干氣密封介紹

1、一、干氣密封概述和工作原理 二、干氣密封典型結(jié)構(gòu) 三、影響干氣密封性能的主要參數(shù)四、干氣密封與機械密封的性能對比提綱干氣密封概述和工作原理干氣密封概述和工作原理 1、干氣密封概述 干氣密封是二十世紀六十年代末期從氣體動壓軸承的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種新型非接觸式密封。該密封利用流體動力學原理，通過在密封端面上開設(shè)動壓槽而實現(xiàn)密封端面的非接觸運行。經(jīng)過數(shù)年的研究，英國的約翰克蘭公司于七十年代末期率先將干氣密封應(yīng)用到海洋平臺的氣體輸送設(shè)備上，并獲得成功。干氣密封最初是為解決高速離心壓縮機軸封問題而出現(xiàn)的，由于密封非接觸運行，因此密封磨擦副材料基本不受PV值的限制，特別適合作為高速、高壓設(shè)備的軸封。隨著

2、干氣密封技術(shù)的日益成熟，其應(yīng)用范圍也越來越寬廣，日前，干氣密封正逐漸在離心泵及攪拌器上得到應(yīng)用。2、干氣密封工作原理、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、密封圈以及彈簧座和軸套組成。圖2所示為干氣密封旋轉(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。圖1 干氣密封結(jié)構(gòu)示意圖 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，徑向分量朝著密封壩流動。由于密封壩的節(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3微米左右。當氣體

3、靜壓力、彈簧力形成的閉合力與氣膜反力相等時，氣膜厚度十分穩(wěn)定。圖2 干氣密封端面動壓槽（螺旋槽）簡圖 干氣密封力平衡示意圖干氣密封力平衡示意圖 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(shè)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(shè)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(shè)計值。 可見，干氣密封的密封面間形成的氣膜具有一定的氣膜剛度，氣膜剛度越大，干氣密封抗干擾能力越強。密

4、封運行越穩(wěn)定可靠。干氣密封的設(shè)計就是以獲得最大的氣膜剛度為目標而進行的。干氣密封典型結(jié)構(gòu)干氣密封典型結(jié)構(gòu)一）一）.離心壓縮機、風機常用干氣密封結(jié)構(gòu)離心壓縮機、風機常用干氣密封結(jié)構(gòu)HXGS-YF 1、單端面干氣密封:HXGS-YFA 2、雙端面干氣密封:HXGS-YFB 3、串聯(lián)式干氣密封 (1).帶中間梳齒串聯(lián)式干氣密封：HXGS-YFAMA (2).不帶中間梳齒串聯(lián)干氣密封；HXGS-YFAA二）.泵用干氣密封HXM/GS-P 1、雙端面結(jié)構(gòu) (1).標準雙端面:HXGS-PB1 (2).共用動環(huán)雙端面：HXGS-PB2 2、串聯(lián)式結(jié)構(gòu)（機械密封+干氣密封）； HXMGS-PAMAG1三）.

5、釜用雙端面干氣密封:HXGS-JFB 一）一）1壓縮機用單端面干氣密封HXGS-YFA 單級干氣密封主要用于允許少量工藝氣泄漏到環(huán)境中的場合。 適合介質(zhì)：空氣、N2、CO2、蒸汽等對環(huán)境無污染介質(zhì)。 2壓縮機雙端面干氣密封HXGS-YFB 密封采用雙端面結(jié)構(gòu)，密封氣體為外部引入的非工藝介質(zhì)氣體，密封氣壓應(yīng)高于工藝氣體壓力0.150.3MPa；該結(jié)構(gòu)適用于有毒、可燃或工藝中含有顆粒的氣體。密封非接觸運行，具有很長的使用壽命（5年以上）及很低的功率消耗。雙端面干氣密封結(jié)構(gòu)主要用于輸送有毒、易燃、易爆氣體的場合。該類密封一般采用氮氣作為阻封氣體。3（1）壓縮機帶中間梳齒串聯(lián)式干氣密封HXGS-YFA

6、MA 串聯(lián)式帶中間梳齒干氣密封是高速離心壓縮機軸封中采用得最多的一種密封形式；適用于不允許工藝氣泄漏到大氣中的工況。該結(jié)構(gòu)型式的干氣密封，第一級密封氣為工藝氣，第二級密封氣為氮氣。一級泄漏出的全部工藝氣和通過中間梳齒泄漏的大部分氮氣由火炬線排出。二級密封泄漏出的氣體為氮氣，從放空管線排出。主密封承受全部工作壓力負荷，二級密封作為保護密封在低壓下運行。主密封失效后，次密封可起到主密封的作用，保證機組安全。密封氣為工藝介質(zhì)氣體，保證了工藝介質(zhì)不受外來氣體的污染。密封非接觸運行，具有很長的使用壽命（5年以上）及很低的功率消耗。 二） 1、（1）.泵用標準雙端面干氣密封HXGS-PB1標準雙端面干氣密

7、封由兩套干氣密封背靠背布置形成。兩套密封間充入潔凈的密封氣（一般為氮氣），其壓力高于密封腔被密封介質(zhì)壓力為0.15MPa 左右。微量密封氣的通過內(nèi)側(cè)密封的密封面進入泵腔，部分隔離氣通過外側(cè)密封的端面進入環(huán)境中，進入環(huán)境的密封氣為潔凈的密封氣，完全符合環(huán)保要求。密封采用雙平衡結(jié)構(gòu)設(shè)計，不管內(nèi)側(cè)密封承受正壓差或負壓差作用，內(nèi)側(cè)密封都能實現(xiàn)密封。內(nèi)側(cè)密封和外側(cè)密封靜環(huán)（或動環(huán)）密封面上的流體動壓槽刻在密封面的外徑處。該種布置方式主要適用于各類不含固體顆粒的介質(zhì)，保證被密封的工藝液體介質(zhì)實現(xiàn)“零泄漏”或“零逸出”。、適應(yīng)用于氣源、適應(yīng)用于氣源壓力穩(wěn)定、泵出口壓力穩(wěn)定、泵出口壓力不高，工藝上壓力不高，工

8、藝上允許有少量密封氣允許有少量密封氣進入的場合；進入的場合；、適用于有毒液、適用于有毒液體如苯類介質(zhì)，液體如苯類介質(zhì)，液體中含固體顆粒如體中含固體顆粒如堿液；堿液；、適用于易抽空、適用于易抽空的場合中。的場合中。 1、共用動環(huán)雙端面干氣密封由兩套干氣密封背靠背布置形成。2、兩套密封間充入潔凈的密封氣（一般為氮氣），其壓力高于密封腔被密封介質(zhì)壓力為0.15MPa 左右。微量密封氣的通過內(nèi)側(cè)密封的密封面進入泵腔，部分隔離氣通過外側(cè)密封的端面進入環(huán)境中，進入環(huán)境的密封氣為潔凈的密封氣，完全符合環(huán)保要求。3、密封采用雙平衡結(jié)構(gòu)設(shè)計，不管內(nèi)側(cè)密封承受正壓差或負壓差作用，內(nèi)側(cè)密封都能實現(xiàn)密封。4、內(nèi)側(cè)密封

9、和外側(cè)密封靜環(huán)（或動環(huán)）密封面上的流體動壓槽刻在密封面的外徑處。5、該種布置方式主要適用于密封腔長度較短的離心泵和各類不含固體顆粒的介質(zhì)，保證被密封的工藝液體介質(zhì)實現(xiàn)“零泄漏”或“零逸出”。1、干氣密封與接觸式機械密封串聯(lián)布置，內(nèi)側(cè)機械密封為主密封，外側(cè)干氣密封為備用密封。2、機械密封與干氣密封間充入一定壓力的潔凈緩沖氣（一般為氮氣），該壓力低于被密封的液體介質(zhì)壓力。3、干氣密封非接觸運行，保證主密封具有一定的背壓，能有效地降低甚至避免因主密封端面間液膜的氣化（或汽化），極大地延長了主密封的使用壽命。4、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。一旦主密封失效，干氣密封能

10、在短時間內(nèi)起到主密封作用，防止工藝介質(zhì)向大氣大量泄漏。5、適用于輕烴、低溫類易揮發(fā)性介質(zhì)，特別是泵送介質(zhì)壓力較高的場合。API682Plan71適用范適用范圍圍1、適應(yīng)在沒有氮氣的、適應(yīng)在沒有氮氣的地方；地方；2、應(yīng)用范圍和、應(yīng)用范圍和Plan72是一樣；是一樣；3、比較適合小型地方、比較適合小型地方煉油廠煉油廠API682Plan71優(yōu)缺點優(yōu)缺點1、72方案的優(yōu)點基本方案的優(yōu)點基本都有，但少了一點延都有，但少了一點延長密封使用壽命，長密封使用壽命，2、可以完全取代串聯(lián)、可以完全取代串聯(lián)機械密封（機械密封（plan52)，比串聯(lián)機械密封優(yōu)越，比串聯(lián)機械密封優(yōu)越，因為少了密封油罐輔因為少了密封油

11、罐輔助系統(tǒng)，助系統(tǒng)，3、壽命可達、壽命可達1.52年，年，比串聯(lián)式機械密封壽比串聯(lián)式機械密封壽命高。命高。 API682Plan72適用適用范圍范圍、泵出口壓力高、泵出口壓力高的輕烴類介質(zhì)，現(xiàn)的輕烴類介質(zhì)，現(xiàn)場用低壓氮。場用低壓氮。、易揮發(fā)的介質(zhì)：、易揮發(fā)的介質(zhì)：如乙烯、丙烯、丙如乙烯、丙烯、丙烷、甲烷、乙烷、烷、甲烷、乙烷、氨水等。氨水等。3、介質(zhì)中不允許氮、介質(zhì)中不允許氮氣進入的場合氣進入的場合。API682Plan75適應(yīng)范適應(yīng)范圍圍1、用于泵出口壓力高，、用于泵出口壓力高，氮氣壓力低的場合；氮氣壓力低的場合；2、易揮發(fā)介質(zhì)含、易揮發(fā)介質(zhì)含C5以以上不易揮發(fā)的重組分；上不易揮發(fā)的重組分；

12、3、不易揮發(fā)流體中含、不易揮發(fā)流體中含如有如有H2S等巨毒氣體，等巨毒氣體，如富胺液，含硫污水，如富胺液，含硫污水，氨水等。氨水等。API682Plan75優(yōu)點優(yōu)點、解決了液體中含巨、解決了液體中含巨毒氣體的泵用密封泄漏毒氣體的泵用密封泄漏對環(huán)境和安全的影響。對環(huán)境和安全的影響。、擴大了密封允許的、擴大了密封允許的泄漏量，延長了密封的泄漏量，延長了密封的使用壽命。使用壽命。 應(yīng)用于低壓反應(yīng)釜和攪拌器設(shè)備一）一）.離心壓縮機、風機常用干氣密封結(jié)構(gòu)離心壓縮機、風機常用干氣密封結(jié)構(gòu) 1、單端面干氣密封控制系統(tǒng) 2、雙端面干氣密封控制系統(tǒng) 3、串聯(lián)式干氣密封控制系統(tǒng) (1).帶中間梳齒串聯(lián)式干氣密封控

13、制系統(tǒng) (2).不帶中間梳齒串聯(lián)干氣密封控制系統(tǒng)二）.泵用干氣密封 1、雙端面控制系統(tǒng) 2、串聯(lián)式結(jié)構(gòu)控制系統(tǒng)三）.釜用雙端面干氣密封控制系統(tǒng)影響干氣密封性能的主要參數(shù)影響干氣密封性能的主要參數(shù)1)密封端面動壓槽形狀密封端面動壓槽形狀研究表明，螺旋槽形結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的流體動壓效應(yīng)要強于雙研究表明，螺旋槽形結(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、等；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、等；2)密封端面動壓槽深度、數(shù)量、寬度、長度密封端面動壓槽深度、數(shù)量、寬度、長度研究表明，干氣密封流體動壓槽深度與氣膜厚度為同一研究表明，干氣密封流體動壓槽深度與氣膜

14、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。理論研究表明，動壓槽數(shù)量趨于無限壓槽深度有一最佳值。理論研究表明，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)很小加槽數(shù)時，對干氣密封性能影響已經(jīng)很小,干氣密封動壓槽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寬度、動壓槽長度對密封性能都有一定的影響。3端面比壓、動密封圈過盈量端面比壓、動密封圈過盈量干氣密封端面比壓和動密封圈過盈量都是非常小的干氣密封端面比壓和動密封圈過盈量都是非常小的4）密封軸徑、轉(zhuǎn)速）密封軸徑、轉(zhuǎn)速實驗研究表明，軸徑越大，轉(zhuǎn)速越高，密封泄漏量越大實驗研究表明，軸徑越大，轉(zhuǎn)速越高，密封泄漏量越大5）介質(zhì)壓力、溫度、粘度）介質(zhì)壓力、溫度、粘度在密封端面間隙一定情況下，壓力越高密封氣泄漏量越大，在密封端面間隙一定情況下，壓力越高密封氣泄漏量越大，溫度影響介質(zhì)制粘度，隨意對密封泄漏良影響不大溫度影響介質(zhì)制粘度，隨意對密封泄漏良影響不大干氣