課程總結3流體動密封技術b

⑧．輔助系統(tǒng)復雜、可靠性差。對雙端面機械密封需有阻塞流體循環(huán)、控制系統(tǒng)，大大增加了密封裝置的一次性投入成本，對離心壓縮機用雙端面機械密封，封油循環(huán)、控制系統(tǒng)的費用約占整個機組投資的20～40%。另外，封油循環(huán)、控制系統(tǒng)使密封的運行費用成倍增加，其運行的可靠性直接影響著密封工作的穩(wěn)定性和可靠性。⑨．使用范圍窄。接觸式機械密封不適用作高壓、高速、高PV值工況下旋轉機械類軸封，對于密封高危險性、高含固體顆粒的工藝流體，其密封的可靠性及耐久性等方面也不盡人意。(四)、非接觸式機械密封1．非接觸式機械密封概述2．非接觸式機械密封工作原理3．非接觸式機械密封與接觸式機械密封比較4．影響非接觸式機械密封性能的主要參數(shù)5．非接觸式機械密封典型結構5.1離心壓縮機用非接觸式機械密封5.2離心泵用非接觸式機械密封5.3低速攪拌器用非接觸式機械密封6．非接觸式機械密封監(jiān)控系統(tǒng)1．非接觸式機械端面密封概述非接觸式機械密封包括：氣膜潤滑非接觸式機械密封(GasLubricatedNon-contactingMechanicalSeal）：簡稱“氣膜密封”或“GasFilmSeal”，廣泛稱之為“DryGasSeal”。液膜潤滑非接觸式機械密封（liquidLubricatedNon-contactingMechanicalSeal）：簡稱“液膜密封”或LiquidFilmSeal）2.非接觸式機械密封工作原理圖1氣膜密封結構示意圖

2.1氣膜密封a密封端面結構b下游泵送原理圖2氣膜密封工作原理氣膜密封的工作原理圖3氣膜密封力平衡示意圖2.2液膜密封工作原理下圖為普遍采用的液膜潤滑上游泵送密封端面結構。若動環(huán)外徑側為高壓被密封液體（規(guī)定為上游側或高壓側），內徑側為低壓流體（可氣體亦可液體，規(guī)定為下游側或低壓側）。當動環(huán)以圖示方向旋轉時，在螺旋槽粘性流體動壓效應的作用下，動靜環(huán)端面之間產生一層厚度極薄的流體膜（圖b所示h0），使端面保持分離即非接觸狀態(tài)。在外徑與內徑壓力差的作用下，高壓被密封液體產生方向由外到內的壓差流Qp，而螺旋槽的流體動壓效應所產生的粘性剪切流Qs的方向由內徑指向外徑，與壓差流Qp的方向相反，此為上游泵送概念的由來。液膜密封包括零泄漏密封和零逸出密封兩種。a密封端面結構b上游泵送原理圖4上游泵送液膜密封工作原理

圖5零逸出液膜密封力學分析

3.非接觸式密封與機械密封比較

氣膜密封機械密封應用時間1976年1900年工作原理氣膜潤滑、非接觸式密封混合摩擦潤滑、接觸式密封使用壽命3年以上平均1年左右功率消耗不足機械密封的5%與密封軸徑、轉速有關輔助系統(tǒng)輔助系統(tǒng)簡單、可靠性高、使用中無需維護、無功率消耗。密封輔助系統(tǒng)復雜，需專用阻塞流體泵送及壓力控制系統(tǒng)，壓力控制要求嚴格；輔助系統(tǒng)故障率高，運行維護成本高。對工藝影響程度密封介質為工藝氣體本身或氮氣，對工藝無任何影響。密封介質為液體，密封介質泄漏進入工藝流程后會對后續(xù)工藝產生極大影響，甚至破壞工藝造成停產。對環(huán)境污染程度僅有微量氮氣往大氣泄漏，對環(huán)境無污染，是環(huán)保型密封。有密封油或工藝介質泄漏，對環(huán)境有一定污染。泄漏量過大時對生產帶來較大安全隱患。運行費用一次性投入大，運行成本極低一次性投入小，運行成本高氣膜密封的技術優(yōu)勢理論、試驗研究和工業(yè)應用表明，與普通接觸式機械密封相比，氣膜密封具有以下系列技術優(yōu)勢：零泄漏或零逸出（統(tǒng)稱零逸出），實現(xiàn)安全、環(huán)保功能。密封可靠性大大提高，使用壽命相應延長。在理想工作狀態(tài)下，由于密封摩擦副處于非接觸狀態(tài)，端面之間不存在直接的固體摩擦磨損，理論使用壽命無限長。能耗明顯下降，經濟效益顯著。工業(yè)應用結果表明，氣膜密封的能耗不足普通接觸式機械密封的1/20，而且，用于降低端面溫升的密封沖洗液量和冷卻水量大大減少，相應提高了泵效甚至工藝裝置的生產效率。氣膜密封的技術優(yōu)勢輔助系統(tǒng)相對簡單。與雙端面機械密封相比，氣膜密封裝置無需復雜的封油供給、循環(huán)系統(tǒng)及與之相配的調控系統(tǒng)，只需供給潔凈干燥的中性氣體，其壓力應高于密封介質的壓力，但無須循環(huán)，消耗量也小。使用范圍拓寬。與普通接觸式機械密封相比，氣膜密封可以在更高PV值、高含固體顆粒介質等條件下使用。4.

影響非接觸式密封性能的主要參數(shù)氣膜密封的性能主要體現(xiàn)在密封的泄漏量和使用壽命的矛盾上。影響氣膜密封泄漏量的直接因素就是氣膜厚度，即氣膜密封運轉時密封面間形成的工作間隙。將影響氣膜密封性能的參數(shù)分為密封結構參數(shù)和密封操作參數(shù)。1.密封結構參數(shù)對密封性能的影響1.1密封端面動壓槽形狀（下圖）從流體動力學角度來講，在氣膜密封端面開任何形狀的溝槽，都能產生動壓效應。理論研究表明，對數(shù)螺旋槽產生的流體動壓效應最強，用其作為氣膜密封動壓槽而形成的氣膜剛度最大，及氣膜密封的穩(wěn)定性最好。4.

影響非接觸式密封性能的主要參數(shù)1.密封結構參數(shù)1.2密封端面動壓槽深度理論研究表明，氣膜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。實際應用中，氣膜密封的動壓槽深度一般在3—10微米。在其余參數(shù)確定的情況下，動壓槽深度有一最佳值。1.3密封端面動壓槽數(shù)量、動壓槽寬度、動壓槽長度理論研究表明，氣膜密封動壓槽數(shù)量趨于無限時，動壓效應最強。不過，當動壓槽達到一定數(shù)量后，再增加槽數(shù)時，對氣膜密封性能影響已經很小。此外，氣膜密封動壓槽寬度、動壓槽長度對密封性能都有一定的影響。2.操作參數(shù)對密封性能的影響2.1密封直徑、轉速對泄漏量的影響密封直徑越大，轉速越高，密封環(huán)線速度越大，氣膜密封的泄漏量就越大。2.2

密封介質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。2.3介質溫度、介質粘度對泄漏量的影響質溫度對密封泄漏量的影響是由于溫度對介質粘度有影響而造成的。介質粘度增加，動壓效應增強，氣膜厚度增加，但同時流經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。氣膜密封的功耗密封尺寸及轉速對泄漏量的影響壓力、溫度及氣體性質對泄漏量的影響5.氣膜密封典型結構

壓縮機用單端面氣膜密封(singledrygasseal)

工藝介質側大氣側潔凈的阻塞氣體阻塞氣體泄漏壓縮機雙端面氣膜密封(doubledrygasseal)

泄漏泄漏工藝流體側大氣側阻塞氣體壓縮機串聯(lián)式氣膜密封(tandemseal)阻塞氣體工藝介質側大氣側泄漏泄漏壓縮機帶級間迷宮密封的串聯(lián)式氣膜密封工藝側大氣側干凈阻塞氣體中性阻塞氣體泄漏中性阻塞氣體壓縮機帶外置阻塞迷宮密封的串聯(lián)式氣膜密封阻塞密封氣次級泄漏及阻塞泵用雙端面氣膜密封泵用串聯(lián)式氣膜密封

低速攪拌器用氣膜密封6.氣膜密封監(jiān)控系統(tǒng)6.1壓縮機用單端面氣膜密封系統(tǒng)（API617）6.2壓縮機用雙端面氣膜密封系統(tǒng)（API617）6.3壓縮機用串聯(lián)式（帶中間梳齒）氣膜密封系統(tǒng)（API617）6.4壓縮機用串聯(lián)式（不帶中間梳齒）氣膜密封系統(tǒng)（API617）泵用串聯(lián)式氣膜密封監(jiān)控系統(tǒng)泵用雙端面氣膜密封監(jiān)控系統(tǒng)口環(huán)密封與迷宮密封口環(huán)密封：利用流體在間隙內的節(jié)流效應限漏，泄漏量較大，通常用在級間密封等嚴密性要求不高的場合。屬非接觸式密封，嚴密性較差。迷宮密封：利用轉子與靜子間的間隙變化，對流體進行節(jié)流、降壓，從而實現(xiàn)密封作用。最大特點：是固定襯套與軸之間的徑向間隙較大，泄漏量也較大。為了減少液體的泄漏，向密封襯套注入密封水。同時，可在軸套表面加工與泄漏方向相反的螺旋形溝槽。在襯套內表面車出反向槽，使水中雜質順著溝槽排掉，不致咬傷軸及軸套。五、流阻型密封技術軸端密封級間密封原理：①氣流在齒縫中絕熱膨脹，v↑、P↓、T↓；

②氣流在密封片之間，等壓恒溫(渦流使動能消失)，T↑；逐次重復氣流v↑、p越來越低，比容越來越大，最后壓力趨于背壓pd，溫度保持不變，達到密封目的。

特點：

有一定漏氣量，靠漏氣造成的壓降平衡密封前后壓差。密封效果應從3方面著手：①減小齒縫面積；

②增加片數(shù)，減小每個密封片前后壓差；

③增大局部阻力（曲折形）齒數(shù)

6<Z<35,齒數(shù)太多，軸向尺寸大，效果并不明顯。浮環(huán)密封原理：浮環(huán)與軸套之間充滿液體，軸轉動時，類似于滑動軸承原理，在環(huán)、套間形成油膜，產生流體動壓力，將浮環(huán)托起；油膜起到節(jié)流降壓作用，阻止了高壓側氣體泄漏。又稱油膜密封。適用：高壓、高速、密封要求高場合?？梢宰龅搅阈孤?。螺旋密封與副葉輪密封螺旋密封：非接觸型流體動力密封。在密封部位的軸表面上切出反向螺旋槽，泵軸轉動時對充滿在螺旋槽內的泄漏液體產生一種向泵內的泵送作用，從而達到減少介質泄漏的目的。為了有好的密封性能，槽應該淺而窄，螺旋角亦應小些。優(yōu)點：無磨損，使用壽命長，特別適用于含顆粒等苛刻場合。缺點：低速或停車狀態(tài)不起密封作用，需另外配置輔助密封裝置；螺旋密封軸向長度較長。副葉輪密封：流體動力密封，依靠副葉輪產生的揚程，抵制主葉輪出口液體的外泄。六、動力反輸型密封技術右側看逆時針旋轉七、封閉式密封技術重點內容軟填料密封的工作原理；軟