干氣密封基本原理

干氣密封基本原理第一頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期日透平壓縮機及干氣密封第二頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期日MajorComponents(BarrelType)CasingInnerCasingSuctionDischargeEndCoverDiffusersReturnChannelsRadialBearingThrustBearingSealShaftImpellersBalancePiston第三頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期日CentrifugalCompressor-BarrelType第四頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期日干氣密封的定義及特點

1.定義干氣密封：干運轉(zhuǎn)、氣體潤滑、非接觸式機械端面密封的簡稱。2.特點以氣封氣、非接觸、氣膜潤滑、功耗低、壽命長、可靠性高、運行維護費用低。干氣密封－目前最先進的高速透平壓縮機軸端密封型式，是設(shè)計院、主機廠和終端用戶首選的大機組軸端密封型式。第五頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期日干氣密封典型結(jié)構(gòu)及材料干氣密封基本原理第六頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期日機械密封典型結(jié)構(gòu)第七頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期日干氣密封典型結(jié)構(gòu)腔體

(410S.S.)軸套

(410S.S.)

波紋帶

(蒙耐爾

K-500)壓緊套(410S.S.)動環(huán)(碳化鎢)(碳化硅)特點：與高速機械密封相比，密封面寬、旋轉(zhuǎn)環(huán)（硬環(huán)）密封面刻有微米量級的動壓槽，密封面分為槽區(qū)和壩區(qū)兩部分。第八頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期日旋轉(zhuǎn)環(huán)－碳化鎢/碳化硅靜止環(huán)－碳石墨/Cranite2000（特種材料，克蘭專利）金屬件－410不銹鋼/316不銹鋼/哈氏合金/其它彈簧－哈氏合金C干氣密封材料第九頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期日靜環(huán)材料（Face）碳石墨浸金屬(T28AT&XP)浸樹脂(如強腐蝕性介質(zhì))Cranite2000(如高壓–T28EXP)干氣密封材料第十頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期日動環(huán)材料（SEAT）碳化鎢鈷基鎳基碳化硅反應(yīng)燒結(jié)（不用）常壓燒結(jié)（或稱無壓燒結(jié)）液相燒結(jié)–高壓(XP/EXP)

干氣密封材料第十一頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期日碳化鎢（鈷基）韌性好強度高鈷基不耐腐蝕鎳基抗腐蝕性較好碳化硅抗腐蝕性好易碎–怕磕碰、易缺邊干氣密封材料第十二頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期日干氣密封的工作原理干氣密封基本原理第十三頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期日

單向螺旋槽雙向螺旋槽

工作原理JohnCrane動環(huán)槽形第十四頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期日其他公司的專利槽形BurgmannFlowserve單向V型槽雙向U型槽雙向T型槽第十五頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期日干氣密封與機械密封的本質(zhì)區(qū)別-氣膜人的頭發(fā)靜環(huán)動環(huán)氣膜厚度3-5um第十六頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期日螺旋槽旋向氣體向中心泵送氣體受壓，壓力升高，產(chǎn)生間隙密封壩第十七頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期日

旋向氣體向中心泵送氣體受壓，壓力升高，產(chǎn)生間隙密封壩雙向螺旋槽第十八頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期日螺旋槽及氣膜的形成氣體向中心泵送第十九頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期日最初雙向螺旋槽T28單向螺旋槽Speed=14,500rpm6.625inO/BSeal氣膜剛度

-單向螺旋槽v雙向螺旋槽改進型雙向螺旋槽第二十頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期日最初的雙向螺旋槽單向螺旋槽6.625in密封直徑CSTEDY計算－氣膜厚度

雷列臺階改進型雙向螺旋槽第二十一頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期日單向螺旋槽與改進型雙向螺旋槽（5.687”）

－泄漏量與壓力關(guān)系曲線第二十二頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期日單向槽與雙向槽的比較單向槽：螺旋槽、V型槽優(yōu)點：動壓效應(yīng)強，氣膜剛度大，抗外界擾動能力強。缺點：不能反轉(zhuǎn)。雙向槽：樅樹、U型槽、T型槽優(yōu)點：可以長時間反轉(zhuǎn)；缺點：較單向槽動壓效應(yīng)弱，氣膜剛度小。推薦：優(yōu)先采用單向槽，特殊情況雙向槽。第二十三頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期日工作原理(正常間隙)閉合力開啟力壓縮膨脹氣膜厚度約0.003mm彈簧力和背壓第二十四頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期日工作原理(間隙減小)閉合力開啟力增加氣膜剛度：氣膜開啟力的變化與膜厚變化的比值氣膜剛度越大，密封工作越穩(wěn)定。第二十五頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期日工作原理(氣膜厚度增加)閉合力開啟力減小第二十六頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期日工作原理302010012345膜厚(mm)靜、動壓組合剛度單純流體靜壓

剛度(GN/m)非接觸密封流體靜壓與流體動壓剛性第二十七頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期日非接觸密封的熱量平衡0.1.2.3.4.5.6.7.8.9W0123456

膜厚mm密封溫度低于環(huán)境溫度密封溫度高于環(huán)境溫度氣體膨脹熱量散發(fā)氣體粘性剪切產(chǎn)生熱量工作原理第二十八頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期日CSTEDY/CTRANS分析軟件

干氣密封性能預測

采用CSTEDY/CTRANS

自有專用軟件

穩(wěn)態(tài)&瞬態(tài)氣膜模擬

實時干氣密封性能預測

唯一包含：有限元分析(FEA)；計算流體動力學(CFD)；以及根據(jù)試驗室試驗結(jié)果得出的經(jīng)驗公式。第二十九頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期日CSTEDY/CTRANS-功能壓力，溫度，轉(zhuǎn)速，氣體組份，材料，槽形，密封幾何形狀輸入輸出密封面間隙，泄漏量，摩擦，功率，溫升，氣膜穩(wěn)定性第三十頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期日5Microns/div泄漏量=1.5l/min密封直徑162mm 壓力0bar轉(zhuǎn)速16,110rpm溫度150℃動態(tài)密封性能分析第三十一頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期日5Microns/div泄漏量=16l/min密封直徑162mm 壓力90bar轉(zhuǎn)速0溫度150℃靜態(tài)密封性能分析第三十二頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期日干氣密封主要特征干氣密封基本原理第三十三頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期日允許最大軸向竄量通常為+2.5mm允許最大徑向跳動通常為+0.6mm

能在全壓下啟/停

TM、28系列干氣密封主要特征第三十四頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期日TM、28系列干氣密封特點密封開啟壓力@n=0RPM,約7BarG密封開啟速度△p=0,約0.6m/s（以軸徑計算）

第三十五頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期日密封反轉(zhuǎn)－密封反轉(zhuǎn)是不能接受的，應(yīng)避免－可使用雙向密封設(shè)計密封反壓－密封不能接受密封液體污染

－少量液體污染可以接受，但應(yīng)避免TM、28系列干氣密封特點第三十六頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期日低速盤車－手動盤車是可以接受的，低于1000轉(zhuǎn)的低速暖機不能超過1小時振動－密封可承受API617振動公差要求TM、28系列干氣密封特點第三十七頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期日極低的工藝氣泄漏能承受速度和壓力的快速變化由于非接觸的特點，理論上密封壽命可以認為沒有限制TM、28系列干氣密封特點第三十八頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期日取消了密封油系統(tǒng)減少了維修費用節(jié)能防止了油系統(tǒng)的污染TM、28系列干氣密封特點第三十九頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期日減少新機器的成本集裝式設(shè)計易安裝，保護關(guān)鍵密封組件超過2億小時運轉(zhuǎn)經(jīng)驗已安裝2萬套集裝式干氣密封TM、28系列干氣密封特點第四十頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期日思考題1。說出干氣密封與普通機械密封結(jié)構(gòu)上的主要區(qū)別。2。指出干氣密封的主要優(yōu)點。3。指出干氣密封常用動靜環(huán)主要材料及特點。4。說出各主要干氣密