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1、山西晋丰煤化工有限公司二氧化碳压缩机干气密封使用说明书 用户名称山西晋丰煤化工有限公司装置名称年产18万吨总氨26万吨尿素设备名称二氧化碳压缩机设备位号 干气密封及控制系统使用说明书四川日机密封件有限公司2007年12月目 录一 干气密封概述 2 二 干气密封结构说明 5 三 干气密封控制系统说明 7四 干气密封的安装与拆卸 12五 干气密封的操作与维护 17六 干气密封装运及存放 19附图一：干气密封装配图CW（驱动端）附图二：干气密封装配图CCW（非驱端）附图三：干气密封控制系统PI图附图四：装拆工具总图CW(驱动端)附图五：装拆工具总图CCW（非驱端）附图六：装拆步骤示意图一、干气密封概
2、述 干气密封是一种新型的非接触式轴封。它是六十年代末期以气体润滑轴承的概念为基础发展起来的，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。它适合于任何输送气体的系统，目前在我国的石化、炼油、化工、制药等行业的引进装置中越来越多的得到使用。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，由于其属于非接触式密封，基本上不受PV值的限制。与普通接触式机械密封相比，它更适合作为高速高压下的大型离心压缩机的轴封。而且它不需要密封润滑油，其所需的气体控制系统比接触式密封的油系统要简单得多。干气密封的出现，是密封技术的一次革命，它改变了传统的密封观念，
3、将干气密封技术和阻塞密封原理有机结合，“用气封液或气封气”的新观念替代传统的“液封气或液封液”观念，可保证任何密封介质实现零逸出，这就使得其在泵用轴封领域也将有广泛的应用前景。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。1、干气密封工作原理与普通机械密封相比，干气密封在结构上基本相同。其重要区别在于，干气密封其中的一个密封环上面加工有均匀分布的浅槽。运转时进入浅槽中的气体受到压缩
4、，在密封环之间形成局部的高压区，使密封面开启，从而能在非接触状态下运行，实现密封。下面以典型的螺旋槽干气密封为例作简单说明图1所示是密封端面的示意图，密封面上加工有一定数量的螺旋槽，其深度在815m以内。密封工作的主要原理是静压力和流体动力的平衡。作用在密封上的流体静态力是由介质压力和弹簧力产生，在旋转和静止时都存在。流体动态力只在密封旋转时发生。密封旋转时，由动环产生的粘性剪切力带动密封气体进入螺旋槽内，由外径朝中心，径向分量朝着密封坝流动，而密封坝节制气体流向低压侧，于是气体被压缩，压力升高，密封面分开，形成一定厚度的气膜。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
5、，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，还可对摩擦副起润滑作用。为了获得必要的流体动压效应，动压槽必须开在高压侧。图2: 螺旋槽干气密封的作用力图图2所示为螺旋槽干气密封的作用力图，从图上可以看出气膜刚度是如何形成的及其如何保证密封运转的稳定性。在正常情况下，密封的闭合力等于开启力。当受到外来干扰（如工艺或操作波动），气膜厚度变小，则气体的粘性剪力增大，螺旋槽产生的流体动压效应增强，促使气膜压力增大，开启力随之增大，为保持力平衡，密封恢复到原来的间隙；反之，密封受到干扰气膜厚度增大，则螺旋槽产生的动压效应减弱，气膜压力减小，开启力变小，密
6、封恢复到原来的间隙。因此，只要在设计范围内，当外来干扰消除后，密封总能恢复到设计的工作间隙，亦即干气密封运行稳定可靠。衡量密封稳定性的主要指标就是密封产生气膜刚度的大小，气膜刚度是气膜作用力的变化与气膜厚度的变化之比，气膜刚度越大，表明密封的抗干扰力越强，密封运行越稳定。、干气密封的结构及监控系统 对于不同的工况条件，可采用不同的干气密封总体结构型式。实际应用中，干气密封结构型式主要有单端面、双端面、串联式和带中间迷宫的串联式四种结构型式。为了保证干气密封运行的可靠性，每套干气密封都有与之相匹配的监测控制系统，使得密封工作在最佳设计状态，当密封失效时系统能即时报警，有利于维修工人以最快速度处理
7、现场事故。干气密封监控系统对密封是否正常运行的监测主要是通过对气体泄漏量的监测进行的，气体泄漏量过低或过高，系统均报警，提醒操作人员检查控制系统压力是否在设计范围。当气体泄漏量超过一定值以后，表明干气密封已经失效，系统连锁停车，保证设备不受损坏。二、干气密封结构说明山西晋丰煤化工有限公司二氧化碳高压缸压缩机为透平驱动的离心式压缩机，由沈阳透平机械股份有限公司制造，机型：2BCL356，主机厂合同号：H823,其主要工作参数如下：入口压力：2.345MPaA 出口压力：16.2MPaA 入口温度：42oC 出口温度：118 oC介 质：二氧化碳 最高连续转速：13925r/min 1、干气密封结
8、构型式因工艺介质为二氧化碳，该压缩机采用GCS01/L-98型单端面干气密封，其详细结构参见附图一、二。我们采用从压缩机高压缸四段入口工艺气引出的经除液后的工艺气体作为密封的工作气体。由于干气密封在开停车时会产生接触磨损，因此密封的动环选用较高硬度的硬质合金,而静环采用相对较软、具有自润滑性的浸渍石墨。在密封的动环端面上加工有均布的流体动压螺旋槽。特殊设计的槽型结构在使用条件下运转时所产生的流体动压效应，使动、静环间形成具有一层极高刚度的气膜，由气膜作用力形成的开启力与由弹簧和介质作用形成的闭合力达到动态平衡，使密封面分开35m，在非接触状态下实现密封。大气端（轴承端）的梳齿密封，可避免轴承箱
9、中的润滑油汽进入干气密封内，保证干气密封在洁净，干燥的环境中运行。该结构由于做到了工艺气对大气的零泄漏，且外加的隔离氮气也不会漏入机组污染工艺介质，具有较高的可靠性，在石油及化工行业的同类型离心式压缩机组中得到广泛的应用。该密封为整体集装式结构，出厂前已精密地装配成一体，通过安装板将动、静部分连接在一起，防止运输过程中零件之间相互碰撞造成的损坏。同时，安装时不需要分解，整体直接装入机组壳体内后取下安装板即可，便捷且轴向定位准确，避免了现场重新拆卸组装时引起的装配精度下降以及环境中的粉尘等杂质对密封的影响，使用效果能得到充分保证。2、性能指标在正常工艺设计操作条件下，该轴封可达到如下性能指标（1
10、台套）： 工艺气泄漏量4Nm3h；缓冲气消耗量300 Nm3h；隔离氮气消耗量60Nm3h；干气密封功率消耗3kw；三、干气密封控制系统说明该密封设计有专门的监测控制系统，可保证干气密封长期可靠地在最佳状态运行。干气密封系统的测量仪表、接线盒、过滤器、阀门均安装在现场的干气密封仪表盘上（见附图三）。仪表在现场检测的同时，对重要测量点采集的信号输出至中控室，并设置高低限位报警。使操作人员能及时了解密封的运行情况，确保该系统的可靠运行。干气密封系统其工作原理如下：密封正常运行时，把从机组高压缸端四段入口工艺气引出的经除液后的CO2气体压力为8.91MPa温度为196.3作为缓冲气的气源，（机组开车
11、时，由于机组出口压力尚未建立，故开机时需用开车气体作为缓冲气），由孔板FE1131调压后首先经过滤单元F1301A/B（粗过滤精度5m、精过滤精度1m），压差由PDIT1310记录，当差压大于70KPaA时报警。然后经气动薄膜调节阀PDCV1310，根据设定的压差值（缓冲气与机组参考气管压力）进行调压后分别进入驱动端和非驱端干气密封腔，控制其压力高于机组正常运行时参考气管压力0.05MPaA，其作用是阻挡未净化工艺气中的粉尘、凝缩油等杂质进入密封端面，以避免造成对干气密封正常工作产生不利影响。该差压值由差压变送器测量由PDIT1311显示。进入密封腔的缓冲气的正常流量大约在200Nm3h(是指
12、在0摄氏度1个标准大气压下的气体体积Nm3/h通常叫标立方，是标准状态下的排量)之内分别由FE1313/FE1314记录；压力为2.3MPa由PT1131/PT1132显示；温度为100由TE1312显示，其中绝大部分进入机组，剩余的一小部分（2Nm3/h）通过干气密封的端面漏出进入泄漏腔体，与部分来自隔离气的氮气混合后作为泄漏气，引入高点放空。判断密封是否正常工作主要通过对泄漏气的监测来进行。干气密封如出现意外失效时，泄漏气出口端压力和流量会急剧增大。其信号可通过压力变送器PDIT1332/1331和流量变送器FE1332/1331传至控制室，正常流量值为5.54 Nm3/h；压力为126K
13、Pa。当泄漏气流量增加到10.34 Nm3/h时，发出报警信号。当泄漏气流量增加到16.34 Nm3/h时，控制系统给出联锁停车信号，以避免出现意外。管道氮气经过滤单元F1320A/B（粗过滤精度5m、精过滤精度1m），压差由PIT1310记录； PIT1320显示大于0.3MPa氮气作为隔离气，然后经气动薄膜调节阀PCV1320调节压力，分两路作为隔离气进入非驱端和驱动端干气密封的隔离密封。在启动滑油系统之前先启动隔离气，控制其压力高于轴承箱油压（通常为大气压）30KPa，形成一个性能可靠的阻塞密封系统，以阻隔轴承箱中的润滑油气进入干气密封端面，造成密封失效。该气体一部分进入轴承箱后放空，另
14、一部分与从密封泄漏的氮气混合，作为泄漏气，引到安全场所排放。1、系统流程1.1密封控制系统1.1.1 缓冲气机组正常运行时，从高压缸端四段入口工艺气引出的经除液后的气体进入密封控制系统，经V1、V2、V5、过滤器FL1、FL2（FL3、FL4备用）、V6、V9后，进入气动薄膜调节阀PDV2781，该调节阀控制信号由差压变送器PDT2781测量并送入DCS系统后输出给气动薄膜调节阀，从而控制其阀后压力始终比参考气管压力高0.05MPa，该气体经V10后作为缓冲气分别进入驱动端和非驱端干气密封腔。1.1.2 隔离气为防止轴承润滑油进入密封腔体污染密封端面，需在干气密封与轴承之间通入隔离氮气。过滤后的管道氮气经V12、V13、V14、过滤器FL5（FL6备用）、V15、V18进入孔板OR2，减压成0.03MPa氮气，分两路作为隔离气进入非驱端和驱动端干气密封的隔离密封。注意：启动滑油系统之前应先启动隔离气，而关闭隔离气则应在滑油系统停用十分钟以上方可关闭，切记！1.1.3 驱动气气动薄膜调节阀PDV2781采用过滤减压后仪表空气作为动力源。1.1.4泄漏气非驱端一级泄漏气经V20、V21、FT2780、V22、V24后入火炬管线，驱动端一级泄漏气经V25、V26、FT2781、V27、V29后高点放空。1.2 测量、报警及联锁1.2.1 缓冲气与参考气管工
