干气密封在氢气压缩机中的应用

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1、石油与化工设备-50-安全密封2010年第13卷干气密封在氢气压缩机中的应用朱良（中石化北京燕山分公司聚酯事业部北京102500）[摘要]对压缩机由原机械密封改造为干气密封的可能性做了分析，并介绍了具体的方法。[关键词]机械密封；浮环密封；干气密封[1]循环氢气压缩机由德国DEMAG公司1978年生力，从而可阻止工作介质向外泄漏。产，1980年投产使用。该机组由电机驱动，经过1存在的问题VOITH联轴节无级调速，齿轮箱变速后将动能传于在使用过程中主要存在以下几方面的问题。主机，压缩机本体为单缸三级径向透平压缩机。（1）由于其属于接触式密封，功耗及摩擦热

2、该压缩机密封系统为机械密封加浮环密封组较大，适用的压力及转速条件较低；成，工艺侧为机械密封，大气侧为浮环密封，机组下层的油站为机封系统提供密封油及润滑油。（2）封液系统较复杂，辅助设备以及电、仪等自控元件多，造成使用可靠性下降，维护、维表1压缩机主要参数表修任务较重；项目单位参数（3）浮环密封稳定性较差，调节难度大，造介质氢气成工艺气易泄漏；型号06MV3A（4）工艺气污染润滑油，使润滑油内的胶质叶轮数3成分增加，pH值呈弱酸性，对仪表探头及引线造工艺段数1成腐蚀，影响仪表控制系统的准确性和可靠性；正常转速r/min11650（5）封油和润滑油互串，使

3、封油和润滑油闪最大速度r/min11650点下降，粘度下降，导致机组封油和润滑油质量第一临界速度r/min57703不合格，影响机组的正常润滑和调节系统的正常入口流量M/h3483调节；入口压力MPa1.275入口温度℃49（6）封油质量不稳定，浮环密封面出现磨损现象，影响浮环的密封效果和使用寿命；该机组具有高转速，介质易燃易爆等特点，（7）封油与工艺气互串，若差压调节不好，对于此特点要求压缩机密封系统有非常高的可靠封油有串至机内或工艺气泄漏至封油箱挥发至大性，尽可能少的泄漏量，能够长周期连续运转，气中的可能，会造成压缩机转子损坏、环境污轴封的寿命也要

4、足够长，目前密封形式为机械密染，甚至威胁到装置的安全生产。封加浮环密封的组合型密封，两道密封间的密封鉴于以上原因，使用浮环密封不仅对该机组油总保持比工艺气体高0.2-0.3MPa以油封气来达到的长周期平稳运行有较大影响，维修工作量大，密封目的。其特点是密封结构简单，技术成熟，费用高，也不适应现代企业对环保及节能降耗越内泄漏量小，曾经是压缩机上应用较广泛的一种来越高的要求。轴封形式。2密封系统特点浮环密封是径向间隙和轴向间隙的组合，根据压缩机的情况，要求其密封系统具备以是依靠密封间隙内的流体阻力效应达到阻漏的目的。当轴运转时，由于轴与浮环之间有一定间隙，

5、浮环能自由浮动，其间隙内形成一层流体油作者简介：朱良（1971），男，湖南汝城人，研究生学历，高级工程师。膜，产生很大的流体动力，其压力高于介质压第2期朱良干气密封在氢气压缩机中的应用-51-下特点：力作用下，密封面被推开，流动的气体在两个密（1）工艺介质不向大气泄漏；封面间形成一层很薄的气膜，此气膜厚度一般在3μm左右。根据气体动力学研究表明，当干气密（2）密封寿命长；封气膜层厚度为2-3μm时，流过间隙的气体流动（3）受工艺波动影响小；层最为稳定，这也就是干气密封气膜厚度设计值（4）密封辅助系统简单可靠；选定在2-3μm的原因。当气体静压力、弹簧力

6、形（5）开停车程序简单，使用方便；成的闭合力与气膜反力相等时，该气膜厚度十分（6）检修维护容易，无需在线检修维护。稳定，干气密封密封面间的气膜具有良好的气膜刚度，保证密封运转稳定可靠。正常条件下，作鉴于以上要求，J-101压缩机应选用技术先用在密封面上的闭合力（弹簧力和介质力)等于开进、工艺成熟的干气密封。启力（气膜反力)，密封间隙为设计工作间隙。当3干气密封的工作原理受外部干扰，气膜厚度减小，则气膜反力增加，干气密封是上世纪60年代末期以气体润滑轴开启力大于闭合力，迫使密封工作间隙增大，恢承的概念为基础发展起来的，其中以螺旋槽密封复到正常值。相反，若

7、密封气膜厚度增大，则气最为典型。经过数年的研究，美国约翰克兰公司膜反力减小，闭合力大于开启力。密封面间隙恢率先推出干气密封产品并投入工业使用。它是一复到正常值。因此，只要在设计范围内，当外部种新型的非接触式轴封。其结构与普通机械密封干扰消失以后，气膜厚度就可以恢复到设计值。类似。但重要区别在于，干气密封其中的一个密可见，干气密封的密封面间形成的气膜具有一定封环上面加工有均匀分布的浅槽。运转时进入浅的气膜刚度，气膜刚度大，干气密封抗干扰能力槽中的气体受到压缩，在密封环之间形成局部的越强，密封运行越稳定。干气密封的设计就是以高压区，使密封面开启，从而能在非

8、接触状态下获得最大的气膜刚度为目标而进行的。[2]运行，实现密封。干气密封技术用“气封液或气封