干氣密封原理及使用

1、螺旋槽干氣密封工作原理作者：來源：天涯問答發(fā)布時間：2009-11-12 13:27:12瀏覽量：89次在正常運轉(zhuǎn)條件下該密封的閉合力等于開啟力，這是理想的設計工況，若受到外來干擾，間隙減小，則氣體剪切率增大，螺旋槽開啟間隙的效能增加，開啟力大于閉合力，恢復到原間隙；若受到外擾間隙增大，則縫隙內(nèi)膜下降，開啟力小于閉合力，密封面合攏恢復到原間隙，只要在設計考慮的范圍內(nèi)，外擾消失后馬上即可恢復到原來的位置。這種阻止氣膜間隙改變的自我恢復能力叫氣膜剛度，因此，螺旋槽面密封對壓力波動和外來機械干擾是很敏感的。只要密封設計能產(chǎn)生最大的氣膜剛度和很小的平衡間隙的最佳工況，螺旋槽面密封的運轉(zhuǎn)時間間隙變化就不

2、會很顯著，因此，衡量干氣密封穩(wěn)定性的指標就是密封產(chǎn)生氣膜剛度的大小，氣膜剛度越大，表明密封的抗波動能力越強，密封運行就越穩(wěn)定。影響干氣密封性能的主要參數(shù)干氣密封的性能主要體現(xiàn)在密封運行的穩(wěn)定性（或者說使用壽命）和密封泄漏量的矛盾上面，影響干氣密封泄漏量的直接因素就是干氣密封的氣膜厚度，也就是干氣密封運轉(zhuǎn)時密封面間形成的工作間隙。干氣密封系統(tǒng)：(1)簡介干氣密封是一種氣膜潤滑的流體動、靜壓結(jié)合型非接觸式機械密封，主要應用于天然氣管線、煉油、石油化工、化工等行業(yè)的透平壓縮機、透平膨脹機等旋轉(zhuǎn)機械。干氣密封最早是由螺旋槽氣體軸承轉(zhuǎn)化而來的，和其他機械密封相比，其主要區(qū)別是在旋轉(zhuǎn)環(huán)或靜止環(huán)端面上(或者

3、同時在這兩個端面上)刻有淺槽，當密封運轉(zhuǎn)時，在密封端面形成氣膜，使之脫離接觸，因而端面幾乎無磨損。其可靠性高，使用壽命長，密封氣泄漏量小，功耗極低，工藝回路無油污染，工藝氣也不污染潤滑油系統(tǒng)。(2)工藝流程及說明(a)氮氣流程氮氣從氮氣罐引出經(jīng)粗濾器與精濾器，過濾精度達到1u后分為四路。兩路前置密封氣(緩沖氣)：一路經(jīng)孔板進入高壓端密封腔，另一路經(jīng)孔板進入低壓端密封腔。進入前置密封腔體內(nèi)氮氣主要是防止機體內(nèi)介質(zhì)氣污染密封端面，用孔板控制氮氣消耗量。兩路主密封氣：一路經(jīng)流量計進入高壓端主密封腔，另一路經(jīng)流量計進入低壓端主密封腔。壓縮機運轉(zhuǎn)時，依靠刻在動環(huán)上螺旋槽的泵送作用，打開密封端面并起潤滑、

4、冷卻作用。一套主密封氮氣正常消耗量1NM3h。(b)儀表風流程儀表風從裝置儀表風管網(wǎng)引出經(jīng)過濾器，過濾到3u精度后，至干氣密封柜，作為隔離氣。兩路后置密封氣(隔離氣)：一路經(jīng)孔板進入低壓端后置密封腔，另一路經(jīng)孔板進入高壓端后置密封腔。進入后置密封腔體內(nèi)儀表風主要是防止?jié)櫥臀廴久芊舛嗣?，用孔板控制儀表風消耗量。(3)報警聯(lián)鎖說明主密封氣與前置緩沖氣壓差正常值：0.3Mpa；低報：0.1Mpa；低低報：0.05Mpa。(4)操作規(guī)程干氣密封投用:(a)運行前要對管路進行徹底吹掃，防止管內(nèi)焊渣等雜質(zhì)進入、密封腔，清潔度lu，并將所有閥門關(guān)閉，處于待命狀態(tài)。(b)在機組油運前至少十分鐘，必須先通后置

5、隔離氣，且在機組運行中不可中斷，在機組進氣前，投用緩沖氣，當機組進氣后，前置密封氣壓力應比平衡管處壓力高0.05 Mpa。(c)開機前必須投用主密封氣。干氣密封停用:(a)壓縮機停車后需降低潤滑油總管壓力防止?jié)櫥瓦M入密封腔，造成密封損壞。(b)壓縮機正常停車后，緩沖氣及主密封氣不能立即停用，須等機體內(nèi)無壓力后，且介質(zhì)氣置換完全后，才可停用。(c)壓縮機正常停車后，后置密封隔離氣必須在潤滑油循環(huán)停止十分鐘后，才可關(guān)閉。精密流量計投用: 投用順序：流量計副線閥開流量計下游閥開一流量計上游閥開一流量計副線閥關(guān)(5)日常操作要求過濾器差壓是測量粗過濾器與精過濾器是否堵塞，差壓為60Kpa報警，此時需

6、更換過濾器芯；更換前應先打開另一路過濾器前后的閥門，再關(guān)閉己堵過濾器前后的閥門，放空后既可更換。干氣密封技術(shù)在離心壓縮機中的應用干氣密封技術(shù)在離心壓縮機中的應用 摘要 ： 通過對干氣密封在 120萬噸/年加氫裂化裝置中循環(huán)壓縮機上的應用，闡述了干氣密封的工作原理及在裝置中的運行情況。 關(guān)鍵詞 ： 干氣密封；工作原理；控制原理 The Application of Dry Gas Seal Technology in Centr干氣密封技術(shù)在離心壓縮機中的應用 摘要：通過對干氣密封在120萬噸/年加氫裂化裝置中循環(huán)壓縮機上的應用，闡述了干氣密封的工作原理及在裝置中的運行情況。關(guān)鍵詞：干氣密封；工

7、作原理；控制原理The Application of Dry Gas Seal Technology in Centrifugal CompressorAbstract: Through the application of dry gas seal technology in circulation compressor of 1.2 million tons/year hydrocracking installation, the working principle of dry gas seal and its operating status in installation are s

8、pecified in this paper. Key words: dry gas seal; working principle; control principle 0 引言隨著石油化工、能源工業(yè)的發(fā)展以及人們安全環(huán)保意識的提高，對各類轉(zhuǎn)動設備軸封的要求也越來越高。目前，國內(nèi)絕大多數(shù)石化企業(yè)轉(zhuǎn)動設備軸封型式采用的是單端面機械密封或雙端面機械密封。單端面機械密封結(jié)構(gòu)簡單，但存在工藝介質(zhì)易泄漏的問題，不適合輸送易揮發(fā)介質(zhì)；雙端面機械密封用外引密封液做潤滑冷卻介質(zhì)，密封結(jié)構(gòu)及輔助系統(tǒng)較為復雜。由于機械密封為接觸式密封，其使用壽命已經(jīng)不能滿足石化企業(yè)長周期運行的要求。干氣密封的出現(xiàn)，是密封技術(shù)的

9、一次革命，它具有使用壽命長、無介質(zhì)泄漏、軸功率消耗低等優(yōu)點，因此，得到廣泛應用。該離心式壓縮機由沈陽鼓風機集團有限公司制造，型號BCL406/A離心壓縮機，是我廠加氫裂化裝置的核心設備，其能否長周期運轉(zhuǎn)關(guān)系到裝置能否正常運行。(責任編輯：admin)1 干氣密封工作原理 典型的干氣密封結(jié)構(gòu)如圖 1 所示，由旋轉(zhuǎn)環(huán)、靜環(huán)、彈簧、密封圈、彈簧座和軸套組成。圖 2 為干氣密封旋轉(zhuǎn)環(huán)示意圖，旋轉(zhuǎn)環(huán)密封面經(jīng)過研磨、拋光處理，并在其上面加工出有特殊作用的流體動壓槽。1 干氣密封工作原理 典型的干氣密封結(jié)構(gòu)如圖1 所示，由旋轉(zhuǎn)環(huán)、靜環(huán)、彈簧、密封圈、彈簧座和軸套組成。圖 2 為干氣密封旋轉(zhuǎn)環(huán)示意圖，旋轉(zhuǎn)環(huán)密

10、封面經(jīng)過研磨、拋光處理，并在其上面加工出有特殊作用的流體動壓槽。干氣密封旋轉(zhuǎn)環(huán)旋轉(zhuǎn)時，密封氣體被吸入動壓槽內(nèi)，由外徑朝向中心，徑向分量朝著密封堰流動。由于密封堰的節(jié)流作用，進入密封面的氣體被壓縮，氣體壓力升高。在該壓力作用下，密封面被推開，流動的氣體在兩個密封面間形成一層很薄的氣膜，此氣膜厚度一般在3m左右。氣體動力學研究表明，當干氣密封兩端面間的間隙在23m時，通過間隙的氣體流動層最為穩(wěn)定。 這也就是為什么干氣密封氣膜厚度設計值選定在23m的主要原因。當氣體靜壓力、彈簧力形成的閉合力與氣膜反力相等時，該氣膜厚度十分穩(wěn)定。1.彈簧座 2.彈簧 3.靜環(huán) 4.旋轉(zhuǎn)環(huán) 5.密封環(huán) 6.軸套圖1 干

11、氣密封結(jié)構(gòu)圖1.動壓槽 2.密封壩 3.密封堰 4.密封旋向圖2 干氣密封端面動壓槽示意圖正常條件下，作用在密封面上的閉合力（彈簧力和介質(zhì)力）等于開啟力（氣膜反力），密封工作在設計工作間隙。當受到外部干擾，氣膜厚度減小，則氣膜反力增加，開啟力大于閉合力，迫使密封工作間隙增大，恢復到正常值。相反，若密封氣膜厚度增大，則氣膜反力減小，閉合力大于開啟力，密封面合攏恢復到正常值。因此，只要在設計范圍內(nèi)，當外部干擾消失以后，氣膜厚度就可以恢復到設計值。衡量密封穩(wěn)定性的主要指標就是密封產(chǎn)生氣膜剛相反，若密封氣膜厚度增大，則氣膜反力減小，閉合力大于開啟力，密封面合攏恢復到正常值。因此，只要在設計范圍內(nèi)，當外

12、部干擾消失以后，氣膜厚度就可以恢復到設計值。衡量密封穩(wěn)定性的主要指標就是密封產(chǎn)生氣膜剛度的大小，氣膜剛度是氣膜作用力的變化與氣膜厚度的變化之比，氣膜剛度越大，表明密封的抗干擾能力越強，密封運行越穩(wěn)定。干氣密封的設計就是以獲得最大的氣膜剛度為目標。 干氣密封是采用機械密封和氣體密封的結(jié)合，是一種非接觸端部密封，它是在機械密封的動環(huán)或靜環(huán)（一般在動環(huán)上）的密封面上開有密封槽（本密封為T形槽），當動靜環(huán)高速旋轉(zhuǎn)時，在兩端面間形成一層氣膜，在氣體泵送效應產(chǎn)生的推力作用下把動靜環(huán)推開，使兩密封端面不接觸，但在壓縮機剛開機階段，由于轉(zhuǎn)速較低，動靜密封面形成的動壓力也較低，動靜環(huán)是接觸摩擦的，所以采用干氣密

13、封的壓縮機，低速運行時間不宜過長1。 圖3 T型槽本裝置雙向串聯(lián)干氣密封特點：密封型式為雙向串聯(lián)干氣密封；密封槽為T形槽，見圖3；旋轉(zhuǎn)環(huán)材料為碳化硅；靜環(huán)為涂DLC工業(yè)金剛石碳化硅；輔助密封元件采用填充PTFE，彈簧（ALLOYC40）加載。采用T形槽密封端面，可以避免壓縮機正反轉(zhuǎn)造成密封損壞或減少使用壽命。 干氣密封的密封氣采用差壓控制，利用啟動薄膜式調(diào)節(jié)閥使平衡管氣與密封氣保持一定壓差，隔離氣和級間密封氣分別利用自力式調(diào)節(jié)閥保持壓力恒定。 裝置開工和停車時，壓縮機出入口壓力相等，此時增壓泵啟動，保證密封氣壓力比平衡管氣壓力高0.30.4MPa（G）,增壓泵驅(qū)動氣源工業(yè)風為0.350.4 M

14、Pa（G），密封氣密封室壓力比一級排氣壓力高0.03 MPa以上，級間密封比二級排氣壓力高0.03 MPa以上。2 影響干氣密封性能的主要參數(shù)將影響干氣密封性能的參數(shù)分為密封端面結(jié)構(gòu)參數(shù)和密封操作參數(shù)。端面結(jié)構(gòu)參數(shù)對密封的穩(wěn)定性影響較大，操作參數(shù)對密封的泄漏量影響較大。2.1 密封端面結(jié)構(gòu)參數(shù)對氣膜剛度的影響2.1.1 干氣密封動壓槽形狀(責任編輯：admin)從流體動力學角度來講，在干氣密封端面開任何形狀的溝槽，都能產(chǎn)生動壓效應。理論研究表明，螺旋槽產(chǎn)生的流體動壓效應最強，用其作為干氣密封動壓槽而形成的氣膜剛度最大，即干氣密封的穩(wěn)定性最好。2.1.2 干氣密封動壓槽深度理論研究表明，干氣密封

15、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，干氣密封的動壓槽深度一般在310m。在其余參數(shù)確定的情況下，動壓槽深度有一最佳值。2.1.3 干氣密封動壓槽數(shù)量、動壓槽寬度和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，動壓效應最強。不過在實際應用中，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。2.2 操作參數(shù)對密封泄漏量的影響2.2.1 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。2.2.2 密封介質(zhì)壓力對泄漏量的影響。在密封工

16、作間隙一定的情況下，密封氣壓力越高，氣體泄漏量越大。2.2.3 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。3 干氣密封的控制系統(tǒng)3.1 主要控制流程3.1.1 主密封氣控制流程從壓縮機出口來的密封氣，首先經(jīng)過除霧器V-3840除霧，然后進入密封氣過濾器（精度3m）FL-3841A/B進行過濾。如果密封氣的壓力與平衡管壓力差低于0.345MPa（G）(設定值),則增壓泵B-3840自啟,給密封氣提壓。提壓后的密封氣進入儲液罐D(zhuǎn)-38

17、40A/B進行氣液分離，再經(jīng)過過濾器（精度3m）FL-3842過濾后進入密封氣調(diào)節(jié)閥PDCV-3840。調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)進氣流量為1614-5663NL/min,密封氣經(jīng)調(diào)節(jié)閥后分兩路并經(jīng)過流量孔板進入一級密封腔。然后泄漏氣經(jīng)一級密封氣泄漏線并經(jīng)過孔板FE-3846/3847排入火炬。 3.1.2 輔助密封氣控制流程級間密封氮氣從氮氣區(qū)來的氮氣經(jīng)過濾器（精度1m）FL-3840A/B過濾后，級間密封氣經(jīng)調(diào)節(jié)閥PCV-3840調(diào)節(jié)流量控制在65100NL/min后，又分兩路經(jīng)流量孔板FE-3842/3843進入級間密封氣密封腔，級間密封起輔助密封作用。然后氮氣經(jīng)二級泄漏線進入火炬。需要注意的是：二級密

18、封進氣流量應略小于一級密封放入火炬的流量。3.1.3 隔離密封控制流程 隔離氮氣從氮氣區(qū)來的氮氣經(jīng)過濾器（精度3m）FL-3840A/B過濾后，經(jīng)隔離氣經(jīng)調(diào)節(jié)閥PCV-3841調(diào)量110174NL/min后，又分兩路經(jīng)流量孔板FE-3844/3845進入隔離氣密封腔，隔離潤滑油。其中一部分經(jīng)過密封進入二級密封排氣腔；另一部分由端面進入軸承箱，高點放空。3.2 主要控制系統(tǒng)參數(shù)設置主密封氣過濾器設有差壓變送器PDIT-3841，并設定壓力0.138MPa（G）的高報警值，當過濾器差壓變大時，必須切換進行清理或更換濾芯。主密封氣與平衡管設有差壓表PDIT-3840，當壓差小于0.345 MPa（G

19、）時，增壓泵B-3840自啟，給主密封氣增壓，當差壓高于0.52 MPa（G）時，增壓泵B-3840自動關(guān)閉。增壓泵漏氣壓力PSA38420.1MPa（G）時高報警，PSA38420.14MPa（G）時停增壓泵。主密封氣的流量表（標準狀態(tài)）FIT-3840、FIT-3841設有5663NL/min高報警、設有1614NL/min低報警，此時需要調(diào)節(jié)流量，泄漏氣和2通過迷宮密封釋放到火炬，流量計流量FA3846/3847164.2NL/min高報警；流量計流量FA3846/3847235NL/min停機。級間密封氣通過自立式調(diào)節(jié)閥PCV-3840調(diào)節(jié)壓力，控制級間密封氣壓力0.0655 MPa（

20、G）高報警，0.0193 MPa（G）低報警。隔離氣通過自立式調(diào)節(jié)閥PCV-3841調(diào)節(jié)壓力，隔離氣壓力PIA-384090kPa（G）低報警。隔離氣供氣流量表（標準狀態(tài)）FIT-3844、FIT-3845設有184NL/min高報警、設有99NL/min低報警。 以上主要參數(shù)全部經(jīng)組態(tài)并入ESD系統(tǒng)，可以實現(xiàn)對該密封系統(tǒng)進行監(jiān)控。3.3 幾點整改3.3.1 增壓泵驅(qū)動氣源由儀表風改為氮氣，因為設計儀表風從管網(wǎng)引來，沒有經(jīng)過過濾和緩沖罐，壓力可能會有波動或帶液，不利于密封系統(tǒng)的穩(wěn)定，所以經(jīng)研究決定改為氮氣，并經(jīng)氮氣過濾器過濾后進入密封腔，此氮氣是從穩(wěn)壓氮氣管網(wǎng)引出，這樣既保證了驅(qū)動氣源清潔度又

21、保證了氣源的穩(wěn)定性。3.3.2 對所有密封輔助系統(tǒng)工藝管線增加了電伴熱線，有效防止了密封氣中大分子量氣在低溫下凝液造成損壞密封的后果。3.3.3 改造密封氣放空系統(tǒng)，原設計排氣到火炬，由于火炬有時候有背壓，給排出氣體造成一定的堵塞，改造后，把氣體直接排向大氣。4 運行情況干氣密封投用以來，經(jīng)歷了空負荷試車，氮氣負荷試車，兩次開停工及儀表假指示造成連鎖停車等多種考驗，表1是干氣密封運行情況，從表中可以看出密封性能穩(wěn)定，可靠，機組運行平穩(wěn)，事實證明了干氣密封的優(yōu)越性。 壓縮機干氣密封基本原理及使用分析 2007-12-14 10:38:00 作者：admin 來源： 瀏覽次數(shù)：467網(wǎng)友評論 0

22、條 Basic Principle And Use Analysis For Dry Gas Seal Of CompressorLi Guiqin et alAbstract:Research is carried out against the product of dry gas seal of German Burgmann Company,combining the operating performance of compressor,contents of principle of compressor dry gas seal,structural feature,seal m

23、aterial,service requirment and manufacture etc.are mainly discussed.Key words:TurbocompressorDry gas sealStructureApplication一、引言干氣密封是一種新型的無接觸軸封，由它來密封旋轉(zhuǎn)機器中的氣體或液體介質(zhì)。與其它密封相比，干氣密封具有泄漏量少，磨損小，壽命長，能耗低，操作簡單可靠，維修量低，被密封的流體不受油污染等特點。因此，在壓縮機應用領(lǐng)域，干氣密封正逐漸替代浮環(huán)密封、迷宮密封和油潤滑機械密封。干氣密封使用的可靠性和經(jīng)濟性已經(jīng)被許多工程應用實例所證實。目前，干氣密封主要用

24、在離心式壓縮機上，也還用在軸流式壓縮機、齒輪傳動壓縮機和透平膨脹機上。干氣密封已經(jīng)成為壓縮機正常運轉(zhuǎn)和操作可靠的重要元件，隨著壓縮機技術(shù)的發(fā)展，干氣密封正逐步取代浮環(huán)密封、迷宮密封和油潤滑密封。本文針對德國博格曼公司的干氣密封產(chǎn)品進行了研究，結(jié)合壓縮機的工作特點，重點論述壓縮機干氣密封的原理、結(jié)構(gòu)特點、密封材料、使用要求和制造等方面的內(nèi)容。二、干氣密封工作原理分析干氣密封的一般設計形式是集裝式，圖1表示出了壓縮機干氣密封的具體結(jié)構(gòu)。圖1壓縮機干氣密封示意圖干氣密封和普通平衡型機械密封相似，也由靜環(huán)和動環(huán)組成，其中：靜環(huán)由彈簧加載，并靠O型圈輔助密封。端面材料可采用碳化硅、氮化硅、硬質(zhì)合金或石墨

25、。干氣密封與液體普通平衡型機械密封的區(qū)別在于：干氣密封動環(huán)端面開有氣體槽，氣體槽深度僅有幾微米，端面間必須有潔凈的氣體，以保證在兩個端面之間形成一個穩(wěn)定的氣膜使密封端面完全分離。氣膜厚度一般為幾微米，這個穩(wěn)定的氣膜可以使密封端面間保持一定的密封間隙，間隙太大，密封效果變差；而間隙太小會使密封面發(fā)生接觸，因干氣密封的摩擦熱不能散失，端面間無潤滑接觸將很快引起密封端面的變形，從而使密封失效。氣體介質(zhì)通過密封間隙時靠節(jié)流和阻塞的作用而被減壓，從而實現(xiàn)氣體介質(zhì)的密封，幾微米的密封間隙會使氣體的泄漏率保持最小。動環(huán)密封面分為兩個功能區(qū)(外區(qū)域和內(nèi)區(qū)域)。氣體進入密封間隙的外區(qū)域有空氣動壓槽，這些槽壓縮進

26、來的氣體。為了獲得必要的泵效應，動壓槽必須被開在高壓側(cè)。密封間隙內(nèi)的壓力增加將保證即使在軸向載荷較大的情況下也將形成一個不被破壞的穩(wěn)定氣膜。干氣密封無接觸無磨損的運行操作是靠穩(wěn)定的氣膜來保證的，穩(wěn)定的氣膜是由密封墻的節(jié)流效應和所開動壓槽的泵效應得到的。密封面的內(nèi)區(qū)域(密封墻)是平面，靠它的節(jié)流效應限制了泄漏量。干氣密封的彈簧力很小，主要目的是為了當密封不受壓時確保密封面的閉合。選擇干氣密封時，決定性的判斷是動環(huán)上所開動壓槽的幾何形狀。對于壓縮機的某些操作點，如啟動和停車時，一套串聯(lián)密封在低速或無壓操作的情況下，旋轉(zhuǎn)的動壓槽必須在密封面之間產(chǎn)生一個合適的壓力。此力靠特殊措施三維的、弧形的槽來獲得

27、。壓縮機干氣密封設計和使用為兩種槽型：雙向的(U形)和單向的(V形)槽型。兩種槽型的特性見表1。表1V形槽和U形槽的特性V形槽單向U形槽雙向反向運轉(zhuǎn)僅能短期的反向運轉(zhuǎn)所有操作速度均可以間隙(m)31028無壓的情況下啟離速度*(m/s)0.61.2靜止時，啟離壓力*(MPa)0.60.6*注意：DGS在低于那些被采用的值以下操作仍能被保證，但是一個分離層是必要的。 三、密封材料分析1.端面材料干氣密封的操作極限與密封各個元件的許用載荷有關(guān)。溫度和壓力極限由所用的輔助密封橡膠和端面材料決定。使用的端面材料對干氣密封的工作起著決定性的作用。端面材料對壓縮機密封的操作影響很大。端面材料組對的選擇與壓

28、力、軸徑和轉(zhuǎn)速有關(guān)(見表2 )。表2端面材料材料組對靜環(huán)動環(huán)硬/軟高硬度浸銻石墨Buko03碳化硅Buka25硬/硬碳化硅表面噴涂金剛砂Buka251碳化硅表面噴涂金剛砂Buka251圖2壓縮機干氣密封的形式圖3V形槽U形槽硬對軟材料組對僅被用于低壓范圍。博格曼干氣密封的端面材料主要為碳化硅，碳化硅與其它材料相比在滿足溫度和壓力的要求方面均顯示出特殊的優(yōu)勢，又因密封間隙的幾何形狀受端面材料的壓力和溫度分布的影響，從表3材料的物理特性分析碳化硅做端面材料的優(yōu)勢最大。表3各種端面材料的物理特性浸Sb石墨WC(Ni)SiC燒結(jié)Si3N4韌性材料密度(kg/dm3)22.514.53.13.2679E

29、-模量(GPa)2040600420350200220導熱系數(shù)(W/m*K)7128010012530525熱膨脹系數(shù)(10-6/K)454.842.1020碳化硅的彈性模量(420GPa)較高保證了壓力和溫度的影響下密封面和輔助件的變形最小。因此，在所有操作期間，確保了密封間隙的穩(wěn)定。碳化硅優(yōu)良的熱傳導性(導熱系數(shù)為100125W/m.K)保證必要的熱量消散，因此密封端面的溫度分布也是均勻的。密封面采用硬對硬組對，為了在啟動和停車時，增強偶然端面接觸的自潤滑性，博格曼干氣密封在采用硬對硬材料組對時，碳化硅表面噴涂金剛砂-即DLC=diamond-like carbon。2.輔助密封材料輔助密

30、封材料見表4。對于輔助密封最重要的特性是溫度極限，擠壓特性和壓力相關(guān)的氣吸現(xiàn)象。在氣吸的環(huán)境，密封腔的壓力突然下降將導致O型圈氣體側(cè)爆炸減壓，因此引起橡膠圈的變形。為了消除氣吸的損害，壓力下降率應低于2MPa/min。 表4輔助密封材料O型圈材質(zhì)博格曼代碼DIN24960代碼溫度極限硬度(Sh)應用氫化晴膠HNBRX4*-40+125(-54+135)75乙烯氟膠VV-20+2007590空氣、CO2、N2、氦和天然氣FluorazV9V9*-10+240(275)75含H2S的氣體全氟橡膠KK+260(300)6590高腐蝕和高溫注：*博格曼代碼3.彈簧和其他結(jié)構(gòu)件彈簧和其他結(jié)構(gòu)件通常用鉻鋼

31、、不銹鋼、Mo2Ti不銹鋼、沉淀硬化不銹鋼和哈氏C-4等。四、基本結(jié)構(gòu)與使用分析1.單端面密封結(jié)構(gòu)如圖4，此結(jié)構(gòu)可作為一種無泄漏結(jié)構(gòu)選擇，此結(jié)構(gòu)有一個可把泄漏引到一個適合的火炬或排氣口接口。在這種情況下主要的泄漏與分離氣一起被輸送到火炬或排氣口。A介質(zhì)沖洗C火炬D分離氣體圖4單端面密封結(jié)構(gòu)(如：BURGMANN DGS)如果輸送的氣體介質(zhì)含有雜質(zhì)，介質(zhì)必須被過濾后才能通過接口“A”輸送到密封腔。這樣，過濾的介質(zhì)從密封腔流向葉輪側(cè)，從而阻止雜質(zhì)從葉輪側(cè)進入密封。2.串聯(lián)密封結(jié)構(gòu)如圖5，串聯(lián)結(jié)構(gòu)是一種操作可靠性較高的干氣密封結(jié)構(gòu)。作為油和氣工業(yè)的標準結(jié)構(gòu)，它是設計簡單且僅需要一個相當簡單的氣體輔助

32、系統(tǒng)。典型應用是介質(zhì)氣體少量泄漏到大氣中是容許的工況。A介質(zhì)沖洗C火炬D分離氣體S排氣口圖5串聯(lián)結(jié)構(gòu)(如：BURGMANN DGS)A介質(zhì)沖洗B緩沖氣體C火炬D分離氣體S排氣口圖6帶中間迷宮的串聯(lián)結(jié)構(gòu)(如：BURGMANN DGS)A介質(zhì)沖洗B緩沖氣體D分離氣體S排氣口圖7雙端面密封結(jié)構(gòu)(如：BURGMANN DGS)在串聯(lián)結(jié)構(gòu)中，兩個單封被前后放置形成兩級密封。介質(zhì)側(cè)密封(主密封)和大氣側(cè)密封(輔助密封)能夠承受全部壓力差。在一般的操作中，介質(zhì)側(cè)的密封承受了全部壓差。介質(zhì)側(cè)密封和大氣側(cè)密封之間的泄漏可通過接口“C”引到火炬。大氣側(cè)密封所承受的壓力與火炬壓力相同，因此介質(zhì)泄漏到大氣側(cè)和到排氣口

33、的量幾乎為零。此結(jié)構(gòu)使用過程中，當主密封失敗時，輔助密封可作為安全密封，保證介質(zhì)不會泄漏到大氣中。3.帶中間迷宮的串聯(lián)密封結(jié)構(gòu)如果工藝介質(zhì)不允許泄漏到大氣中和緩沖氣體不允許泄漏到工藝介質(zhì)中，此時串聯(lián)結(jié)構(gòu)的兩級密封間可加迷宮密封。典型的應用是不允許介質(zhì)泄漏到大氣中，如H2壓縮機，H2S含量較高的天然氣壓縮機(酸氣)，和乙烯、丙烯壓縮機。此種結(jié)構(gòu)的密封工作時，工藝氣體的壓力通過介質(zhì)側(cè)密封被降低。泄漏的工藝氣體通過接口“C”排到火炬。大氣側(cè)密封通過接口“B”被緩沖氣體(氮氣或空氣)加壓。緩沖氣體的壓力保證有連續(xù)的氣流通過迷宮到火炬的出口。4.雙端面密封結(jié)構(gòu)當沒有火炬，但具有可以提供合適壓力的緩沖氣體

34、的時候，使用雙端面密封結(jié)構(gòu)。由于密封熱量的產(chǎn)生，對于每一種工況，操作極限必須通過計算。此結(jié)構(gòu)，典型的應用是不允許介質(zhì)泄漏到大氣側(cè)，主要用于石油化工行業(yè)和其他有害氣體壓縮機。雙端面密封是一種有效地防止介質(zhì)氣體逃逸到周圍環(huán)境中的密封結(jié)構(gòu)。它包括供給緩沖氣體，如氮氣，在兩道密封之間通過接口“B”加一個比介質(zhì)壓力高的緩沖氣體(一般緩沖氣體的壓力比介質(zhì)壓力高0.2MPa)。緩沖氣體一部分泄漏到大氣，另部分泄漏到介質(zhì)中。五、設計與操作范圍1.壓力為了確定最大允許壓力必須考慮與密封元件的擠壓間隙和擠壓特性相關(guān)的密封端面的變形。所有間隙必須被計算來排除在操作壓力和操作溫度下輔助密封元件的擠壓。每一個氣體密封的間隙情況必須根據(jù)有效的操作溫度檢查。2.溫度為了確定最大允許操作溫度，不僅考慮被密封氣體的使用溫度也要考慮密封間隙間的渦流和摩擦所產(chǎn)生的熱。這些熱與密封的速度、壓力、氣體和密封設計結(jié)構(gòu)有關(guān)。因此，在應用溫度下，密封的每一個元件都應被計算。這些計算的溫度應低于材料的特性溫度，即密封元件的最大允