大 泄漏量出现波动 v 不能反转 对于单向设计的密封 严禁反转 因为反转时端面不但打不开 反而会越转越紧 密封 会由于干摩擦温度升高而损坏 当然 对于设计为双向旋转的密封可以克服反向旋转带 来危害 但在同等条件下 双向旋转的端面产生的气膜刚度小 抗干扰能力差 29 L o g o 干气密封应用前景 v干气密封是二十世纪八十年代发展起来的一种新 型密封 是流体密封领域的一次革命 v干气密封的出现 从根本
14、上解决了被输送流体的 密封问题 可以做到真正意义上的无泄漏 其环 保意义非常深远 v干气密封的节能效果使其成为旋转机械轴封的首 选 v干气密封可以做到 与设备同寿命 v在工艺允许的情况下 干气密封可以应用到所有 旋转机械的轴封上面 30 L o g o 干气密封控制系统31 L o g o 控制系统功能32 L o g o 压力控制 v 自力式调节压力控制器 v 差压力调节器 v 差压控制阀与差压控制器 33 L o g o 流量控制 v 孔板 针形阀 v 差压调节器 v 流量控制阀与流量控制器 34 L o g o 泄漏监控系统 v泄漏监控 v 远距离 v传输 转换 v 近距离 v流量指示器
15、 35 L o g o 典型的干气密封控制系统 中间注入氮气36 L o g o 典型的干气密封控制系统 二级泄漏放空37 L o g o 干气密封操作注意事项 v 干气密封投用 a 运行前要对管路进行彻底吹扫 防止管内焊渣等杂质进入密封腔 清洁度1 m b 在机组油运前至少十分钟 必须先通后置隔离气 且在机组运行中不可中断 在机 组进气前 投用缓冲气 v c 开机前必须投用主密封气 干气密封停用 a 压缩机停车后需降低润滑油总管压力防止润滑油进入密封腔 造成密封损坏 b 压缩机正常停车后 缓冲气及主密封气不能立即停用 须等机体内无压力后 且介 质气置换完全后 才可停用 c 压缩机正常停车后 后置密封隔离气必须在润滑油循环停止十分钟后 才可关闭 5 日常操作要求 过滤器差压是测量粗过滤器与精过滤器是否堵塞 差压为60Kpa报警 此时需更换过滤 器芯 6 干气密封事故处理 停氮气 则干气密封停机联锁动作 按紧急停气压机组处理 v 7 杜绝机组倒转 如果机组倒转 则会导致动静环直接接触发生干摩擦 密封很快烧 毁 所以 操作上遇到机组突然停车时 要及时打开均压阀降背压 同时要迅速关掉 机组出口阀 防止机组倒转 38 L o g o v谢谢 39 此课件下载可自行编辑修改 供参考 感谢您的支持 我们努力做得更好
