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(diǎn)

一、

先進(jìn)的設(shè)計(jì)根據(jù)流體力學(xué)原理，公司技術(shù)人員通過大量理論計(jì)算，對(duì)數(shù)十種流體動(dòng)壓槽才進(jìn)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(jì)算的軟件，保證了設(shè)計(jì)制造出的干氣密封可靠性。該設(shè)計(jì)軟件可用于所有干氣密封的設(shè)計(jì)計(jì)算，將工藝參數(shù)輸入后，經(jīng)過數(shù)值計(jì)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(jì)出性能穩(wěn)定可靠的干氣密封。二、先進(jìn)的材料本公司生產(chǎn)的干氣密封材料采用SiC組對(duì)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(diǎn)。由于SiC材料加工難度大，因此沒有及時(shí)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(jìn)一步提高了干氣密封可靠性。三、先進(jìn)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(jì)算機(jī)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(jì)算相吻合。四、先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)手段本公司具有18000r/min的高速試驗(yàn)臺(tái)、常規(guī)離心泵試驗(yàn)臺(tái)、低速攪拌器試驗(yàn)臺(tái)，可對(duì)各類干氣密封進(jìn)行模擬試驗(yàn)，最大限度的保證了現(xiàn)場(chǎng)一次安裝運(yùn)轉(zhuǎn)成功。提綱一、干氣密封概述二、干氣密封與機(jī)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(jī)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(duì)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(jī)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(jì)制造的第一套干氣密封在海洋平臺(tái)輸氣管線離心壓縮機(jī)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(jì)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(jì)制造的高速離心壓縮機(jī)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(jì)制造的攪拌器干氣密封在大慶華科投入運(yùn)行。2002年6月，國內(nèi)首臺(tái)裂解氣壓縮機(jī)干氣密封在大慶石化公司化工一廠投入運(yùn)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(jì)制造。干氣密封與機(jī)械密封性能比較

干氣密封機(jī)械密封發(fā)明時(shí)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(jī)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(jiǎn)單，可靠性高，使用中不需要維護(hù)，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(duì)密封油壓力控制要求嚴(yán)格；密封油系統(tǒng)故障率較高，日常維護(hù)成本高。對(duì)工藝影響程度密封介質(zhì)為工藝氣體本身或氮?dú)猓瑢?duì)工藝無任何影響。密封介質(zhì)為潤滑油，密封油泄漏進(jìn)入工藝流程后會(huì)對(duì)后續(xù)工藝產(chǎn)生極大影響，甚至破壞工藝造成停產(chǎn)。對(duì)環(huán)境污染程度僅有微量氮?dú)馔髿庑孤?，?duì)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(duì)環(huán)境有一定污染。泄漏量過大時(shí)對(duì)生產(chǎn)帶來較大安全隱患。運(yùn)行費(fèi)用一次性投入大，運(yùn)行成本極低一次性投入小，運(yùn)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(jī)干氣密封系統(tǒng)串聯(lián)式（帶中間梳齒）離心壓縮機(jī)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(jī)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(jī)干氣密封系統(tǒng)（單端面+串聯(lián)式）離心壓縮機(jī)干氣密封富氣壓縮機(jī)用雙端面干氣密封離心壓縮機(jī)雙端面干氣密封介質(zhì)側(cè)密封氣（氮?dú)猓┐髿鈧?cè)富氣壓縮機(jī)用干氣密封控制系統(tǒng)單端面壓縮機(jī)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(jī)用）離心機(jī)用干氣密封（大慶石化2003年投用）大慶離心機(jī)密封改造前后比較：改造前：1、密封采用雙端面機(jī)械密封；2、密封使用壽命短；3、離心機(jī)機(jī)組振動(dòng)較大；4、密封油泄漏帶來巨大安全隱患，以及造成現(xiàn)場(chǎng)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(zhǎng)；3、離心機(jī)機(jī)組振動(dòng)減?。?、密封僅有微量氮?dú)庑孤?，徹底消除了安全隱患，現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境得到極大改善。5、密封消耗軸功率極小。離心機(jī)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(chǎng)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?dú)膺M(jìn)入的場(chǎng)合。串聯(lián)式泵用干氣密封優(yōu)點(diǎn)（API682PLAN72）1、與接觸式機(jī)械密封串聯(lián)使用，機(jī)械密封為主密封，干氣密封為次密封；2、干氣密封非接觸運(yùn)行，保證主密封具有一定背壓，極大地延長(zhǎng)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(shí)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(huì)對(duì)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(yáng)子石化20萬噸聚丙烯裝置的關(guān)鍵泵，該泵及其機(jī)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(dòng)大、密封使用壽命短的問題。其間，多次聘請(qǐng)專家對(duì)該泵進(jìn)行診斷，以期解決泵振動(dòng)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(duì)該泵密封進(jìn)行改造，將原機(jī)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(shí)，該離心泵的振動(dòng)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(diǎn)：1）、離心泵振動(dòng)減小，有利于設(shè)備長(zhǎng)周期運(yùn)行；2）、密封使用壽命大大增加，安全性提高，同時(shí)不需要維護(hù)；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(yùn)行所需能耗大幅度降低（密封油站及干氣密封功率消耗）揚(yáng)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?dú)庥糜谝讚]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?dú)獾牡胤剑?、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(diǎn)1、72方案的優(yōu)點(diǎn)基本都有，但少了一點(diǎn)延長(zhǎng)密封使用壽命，2、可以完全取代串聯(lián)機(jī)械密封（plan52)，比串聯(lián)機(jī)械密封優(yōu)越，因?yàn)樯倭嗣芊庥凸掭o助系統(tǒng)，3、壽命可達(dá)1.5～2年，比串聯(lián)式機(jī)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(jī)械密封串聯(lián)使用，機(jī)械密封為主密封，干氣密封為次密封；2、干氣密封非接觸運(yùn)行，保證主密封具有一定背壓，極大地延長(zhǎng)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(shí)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(huì)對(duì)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?dú)鈮毫Φ偷膱?chǎng)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(diǎn)１、解決了液體中含巨毒氣體的泵用密封泄漏對(duì)環(huán)境和安全的影響。２、擴(kuò)大了密封允許的泄漏量，延長(zhǎng)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(jìn)入的場(chǎng)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(chǎng)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(shí)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(shí)工藝介質(zhì)也不會(huì)出現(xiàn)泄漏；整套密封非接觸運(yùn)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(jiǎn)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(jī)械密封對(duì)油系統(tǒng)的依賴。密封氣采用工業(yè)氮?dú)饣蚬I(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(zhǎng)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(xiǎn)。

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?dú)獠贿M(jìn)入工藝，避免氮?dú)鈨?nèi)漏給工藝造成影響；排氣系統(tǒng)相當(dāng)于反沖洗，避免密封腔液體不流動(dòng)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(jī)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(diǎn)1）、密封使用壽命長(zhǎng)、運(yùn)行穩(wěn)定可靠；2）、密封功率消耗小，僅為接觸式機(jī)械密封的5%左右；3）、徹底擺脫了對(duì)密封油的依賴，密封的安全性大大增加；4）、可實(shí)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(jiǎn)單、可靠，使用中不需要維護(hù)。

環(huán)保節(jié)能

長(zhǎng)壽命成都一通干氣密封特點(diǎn)1、優(yōu)異的摩擦副材料組對(duì)：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(shí)現(xiàn)非接觸運(yùn)行3、先進(jìn)的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)手段-------采用有限元軟件對(duì)密封面進(jìn)行變形計(jì)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(dòng)性能-------允許密封面徑向擺動(dòng)量為±1.5mm6、簡(jiǎn)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(hào)03234764.2）一通專利——“士”字槽（專利號(hào)03234764.2）一通專利——阿基米德螺旋槽（專利號(hào)03234764.2）1)干氣密封動(dòng)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(dòng)壓效應(yīng)要強(qiáng)于雙向旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)，如對(duì)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(dòng)壓效應(yīng)的強(qiáng)弱有很大的關(guān)系。

2)干氣密封動(dòng)壓槽深度

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

3)干氣密封動(dòng)壓槽數(shù)量、動(dòng)壓槽寬度、動(dòng)壓槽長(zhǎng)度

理論研究表明，干氣密封動(dòng)壓槽數(shù)量趨于無限時(shí)，動(dòng)壓效應(yīng)最強(qiáng)。不過，當(dāng)動(dòng)壓槽達(dá)到一定數(shù)量后，再增加槽數(shù)時(shí)，對(duì)干氣密封性能影響已經(jīng)很小。此外，干氣密封動(dòng)壓槽寬度、動(dòng)壓槽長(zhǎng)度對(duì)密封性能都有一定的影響。

密封面結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)干氣密封性能的影響

1)密封直徑、轉(zhuǎn)速對(duì)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(duì)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(duì)泄漏量的影響

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

2、操作參數(shù)對(duì)密封泄漏量的影響干氣密封是二十世紀(jì)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(yuǎn)。

干氣密封的節(jié)能效果使其成為旋轉(zhuǎn)機(jī)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(jī)械的軸封上面八、干氣密封應(yīng)用前景

環(huán)保節(jié)能

長(zhǎng)壽命離心泵、反應(yīng)釜用干氣密封改造所需現(xiàn)場(chǎng)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(chǎng)合及現(xiàn)場(chǎng)條件：1、串聯(lián)式泵用干氣密