泵用干气密封技术与应用2

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1、兰州理工大学第二届过程装备工程实践与创新大赛作品课题名称高温高压油泵密封学校名称兰州理工大学专业名称过程装备与控制成员姓名刘扬清(10150114)王凯(10150116)宋引川(10150113)指导教师丁雪兴递交日期：2013年6月26日高温高压油泵机械密封摘要文章内容主要从干气密封、波纹管接触式机械密封、动压型非接触机械密封的应用、优缺点、密封条件、密封性能、经济等方面分析比较，找到干气密封这种密封性能良好、经济节约型密封技术。关键词：经济（密封周期）、密封阻压（润滑）干气密封泵用干气密封技术与应用一、干气密封概述干气密封是二十世纪六十年代末期从气体动压

2、轴承的基础上发展起来的一种新型非接触式密封。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运行。经过数年的研究，英国的约翰克兰公同于七十年代末期率先将干气密封应用到海洋平台的气体输送设备上，并获得成功。干气密封最初是为解决高速离心压缩机轴封问题而出现的，由于密封非接触运行，因此密封摩擦副材料基本不受PV值的限制，特别适合作为高速、高压设备的轴封。随着干气密封技术的口益成熟，其应用范围也越来越宽广，A前，干气密封正逐渐在离心泵及搅拌器上得到应用。总之，凡使用机械密封的场合均可采用干气密封。二、离心泵用干气密封离心泵输送的介质为液体。根

3、据不同工况条件，可采用以下儿种密封形式：1、双端面干气密封双端面干气密封可以用在绝大多数离心泵的轴封上，它具有以下特点：1）用“气体阻塞”替代传统的“液体阻塞”原理，即用带压密封气替代带压密封液，保证工艺介质实现“零逸出”；2）整套密封非接触运行，其功率消耗仅为传统双端面密封的5%,使用寿命比传统密封长5倍以上；3）结构简单的辅助系统，保证工艺介质不受污染及工艺介质不向大气泄漏，彻底摆脱了传统双端面机械密封对油系统的依赖。密封气采用工业氮气或工业仪表风，其压力高于介质0.15―0.2MPa。泵用双端面干气密封的不足之处是：1）需要一定压力的气源，气源压力至少高

4、于介质压力0.2MPa;2）有微量气体进入工艺流程。2、串联式干气密封泵用串联式干气密封具有如下特点：1）干气密封与接触式机械密封串联使用，机械密封为主密封，干气密封为次密封；2）干气密封与主密封间通入氮气，保证主密封具有一定背压，极大地延长主密封的使用寿命；3）主密封泄漏的工艺介质随密封气排入火炬，保证工艺介质不向大气泄漏，是一种环保型密封；4）主密封失效后，干气密封短时间内起到主密封作用，防止工艺介质向大气大量泄漏。5）该类密封使用寿命取决于机械密封的使用寿命，一般在2—3年左右。6）该密封主要用于易挥发介质的场合，如液态烃类介质；对密封气压力要求不高。该

5、密封的不足之处是：1）该密封还不是完全意义上的干气密封，其总体性能介于机械密封和干气密封之2）该密封适用于易挥发介质的场合，使用范围较窄二、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和同。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T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耍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转动设备，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。但相对于双旋向的梢型，它可形成更大的开启力和气膜刚度，产

6、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1和较大的振动下也可使用，在目前也是使用的最多。常见的主要有图1所示几种：双旋向槽型无旋向要求，正反转皆可使用。转子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。常见如图2所示：图2,对比研宄，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。下面主耍介绍这种槽型。图3所示是典型的干气密封螺旋槽端面的示意图。密封面上加工冇一定数量的螺旋槽，其深度小于15微米。密封运转时，被密封气体周向吸入螺旋梢内，径向分量由外径朝

7、屮心（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，使端面分幵几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，动压梢必须开在高压侧。旋向图4所示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的稳定性的。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，则气

8、体的粘性剪力增大，螺旋槽产生的流体动压