干氣密封技術(shù)交流

干氣密封技術(shù)中國南京—07年5月

一通公司干氣密封特點

一、

先進的設(shè)計根據(jù)流體力學(xué)原理，公司技術(shù)人員通過大量理論計算，對數(shù)十種流體動壓槽才進行定量分析，最終選擇了綜合性能最好的阿基米德螺旋槽結(jié)構(gòu)干氣密封槽形。公司研制開發(fā)出專門用于干氣密封理論計算的軟件，保證了設(shè)計制造出的干氣密封可靠性。該設(shè)計軟件可用于所有干氣密封的設(shè)計計算，將工藝參數(shù)輸入后，經(jīng)過數(shù)值計算可得到干氣密封最佳結(jié)構(gòu)參數(shù)，據(jù)此可以設(shè)計出性能穩(wěn)定可靠的干氣密封。二、先進的材料本公司生產(chǎn)的干氣密封材料采用SiC組對浸漬金屬石墨，SiC是目前國際上最好的摩擦副材料之一，它具有表面硬度高、摩擦系數(shù)小、熱傳導(dǎo)性能好、比重小等特點。由于SiC材料加工難度大，因此沒有及時的應(yīng)用在干氣密封上面。本公司研制出的加工設(shè)備徹底解決了SiC材料的加工問題，從材料方面進一步提高了干氣密封可靠性。三、先進的加工手段本公司研制出了可在SiC表面加工螺旋槽的專用設(shè)備，該設(shè)備采用計算機控制，可以在平面上加工出任何槽形、任何深度的干氣密封，保證了生產(chǎn)出的干氣密封與理論計算相吻合。四、先進的實驗手段本公司具有18000r/min的高速試驗臺、常規(guī)離心泵試驗臺、低速攪拌器試驗臺，可對各類干氣密封進行模擬試驗，最大限度的保證了現(xiàn)場一次安裝運轉(zhuǎn)成功。提綱一、干氣密封概述二、干氣密封與機械密封性能比較三、干氣密封工作原理四、干氣密封典型結(jié)構(gòu)1）、高速壓縮機用干氣密封

2）、離心泵用干氣密封

3）、低速攪拌器用干氣密封五、干氣密封控制系統(tǒng)六、工藝條件對干氣密封性能影響七、成都一通科技有限公司資質(zhì)證明八、典型業(yè)績圖片干氣密封發(fā)展史1969年，英國約翰克蘭公司在氣體潤滑軸承的基礎(chǔ)上提出干氣密封理論并開始從事干氣密封的研究。1976年，約翰克蘭公司設(shè)計制造的第一套干氣密封在海洋平臺輸氣管線離心壓縮機上得到使用。1985年，美國杜拉美特立公司掌握干氣密封技術(shù)并開始制造干氣密封。1987年、1988年德國的伯格曼和美國的EG&GSEALOL公司開始從事干氣密封生產(chǎn)制造。1990年，中國石油大學(xué)開始從事干氣密封研究工作。1992年，成都一通密封有限公司開始從事干氣密封研究工作。1992年，干氣密封在離心泵、攪拌器上逐漸得到應(yīng)用。1996年，成都一通密封有限公司設(shè)計制造的國內(nèi)第一套泵用干氣密封在大慶石化總廠化工二廠投入使用。2001年，成都一通密封有限公司設(shè)計制造的高速離心壓縮機干氣密封在大慶石化公司化工二廠投入使用。2001年，成都一通密封有限公司設(shè)計制造的攪拌器干氣密封在大慶華科投入運行。2002年6月，國內(nèi)首臺裂解氣壓縮機干氣密封在大慶石化公司化工一廠投入運行，該干氣密封及其控制系統(tǒng)由成都一通密封有限公司設(shè)計制造。干氣密封與機械密封性能比較

干氣密封機械密封發(fā)明時間1976年1900年工作原理氣體潤滑，屬于非接觸式密封液體潤滑，屬于接觸式密封使用壽命4—5年1年左右功率消耗是機械密封的5%左右與密封軸徑、轉(zhuǎn)速有關(guān)輔助系統(tǒng)輔助系統(tǒng)簡單，可靠性高，使用中不需要維護，無功率消耗。密封油系統(tǒng)復(fù)雜，需要專用密封油泵及密封油壓力控制系統(tǒng)，對密封油壓力控制要求嚴格；密封油系統(tǒng)故障率較高，日常維護成本高。對工藝影響程度密封介質(zhì)為工藝氣體本身或氮氣，對工藝無任何影響。密封介質(zhì)為潤滑油，密封油泄漏進入工藝流程后會對后續(xù)工藝產(chǎn)生極大影響，甚至破壞工藝造成停產(chǎn)。對環(huán)境污染程度僅有微量氮氣往大氣泄漏，對環(huán)境無任何污染，是環(huán)保型密封。有密封油或工藝介質(zhì)泄漏，對環(huán)境有一定污染。泄漏量過大時對生產(chǎn)帶來較大安全隱患。運行費用一次性投入大，運行成本極低一次性投入小，運行成本高干氣密封工作原理圖干氣密封力平衡示意圖串聯(lián)式（帶中間梳齒）離心壓縮機干氣密封系統(tǒng)串聯(lián)式（帶中間梳齒）離心壓縮機干氣密封介質(zhì)側(cè)密封氣入口串聯(lián)式（帶中間梳齒）離心壓縮機干氣密封一次泄漏出口緩沖氣入口二次泄漏出口隔離氣入口大氣側(cè)（單端面+串聯(lián)式）離心壓縮機干氣密封系統(tǒng)（單端面+串聯(lián)式）離心壓縮機干氣密封富氣壓縮機用雙端面干氣密封離心壓縮機雙端面干氣密封介質(zhì)側(cè)密封氣（氮氣）大氣側(cè)富氣壓縮機用干氣密封控制系統(tǒng)單端面壓縮機用干氣密封靜壓型串聯(lián)式干氣密封

靜壓型串聯(lián)式干氣密封控制系統(tǒng)（螺桿壓縮機用）離心機用干氣密封（大慶石化2003年投用）大慶離心機密封改造前后比較：改造前：1、密封采用雙端面機械密封；2、密封使用壽命短；3、離心機機組振動較大；4、密封油泄漏帶來巨大安全隱患，以及造成現(xiàn)場環(huán)境差。5、密封消耗軸功率大。改造后：1、密封采用雙端面干氣密封；2、密封使用壽命長；3、離心機機組振動減??；4、密封僅有微量氮氣泄漏，徹底消除了安全隱患，現(xiàn)場環(huán)境得到極大改善。5、密封消耗軸功率極小。離心機控制系統(tǒng)串聯(lián)式泵用干氣所采用API682Plan72API682Plan72適用范圍１、泵出口壓力高的輕烴類介質(zhì)，現(xiàn)場用低壓氮。２、易揮發(fā)的介質(zhì)：如乙烯、丙烯、丙烷、甲烷、乙烷、氨水等。

3、介質(zhì)中不允許氮氣進入的場合。串聯(lián)式泵用干氣密封優(yōu)點（API682PLAN72）1、與接觸式機械密封串聯(lián)使用，機械密封為主密封，干氣密封為次密封；2、干氣密封非接觸運行，保證主密封具有一定背壓，極大地延長主密封的使用壽命；3、主密封泄漏的工藝介質(zhì)隨密封氣排入火炬，保證工藝介質(zhì)不向大氣泄漏；4、主密封失效后，干氣密封短時間內(nèi)起到主密封作用，防止工藝介質(zhì)向大氣大量泄漏。5、即使密封氣偶爾中斷，也不會對密封產(chǎn)生太大影響。輕烴密封端面壓力分布圖串聯(lián)式泵用干氣密封及其系統(tǒng)

（API682PLAN72

）

1、G-201丙烯泵是揚子石化20萬噸聚丙烯裝置的關(guān)鍵泵，該泵及其機械密封為FLOWSERVE生產(chǎn)制造，密封采用雙端面結(jié)構(gòu)，配有專供密封使用的高壓密封油站，密封油壓力4MPa。該泵于2002年投用。2、自投用以來，G-201丙烯泵一直存在振動大、密封使用壽命短的問題。其間，多次聘請專家對該泵進行診斷，以期解決泵振動及密封問題，甚至提出更新離心泵的建議，整泵更換約50萬人民幣。3、2003年12月，成都一通對該泵密封進行改造，將原機械密封改造為串聯(lián)式干氣密封。改造后一次開泵成功。同時，該離心泵的振動降低了1/3。4、密封改造為干氣密封后，體現(xiàn)出如下優(yōu)點：1）、離心泵振動減小，有利于設(shè)備長周期運行；2）、密封使用壽命大大增加，安全性提高，同時不需要維護；3）、省去了復(fù)雜的密封油系統(tǒng)，徹底消除了密封油站故障造成的密封失效的可能。4）、設(shè)備運行所需能耗大幅度降低（密封油站及干氣密封功率消耗）揚子石化塑料廠丙烯泵密封改造前后性能比較API682Plan71（不采用隔離氮氣用于易揮發(fā)介質(zhì)的串聯(lián)式干氣密封）API682Plan71適用范圍1、適應(yīng)在沒有氮氣的地方；2、應(yīng)用范圍和Plan72是一樣；3、比較適合小型地方煉油廠串聯(lián)式泵用干氣密封API682Plan71

優(yōu)點1、72方案的優(yōu)點基本都有，但少了一點延長密封使用壽命，2、可以完全取代串聯(lián)機械密封（plan52)，比串聯(lián)機械密封優(yōu)越，因為少了密封油罐輔助系統(tǒng)，3、壽命可達1.5～2年，比串聯(lián)式機械密封壽命高。API682Plan75（用于不易揮發(fā)介質(zhì)的串聯(lián)式干氣密封）串聯(lián)式泵用干氣密封（API682PLAN75）1、與接觸式機械密封串聯(lián)使用，機械密封為主密封，干氣密封為次密封；2、干氣密封非接觸運行，保證主密封具有一定背壓，極大地延長主密封的使用壽命；3、主密封泄漏的工藝介質(zhì)隨密封氣排入排污罐，氣相部分排向火炬，保證工藝介質(zhì)不向大氣泄漏；4、主密封失效后，干氣密封短時間內(nèi)起到主密封作用，防止工藝介質(zhì)向大氣大量泄漏。5、即使密封氣偶爾中斷，也不會對密封產(chǎn)生太大影響。串聯(lián)式泵用干氣密封及其系統(tǒng)

（API682PLAN75

）API682Plan75適應(yīng)范圍1、用于泵出口壓力高，氮氣壓力低的場合；2、易揮發(fā)介質(zhì)含C5以上不易揮發(fā)的重組分；3、不易揮發(fā)流體中含如有H2S等巨毒氣體，如富胺液，含硫污水，氨水等。API682Plan75優(yōu)點１、解決了液體中含巨毒氣體的泵用密封泄漏對環(huán)境和安全的影響。２、擴大了密封允許的泄漏量，延長了密封的使用壽命。泵用雙端面干氣密封API682Plan74泵用雙端面干氣密封適應(yīng)范圍１、適應(yīng)用于氣源壓力穩(wěn)定、泵出口壓力不高，工藝上允許有少量密封氣進入的場合；２、適用于有毒液體如苯類介質(zhì)，液體中含固體顆粒如堿液；３、適用于易抽空的場合中。泵用雙端面干氣密封（API682PLAN74）用“氣體阻塞”替代傳統(tǒng)的“液體阻塞”原理，即用帶壓密封氣替代帶壓密封液，保證工藝介質(zhì)實現(xiàn)“零逸出”；密封采用集裝式結(jié)構(gòu)，能滿足各類密封腔的安裝要求；密封采用雙平衡結(jié)構(gòu)，保證干氣密封在密封氣出現(xiàn)故障時工藝介質(zhì)也不會出現(xiàn)泄漏；整套密封非接觸運行，其功率消耗僅為傳統(tǒng)雙端面密封的5%，使用壽命3——5年；結(jié)構(gòu)簡單的輔助系統(tǒng)，保證工藝介質(zhì)不受污染及工藝介質(zhì)不向大氣泄漏，徹底擺脫了傳統(tǒng)雙端面機械密封對油系統(tǒng)的依賴。密封氣采用工業(yè)氮氣或工業(yè)儀表風(fēng)，其壓力高于介質(zhì)0.15—0.2MPa.；該密封軸向尺寸緊湊，特別適合于密封腔長度較短的離心泵；密封氣源必須可靠，氣源壓力一旦低于介質(zhì)壓力，密封有被損壞的危險。

泵用雙端面干氣密封及其控制系統(tǒng)（API682PLAN74

）雙端面泵用干氣密封排氣系統(tǒng)該排氣系統(tǒng)可以保證干氣密封正常內(nèi)漏的氮氣不進入工藝，避免氮氣內(nèi)漏給工藝造成影響；排氣系統(tǒng)相當于反沖洗，避免密封腔液體不流動而形成顆粒介質(zhì)堆積，可以提高整體密封的壽命。

雙端面機械密封與干氣密封系統(tǒng)比較

釜用干氣密封及其控制系統(tǒng)

可用于所有反應(yīng)釜、攪拌器干氣密封具有如下優(yōu)點1）、密封使用壽命長、運行穩(wěn)定可靠；2）、密封功率消耗小，僅為接觸式機械密封的5%左右；3）、徹底擺脫了對密封油的依賴，密封的安全性大大增加；4）、可實現(xiàn)介質(zhì)的零逸出，是一種環(huán)保型密封；5）、密封輔助系統(tǒng)簡單、可靠，使用中不需要維護。

環(huán)保節(jié)能

長壽命成都一通干氣密封特點1、優(yōu)異的摩擦副材料組對：整體SiC

vs

浸漬金屬石墨-------保證密封具有良好的抗干摩擦能力2、極低的啟浮速度（liftoffspeed）

-------在極低的轉(zhuǎn)速下密封面即可分離，實現(xiàn)非接觸運行3、先進的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計手段-------采用有限元軟件對密封面進行變形計算，保證密封環(huán)具結(jié)構(gòu)最佳4、多樣的密封面槽形結(jié)構(gòu)選擇-------可根據(jù)不同工況選用不同的槽形結(jié)構(gòu)5、優(yōu)良的抗軸擺動性能-------允許密封面徑向擺動量為±1.5mm6、簡單的安裝-------密封采用集裝式結(jié)構(gòu)，安裝方便快捷一通專利——“兒”字槽（專利號03234764.2）一通專利——“士”字槽（專利號03234764.2）一通專利——阿基米德螺旋槽（專利號03234764.2）1)干氣密封動壓槽形狀

研究表明，單向旋轉(zhuǎn)的槽形結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的流體動壓效應(yīng)要強于雙向旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)，如對數(shù)螺旋槽、阿基米德螺旋槽、圓弧槽、斜線槽等；干氣密封的氣膜剛度（氣膜剛度越大穩(wěn)定性越好）與動壓效應(yīng)的強弱有很大的關(guān)系。

2)干氣密封動壓槽深度

研究表明，干氣密封流體動壓槽深度與氣膜厚度為同一量級時密封的氣膜剛度最大。在其余參數(shù)確定的情況下，動壓槽深度有一最佳值。

3)干氣密封動壓槽數(shù)量、動壓槽寬度、動壓槽長度

理論研究表明，干氣密封動壓槽數(shù)量趨于無限時，動壓效應(yīng)最強。不過，當動壓槽達到一定數(shù)量后，再增加槽數(shù)時，對干氣密封性能影響已經(jīng)很小。此外，干氣密封動壓槽寬度、動壓槽長度對密封性能都有一定的影響。

密封面結(jié)構(gòu)參數(shù)對干氣密封性能的影響

1)密封直徑、轉(zhuǎn)速對泄漏量的影響

密封直徑越大，轉(zhuǎn)速越高，密封環(huán)線速度越大，干氣密封的泄漏量就越大。

2)密封介質(zhì)壓力對泄漏量的影響

不難想象，在密封工作間隙一定的情況下，密封氣壓力越高，氣體泄漏量越大。

3)介質(zhì)溫度、介質(zhì)粘度對泄漏量的影響

介質(zhì)溫度對密封泄漏量的影響是由于溫度對介質(zhì)粘度有影響而造成的。介質(zhì)粘度增加，動壓效應(yīng)增強，氣膜厚度增加，但同時流經(jīng)密封端面間隙的阻力增加。因此，其對密封泄漏量的影響不是很大

2、操作參數(shù)對密封泄漏量的影響干氣密封是二十世紀八十年代發(fā)展起來的一種新型密封，是流體密封領(lǐng)域的一次革命。

干氣密封的出現(xiàn)，從根本上解決了被輸送流體的密封問題，可以做到真正意義上的無泄漏，其環(huán)保意義非常深遠。

干氣密封的節(jié)能效果使其成為旋轉(zhuǎn)機械軸封的首選。

干氣密封可以做到---------與設(shè)備同壽命

在工藝允許的情況下，干氣密封可以應(yīng)用到所有旋轉(zhuǎn)機械的軸封上面八、干氣密封應(yīng)用前景

環(huán)保節(jié)能

長壽命離心泵、反應(yīng)釜用干氣密封改造所需現(xiàn)場條件從理論上講，干氣密封可應(yīng)用于所有旋轉(zhuǎn)設(shè)備的軸封上面。串聯(lián)式泵用干氣密封應(yīng)用場合及現(xiàn)場條件：1、串聯(lián)式泵用干氣密