离心压缩机装置干气密封技术分析

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1、http://www.shunlico.com离心压缩机装置干气密封技术分析　　随着石油化工行业对离心压缩机的性能要求越来越高，对轴封的要求也越来越严格。过去，国内使用较多的是机械浮环组合密封或者是双端面机械密封，它们都是通过密封润滑油来达到密封气体的目的。这类密封有一个很大的缺点，即要求有复杂的密封油系统，能耗较大，而且必然有少量的密封油泄漏后进入工艺气体。干气密封即“干运转气体密封”(DryRunninggasseals)的出现，是密封技术的一次革命，气体密封的难题得以解决，而不会再受到密封润滑油的限制。　　早在20世纪60年代末期，

2、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

3、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。　　一、干气密封的工作原理　　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。由于干气密封属于非接触式密封，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封。干气密封的出现，是密封技术的一次革命，气体密封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：　　(1)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;(2)大大减少了计划外维修费

4、用和生产停车;(3)避免了工艺气体被油污染的可能性;(4)密封气体泄漏量小;(5)维护费用低，经济实用性好;(6)密封驱动功率消耗小;(7)密封寿命长，运行可靠;(8)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。　　1、干气密封的工作原理　　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，干气密封的一个密封环上面加工有均匀分布的浅槽，干气密封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。http://www.s

5、hunlico.com　　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

6、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。　　下图所示是典型的干气密封螺旋槽端面的示意图。密封面上加工有一定数量的螺旋槽，其深度小于10微米。密封运转时，被密封气体周向吸入螺旋槽内，径向分量由外径朝中心(即低压侧)流动，而密封坝限制气体流向低压侧。气体随着螺旋槽截面形状的变化被压缩，在槽根部形成局部的高压区，使端面分开3微米而形成一定厚度的气膜。在此厚度气膜下，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，于是密封实现非接触运转。干气密封的密封面间形成

7、的气膜具有一定的正刚度，保证了密封运转的稳定性。为了获得必要的流体动压效应，动压槽必须开在高压侧。　　http://www.shunlico.com　　下图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保证密封运转稳定性的。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。　　　　反之，密封受到干扰气膜厚度增大，则端面间的压力就会降低，这时，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

8、的平衡状态。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，即干气密封具有自我调节的功能而保证运行稳定可靠。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