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1、干气密封及产品介绍Stillwatersrundeep.流静水深流静水深,人静心深人静心深Wherethereislife,thereishope。有生命必有希望。有生命必有希望天津新技术产业园区鼎名密封有限公司 公司成立于公司成立于19961996年，是国有控股的有限责任年，是国有控股的有限责任公司，是目前国内唯一完全利用自己的知识产权公司，是目前国内唯一完全利用自己的知识产权专门生产危险性气体的大型高速透平压缩机的高专门生产危险性气体的大型高速透平压缩机的高参数、高性能轴端密封及其测控系统的高新技术参数、高性能轴端密封及其测控系统的高新技术企业。公司汇集了以流体密封技术专家王玉明教企业。公
2、司汇集了以流体密封技术专家王玉明教授为代表的大批高素质科技和管理人才（包括授为代表的大批高素质科技和管理人才（包括3 3名博士、名博士、5 5名硕士；十几名高工），致力于高新名硕士；十几名高工），致力于高新技术流体密封产品的研究开发、推广应用和技术技术流体密封产品的研究开发、推广应用和技术服务，其产品以高参数、微泄漏、长寿命、节能服务，其产品以高参数、微泄漏、长寿命、节能和环保的特点迄今已成功地应用在炼油、化工等和环保的特点迄今已成功地应用在炼油、化工等行业行业179179多台大型关键机组上。多台大型关键机组上。 2技术特点 公司历来注重技术创新，在技术上从来不公司历来注重技术创新，在技术上从
3、来不走测绘仿制国外进口产品的技术路线，而是大走测绘仿制国外进口产品的技术路线，而是大胆创新，先后获得胆创新，先后获得1111项中国专利和项中国专利和1 1项美国专项美国专利（还有利（还有1 1项美国专利在审理中），其主导产项美国专利在审理中），其主导产品包括干气密封、油膜机械密封、螺旋浮环密品包括干气密封、油膜机械密封、螺旋浮环密封、泵用和釜用干气密封等。公司干气密封项封、泵用和釜用干气密封等。公司干气密封项目获目获20012001年度天津市科技进步一等奖和年度天津市科技进步一等奖和20022002年年度国家科技进步二等奖，另有多项成果分别获度国家科技进步二等奖，另有多项成果分别获得国家技术发
4、明四等奖、省部级科技进步二等得国家技术发明四等奖、省部级科技进步二等奖和技术发明二等奖。奖和技术发明二等奖。 3组织结构n n市场部：市场开拓、产品销售、售后服务n n工程部：产品设计、试验装置设计n n研发部：新产品研发、关键技术攻关n n质量部：产品检验 、出厂试验n n制造部 ：原材料采购、产品加工、发货 n n综合办：人事、财务、资料4大型透平压缩机组的四代密封产品n n第一代密封：迷宫密封（无油）第一代密封：迷宫密封（无油）n n第二代密封：浮环密封（油润滑）第二代密封：浮环密封（油润滑）n n第三代密封：机械密封（油润滑）第三代密封：机械密封（油润滑） “三代半三代半”密封：油膜螺
5、旋槽端面密封密封：油膜螺旋槽端面密封 （19961996年获国家技术发明四等奖）年获国家技术发明四等奖）n n第四代密封：第四代密封：“干气密封干气密封”（无油）（无油） （20012001年获天津市科技进步一等奖年获天津市科技进步一等奖, , 2002 2002年获国家科技进步二等奖）年获国家科技进步二等奖）56大机组轴封的最新进展n n1. 1. 迷宫密封的发展迷宫密封的发展（1 1） 直筒密封与音速孔板结合的流量控制系统直筒密封与音速孔板结合的流量控制系统 （鼎名专利技术）（鼎名专利技术）（2 2）碳环密封）碳环密封n n2. 2. 浮环密封的发展浮环密封的发展 螺旋浮环密封（鼎名专利技
6、术，螺旋浮环密封（鼎名专利技术，20022002年度天年度天津市技术发明二等奖）津市技术发明二等奖） 单螺旋浮环密封、双螺旋浮环密封单螺旋浮环密封、双螺旋浮环密封n n3. 3. 机械密封的发展机械密封的发展n n油膜螺旋端面密封（鼎名专利技术）油膜螺旋端面密封（鼎名专利技术）n n单端面油膜螺旋端面密封、双端面油膜螺旋端单端面油膜螺旋端面密封、双端面油膜螺旋端面密封面密封7直筒密封与音速孔板结合的流量控制系统8碳 环 密 封9单 螺 旋 浮 环 密 封10双 螺 旋 浮 环 密 封11油膜双端面密封12油膜单端面密封13干气密封典型结构14干气密封的工作原理15间间 隙隙 正正 常常干 气
7、密 封 的 特 性16间间 隙隙 减减 小小17间间 隙隙 增增 大大18干气密封的核心技术n n端面型槽技术核心技术之一n n英、美的英、美的John CraneJohn Crane公司干气密封的槽形公司干气密封的槽形单单向螺旋槽和双向枞树形槽向螺旋槽和双向枞树形槽n n德国德国BurgmannBurgmann公司干气密封的槽形公司干气密封的槽形单向单向V V形形槽和双向槽和双向U U形槽形槽n nFlowseverFlowsever公司干气密封的槽形公司干气密封的槽形双向双向T T形槽形槽n n鼎名公司干气密封的槽形鼎名公司干气密封的槽形单向的双列螺旋槽单向的双列螺旋槽和双向的和双向的“王
8、王”字形螺旋槽字形螺旋槽19John CraneJohn Crane的动压槽的动压槽单向旋转螺旋槽可双向旋转枞树形槽单向旋转的“V”形槽可双向旋转的“U”形槽可双向旋转的“T”形槽Burgmann Burgmann 的动压槽的动压槽Flowserve Flowserve 的动压槽的动压槽20鼎鼎 名名 单单 向向 旋旋 转转 槽槽 形形鼎名公司倒八字和人字槽鼎名公司倒八字和人字槽已获中国发明专利已获美国发明专利21鼎名可双向旋转槽形鼎名可双向旋转槽形中国发明专利已授权美国专利申请在审理中查新报告结论:国内外均未发现2223动、静环的变形及控制技术核心技术之二（1） 密封环热传导分析计算热源：摩
9、擦生热、搅拌热（提高腔内介质温度）散热：密封环表面与介质的对流换热、泄漏带走热量、金属件热传导（2）密封环变形计算（力变形、热变形）力变形：介质压力、端面气膜压力、离心力（旋转）、弹簧力等热变形：材料受热、不均匀（温度梯度）(3) 结构优化目标： 密封面平行或微收敛(从高压侧到低压侧)。24干气密封的布置方式单 端 面 干 气 密 封25双端面干气密封26双动环双端面干气密封27串联干气密封28串联干气密封+中间进气29串联+单端面3031双端面系统图32串联系统图33串联+中间进气系统图34串联+单端面系统图（低压）35双端面干气密封板式测控系统36串联单端面干气密封测控系统（低压缸高压缸）
10、（低压缸高压缸）37干气密封的试验规范（API617）n n1. 动环超速试验n n2. 旋转组件动平衡试验n n3. 静态试验(不同压力下泄漏量、扭矩)n n4. 动态试验（最大密封压力不同转速下性能试验、二级密封试验、启动停车试验）n n5. 热态下的静压试验n n6. 目测检查n n7. 确认试验38干气密封使用中应注意的问题n n1. 避免固体颗粒、脏物进入密封面(过滤、前置密封)n n2. 避免液体进入密封面（隔离气、节流降温）n n3. 单向旋转密封避免反转（非计划停车）n n4. 避免反压（串级密封火炬气倒灌）39泵用干气密封 一、前言一、前言1 离心泵等（泵轴旋转）2 常用轴封
11、型式（1） 填料密封：接触式、功耗大、泄漏量大、维护工作量大（2） 机械密封：接触式、功耗较大、有泄漏、使用寿命有限3 干气密封（干运转气体润滑机械密封）：密封非接触运转、无摩擦和磨损、使用寿命长、摩擦功耗小404 主要特点（1） 与普通机械密封相比：密封面宽（包括槽区和坝区）、硬环（动环或静环）端面开槽（2） 与高速透平压缩机轴封用干气密封相比：转速低（动压效应小）、径向和轴向尺寸小（密封面窄、要求结构相对简单）41二、核心技术与高速透平压缩机用干气密封相同，包括：1.密封动、静环的变形及控制技术（有限元）2.端面型槽的设计、加工42三、材料三、材料1端面材料 WC，硬质合金 SiC，常压烧
12、结、反应烧结 浸锑碳石墨A 浸树脂碳石墨B材料配对：硬软，WC或SiC对A或B硬硬，SiC对SiC（含固体颗粒、高压）43四、密封布置方式 根据介质类型、工艺要求和环境立法要求选择。1单端面密封（用于对环境无害气体）（1）风机轴封主要用于风机中（一般采用梳齿密封、碳环密封）。 44单端面干气密封图452. 2.作为安全密封（或称备用密封）的干气密封作为安全密封（或称备用密封）的干气密封 （1 1）传统机械密封干气密封）传统机械密封干气密封46（2） 传统机械密封干气密封缓冲气传统机械密封干气密封缓冲气 要求在正常操作过程中，一直供着缓冲气要求在正常操作过程中，一直供着缓冲气473. 气体阻封的
13、双端面密封 介质侧静环有一轴向限流环以防发生反压484. 用于含固体颗粒介质的干气密封 介质侧密封摩擦端面的材料配对总是采用硬对硬型式。大气侧的材料配对根据被密封的介质压力或者采用硬对软或者采用硬对硬组合。 49双端面干气密封供气系统可选配置：压力开关（供气压力低报警） 带报警开关的流量计（流量高报警）50双端面干气密封的使用极限 滑动速度滑动速度 Vg =25 m/sVg =25 m/s温度温度 t =t =20-20-260260 （取决于辅助密封材料）取决于辅助密封材料）压力压力 p p1 1= =真空真空25 25 barbar51五、泵用气体阻封双端面密封使用注意事项 在在启启动动泵
14、泵前前，必必须须先先通通入入阻阻封封气气（压压力力至至少少高高于于介介质质压压力力2 2 barbar）。同同样样在在泵泵停停车车时时（如如备备用用泵泵）也也要要通通入入阻阻封封气气。泵泵在在停停车车时时，阻阻封封气气的的消消耗耗量量非非常常低低，但但在在停停车车期期间间聚聚积积的的阻阻封封气气不不能能排排出出来来。这这必必须须通通过过排排气气来来防防止止积积聚聚过过多多的的气气体体，比比较较理理想想的的是是通通过过自自动动排排气气阀阀来来排排放放气体。气体。 ：密封腔压力的确定：密封腔压力的确定轴向力平衡方式轴向力平衡方式52泵用干气密封应用实例一n n安庆化肥厂液氨泵轴封改造安庆化肥厂液氨
15、泵轴封改造n n密封型式：双端面干气密封密封型式：双端面干气密封TM11ATM11An n20022002年年7 7月运行，至今一直稳定月运行，至今一直稳定n n工作参数（工作参数（G3101A/BG3101A/BG3101A/BG3101A/B）介质：液氨介质：液氨 温度：温度：-4-4（正常）（正常） 0 0（最高）（最高）流量：流量：6565m m3 3/h/h（正常）正常） 80 80m m3 3/h/h（最大）最大）入口压力：入口压力：0.4350.435MPaAMPaA 出口压力：出口压力：1.755 1.755 MPaAMPaA工作转速：工作转速：29502950rpmrpm53
16、5455泵用干气密封应用实例二n n兰化公司化肥厂高压氨泵轴封改造兰化公司化肥厂高压氨泵轴封改造n n密封型式：串联式干气密封密封型式：串联式干气密封TM11DTM11D（全干气式）全干气式）n n20032003年年9 9月运行，至今一直稳定月运行，至今一直稳定n n工作参数（工作参数（P-101P-101）入口温度：入口温度：3939流量：流量：105.63105.63m m3 3/h/h入口压力：入口压力：2.262.26MPaMPa；出口压力：出口压力：22.2722.27MPaMPa正常转速：正常转速：75007500rpmrpm一级密封腔压力：一级密封腔压力：2121barbar（
17、液氨）液氨）二级密封腔压力：二级密封腔压力：4 46 6barbar（N2N2）5657向向 下下 泵泵 送送 槽槽 区区向向 上上 泵泵 送送 槽槽 区区2211266GhrhQGhrdrdpprmmw+= 坝坝 区区其中：其中：G1、G2为尺寸相关的常数，为尺寸相关的常数，h1为槽深。为槽深。2211266GhrhQGhrdrdpprmmw+-=双列槽密封面压力分布一维分析方法58干气密封特性分析有限元法密封面气膜压力求解密封面气膜压力求解 螺旋槽气体密封的端面膜压分布满足Reynolds方程。在求解膜压时，考虑稳定状态，选取无量纲压力则控制方程为 （1）59 对式（对式（1 1）进行离散
18、，利用常规的有限单元法进行分析，）进行离散，利用常规的有限单元法进行分析，得到非线性方程组：得到非线性方程组： （5）式中式中j j =1,=1,m m；m m为不同节点编号的总体节点数。为不同节点编号的总体节点数。 用NewtonRaphson法方程求解式（5），一般5-6次即可达到10-5-10-6的相对或绝对精度。求解时加入边界条件（2）-（4），就可得到螺旋槽密封的端面压力分布P 。给定一个膜厚h，可求出端面膜压分布P，计算出对应的气膜开启力Fo 。根据Fo=Fc ,可求出密封的工作点ho 。60所满足的边界条件：所满足的边界条件： （2）（3）周期性条件：对于任何周期性条件：对于任何
19、 均有均有 （4）,，61密封特性计算密封特性计算 (1) 闭合力 式中B2为密封平衡比（即面积比）， ； （2）开启力 （3）端面摩擦力 Pa 为大气压。62 （4）端面摩擦系数 （5）端面摩擦功耗 （6）内径处泄漏量 将计算结果换算为标准状态。 （7）气膜刚度 63鼎名公司试验装置4个试验台，二、三、四号台P P=30MPa, =30MPa, n n=20000r/min=20000r/min64动平衡试验室65鼎名公司专利技术6667686970技 术 水 平n n天津科委鉴定结论：天津科委鉴定结论： 根据该项目鉴定委员会的鉴定意见，根据该项目鉴定委员会的鉴定意见， 该项目采用了发该项目
20、采用了发明专利下游泵送双列螺旋槽端面密封技术明专利下游泵送双列螺旋槽端面密封技术,“,“该技术为该技术为国际首创国际首创” ” ，达到了，达到了“国际先进水平国际先进水平”；并且打破了；并且打破了外国垄断，填补了国内空白，处于国内领先地位。外国垄断，填补了国内空白，处于国内领先地位。n n中国石油化工集团公司鉴定结论：中国石油化工集团公司鉴定结论： “ “该技术整体上属国际先进水平该技术整体上属国际先进水平”，“技术成熟可靠，技术成熟可靠，投资远低于国外同类产品，经济效益显著，建议在石投资远低于国外同类产品，经济效益显著，建议在石化行业中推广应用化行业中推广应用”。71已获支持和奖励n n19
21、991999年获科技部技术创新基金支持年获科技部技术创新基金支持n n20002000年获天津市重大科技攻关项目支持年获天津市重大科技攻关项目支持n n20012001年列入国家级重点新产品年列入国家级重点新产品n n20012001年获天津市科技进步一等奖年获天津市科技进步一等奖n n20012001年获国家级火炬计划项目支持年获国家级火炬计划项目支持n n20022002年度天津市技术发明二等奖年度天津市技术发明二等奖n n20022002年度国家科技进步二等奖（干式气体密封年度国家科技进步二等奖（干式气体密封项目）项目）727374757677鼎名公司大机组密封产品的优势n n技术优势技
22、术优势技术优势技术优势 全部具有自主知识产权，十多项中国专利和一项美国全部具有自主知识产权，十多项中国专利和一项美国专利（还有一项美国专利在审理中）。专利（还有一项美国专利在审理中）。n n人才优势人才优势人才优势人才优势 技术带头人技术带头人王玉明教授，王玉明教授，20032003年中国工程院院士年中国工程院院士正式候选人，顺利通过一审正式候选人，顺利通过一审;3;3名博士，名博士，5 5名硕士，十几名硕士，十几名高工，名高工，6060具有中级职称，有一批高素质的现场服具有中级职称，有一批高素质的现场服务工程师队伍。务工程师队伍。n n经验优势经验优势经验优势经验优势 总业绩总业绩17917
23、9台；干气密封台；干气密封125125台，最高压力台，最高压力9.09.0MPaMPa，转速转速1500015000rpmrpm，涉及的机组类型多（石化行业涉及的机组类型多（石化行业9090的的大机组类型）。大机组类型）。7879鼎名公司干气密封业绩增长趋势图80技 术 学科干式气体密封技术是涉及多学科的高难度技术，其所涉及的学科包括：n 流体力学（流体动压槽的型式及特性）n 固体力学（脆性材料的强度，热变形及力变形）n 动力学（动、静环之间在高速下的追随性）n 热力学（发热）n 传热学（冷却）n 材料学（硬质合金、精密陶瓷、特种橡胶、精密合金）n 精密加工（微米和亚微米级）n 特种工艺（在超
24、硬材料上刻动压槽）n 试验技术（高速高压试验台）n 自动测控系统（测量、控制、报警、连锁）n 工业应用技术和可靠性技术（工况复杂及高风险性）81已经应用的业绩n n第一台干气密封在巴陵石化鹰山石化厂于96年12月运行（国内生产的第一台干气密封）n n广泛应用于炼油、乙烯、化纤、化肥、化工等大型石化企业处理危险性气体的高速离心压缩机组n n数十家大型石化企业的179台大型机组上应用,其中干气密封125台82(一)干气密封应用业绩n n最高压力最高压力 7.0-9.0 7.0-9.0MPaMPa（加氢加氢洛炼、高桥、燕化）洛炼、高桥、燕化）n n最低压力最低压力 （串联）（串联）0 0 MPaGM
25、PaGn n最低温度最低温度 乙烯乙烯-101-101 丙烯丙烯-43 -43 n n最大直径最大直径 217mm217mm（轴径）轴径） 245mm 245mm（平衡直径）（平衡直径） n n最高转速最高转速 15146 15146r/minr/minn n最高线速度最高线速度 137 137m/sm/s1、参数、参数1.1 工业现场工业现场1.2 实验室实验室n n压力：压力：1515MPaMPan n线速度：线速度：150150m/sm/s832、已有机组类型及介质n n炼油装置炼油装置：催化富气、焦化富气、重整循环氢、加氢：催化富气、焦化富气、重整循环氢、加氢精制、解吸气、丙烷等精制、
26、解吸气、丙烷等n n乙烯装置乙烯装置：乙烯、丙烯、环氧乙烷：乙烯、丙烯、环氧乙烷/ /乙二醇乙二醇n n化肥装置化肥装置：二氧化碳、氨冷冻、天然气（原料气）、：二氧化碳、氨冷冻、天然气（原料气）、液氨泵、高压氨泵等液氨泵、高压氨泵等(一)干气密封应用业绩84（二）螺旋浮环已有业绩n n高压氢气15.7-17.4MPa(扬子芳烃)n n高压合成气7.5-15.8MPa(建峰化肥)85大型机组密封工业应用业绩表大型机组密封工业应用业绩表（涂绿者为干气密封项目）（涂绿者为干气密封项目）86大型机组密封工业应用业绩表大型机组密封工业应用业绩表（涂绿者为干气密封项目）（涂绿者为干气密封项目）87大型机组
27、密封工业应用业绩表大型机组密封工业应用业绩表（涂绿者为干气密封项目）（涂绿者为干气密封项目）88大型机组密封工业应用业绩表大型机组密封工业应用业绩表（涂绿者为干气密封项目）（涂绿者为干气密封项目）89大型机组密封工业应用业绩表大型机组密封工业应用业绩表（涂绿者为干气密封项目）（涂绿者为干气密封项目）90大型机组密封工业应用业绩表大型机组密封工业应用业绩表（涂绿者为干气密封项目）（涂绿者为干气密封项目）91大型机组密封工业应用业绩表大型机组密封工业应用业绩表（涂绿者为干气密封项目）（涂绿者为干气密封项目）92大型机组密封工业应用业绩表大型机组密封工业应用业绩表（涂绿者为干气密封项目）（涂绿者为干气密封项目）93大型机组密封工业应用业绩表大型机组密封工业应用业绩表（涂绿者为干气密封项目）（涂绿者为干气密封项目）94
