浅谈干气密封：在离心压缩机中的应用.pdf

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1、浅谈干气密封：在离心压缩机中的应用杭州杭汽轮压缩机有限公司邓春李敏摘要：介绍了干气密封的原理及布置型式的选用，分析了于气密封控制系统及其特点，并对干气密封在不同介质机组中的应用进行了探讨。关键词：干气密封；结构原理；控制系统；机组应用0引言在石化装置中，有着高压、易燃易爆、有毒气体等复杂的现场环境，高速离心压缩机轴端密封技术非常重要。离心压缩机常用的轴端密封方法主要有迷宫密封、机械密封、浮环密封和干气密封等形式。迷宫密封仅适用于对泄漏要求不高且压力较低的场合，如空气和氮气压缩机；机械密封适用的速度较低，且密封气体消耗量大；浮环密封需要密封油进行密封，油系统复杂

2、，且密封油容易泄露到工艺气中。干气密封是一种非接触式密封，具有密封效果好、能耗少、运行可靠等特点，是目前最先进的密封形式，其优点已经在众多的工程实例应用中得到了证实，干气密封已经成为石化、炼油等行业中离心压缩机的主要轴封形式。1干气密封的原理及布置型式选用干气密封的动环由传动销固定，静环座底装有对称弹簧。动环材质一般为较硬的材质，在动环表面具有均匀分布、深度约为2．5，。10m的浅槽，以螺旋线设计的槽型具有最大气膜刚度的同时仅有较小的泄漏量。如图1所示，当动环旋转时，密封气体被抽吸到动环旋转槽的根部，从而使气流压力升高产生开合力，当作用于静环另一侧的闭合力(弹

3、簧力+流体压力)等于开合力时，作用于静环的力达到了动平衡，密封气在端面上形成稳定的气膜，在工况波动时，气膜建立的平衡被随之改变，直到再次建立稳定，此过程中不会破坏密封端面。气膜间隙即干气密封气膜厚度的设计值一般选定在31xm左右。在压缩机开停机时，要避免压缩机在lO00rpm下长期运行，以免密封处于边界摩擦或干摩擦状态，造成密封面的磨损。FC·FOFCF0闭台力开启力]压端齄；账}弹簧力+渣体压力}气麒压力分布图1干气密封正常工作间隙·7·单旋向槽型干气密封在要求的旋向下才可产生开启力，但相对于双旋向槽型，其可形成更大的开启力和气膜刚度，稳定性更高，在较低的转

4、速下和较大的振动下也可使用，在目前的压缩机组上使用较多。双旋向槽型使用无旋向要求，机组的反转不会造成密封的损坏。对于不同的工况条件，需要选择不同的干气密封结构布置形式。单端面密封主要用于不属于危险性的气体；串联密封可靠性较高，在石油化工企业的引进机组中使用较多；中间带迷宫的串联密封不允许工艺介质泄漏到大气中且也不允许缓冲气泄漏到工艺介质中，可以做到完全无外漏，目前在中高压的离心压缩机轴封中已成为标准配置，广泛应用于合成气压缩机、循环气压缩机、氨压缩机、H2压缩机、天然气压缩机等各类压缩机中；双端面密封适用于没有火炬条件，压力不高的有毒、易燃易爆气体。2干气密封

5、的控制系统特点带中间迷宫的串联密封应用最为广泛，其控制系统主要是由主密封气系统、缓冲气系统、隔离气系统、一级泄漏气系统、二级泄漏气系统组成，如图2所示。图2干气密封典型系统图主密封气可以采用压缩机出口工艺气或者外部气体，要求为干净、干燥的气体，过滤单元采用高精度双联过滤器(过滤精度应小于3]zm)，冬季温度较低时，若密封气体温度有可能降至露点温度析出液体，为避免液体损坏密封环，需要通过保温、蒸汽伴热或电加热等措施，保证密封气温度应至少高于露点温度t0％以上。密封气与被密封气体之问的压力差采用差压控制，同时辅以流量控制，其目的是始终保证密封气压力高于密封腔中的工

6、艺介质压力，采用压差控制阀自动调节压力，考虑到管道及管道附件的压损，密封气压力应至少大于被密封气体压力4～5Bar，设置平衡管用于连接压缩机入口气体与平衡盘密封后的气体，使得两端压力实现内部平衡，压差控制阀的取压点为平衡管压力，平衡管内的压力近似于压缩机的入口压力。当压缩机处于停机状态时，因为压缩机出口气体的回流，压缩机腔内会出现滞止压力，滞止压力的值应由压缩机管道设计人员提供，通常不会大于压缩机进口压力和Hj口压力的平均值，因此干气密封设计时还要考虑主密封气压力能够对滞止压力进行密封。!n1·8·果主密封气压力比较小，不足以密封压缩机密封腔内气体，那么需要增

7、压泵系统来对主密封气进行增压，以此确保干气密封的有效运行，目前增压泵通常选用进口品牌。密封能否正常运行，密封泄漏量是一个重要指标，控制系统通过孔板流量计对干气密封的一级泄露量进行监控，为了保证监控的准确性，可以采用三取二的控制方式，确定干气密封的运行状态。经过过滤、调压后的氮气可以作为缓冲气，从两级干气密封之间注入，目的是为了密封一级泄漏气体，绝大部分缓冲气与一级泄漏气体混合作为一级泄漏气送火炬燃烧，极少部分与隔离密封的介质侧泄漏气混合作为二级泄漏气高空安全排放。隔离气可以选用氮气或仪表气，主要作用是保证轴承箱中的润滑油不进入干气密封端，在启动滑油系统之前必须

8、提前l0分钟启动隔离气。干气密封控制系