干氣密封及產(chǎn)品介紹課件

1、熱烈歡迎各位領(lǐng)導(dǎo)專 家、新 老 朋 友蒞 臨 指 導(dǎo) ！1天津新技術(shù)產(chǎn)業(yè)園區(qū)鼎名密封有限公司 公司成立于1996年，是國有控股的有限責(zé)任公司，是目前國內(nèi)唯一完全利用自己的知識產(chǎn)權(quán)專門生產(chǎn)危險性氣體的大型高速透平壓縮機(jī)的高參數(shù)、高性能軸端密封及其測控系統(tǒng)的高新技術(shù)企業(yè)。公司匯集了以流體密封技術(shù)專家王玉明教授為代表的大批高素質(zhì)科技和管理人才（包括3名博士、5名碩士；十幾名高工），致力于高新技術(shù)流體密封產(chǎn)品的研究開發(fā)、推廣應(yīng)用和技術(shù)服務(wù)，其產(chǎn)品以高參數(shù)、微泄漏、長壽命、節(jié)能和環(huán)保的特點(diǎn)迄今已成功地應(yīng)用在煉油、化工等行業(yè)179多臺大型關(guān)鍵機(jī)組上。 2技術(shù)特點(diǎn) 公司歷來注重技術(shù)創(chuàng)新，在技術(shù)上從來不走測繪

2、仿制國外進(jìn)口產(chǎn)品的技術(shù)路線，而是大膽創(chuàng)新，先后獲得11項(xiàng)中國專利和1項(xiàng)美國專利（還有1項(xiàng)美國專利在審理中），其主導(dǎo)產(chǎn)品包括干氣密封、油膜機(jī)械密封、螺旋浮環(huán)密封、泵用和釜用干氣密封等。公司干氣密封項(xiàng)目獲2001年度天津市科技進(jìn)步一等獎和2002年度國家科技進(jìn)步二等獎，另有多項(xiàng)成果分別獲得國家技術(shù)發(fā)明四等獎、省部級科技進(jìn)步二等獎和技術(shù)發(fā)明二等獎。 3組織結(jié)構(gòu)市場部：市場開拓、產(chǎn)品銷售、售后服務(wù)工程部：產(chǎn)品設(shè)計、試驗(yàn)裝置設(shè)計研發(fā)部：新產(chǎn)品研發(fā)、關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)質(zhì)量部：產(chǎn)品檢驗(yàn) 、出廠試驗(yàn)制造部 ：原材料采購、產(chǎn)品加工、發(fā)貨 綜合辦：人事、財務(wù)、資料46大機(jī)組軸封的最新進(jìn)展1. 迷宮密封的發(fā)展（1） 直筒

3、密封與音速孔板結(jié)合的流量控制系統(tǒng) （鼎名專利技術(shù)）（2）碳環(huán)密封2. 浮環(huán)密封的發(fā)展 螺旋浮環(huán)密封（鼎名專利技術(shù)，2002年度天津市技術(shù)發(fā)明二等獎） 單螺旋浮環(huán)密封、雙螺旋浮環(huán)密封3. 機(jī)械密封的發(fā)展油膜螺旋端面密封（鼎名專利技術(shù)）單端面油膜螺旋端面密封、雙端面油膜螺旋端面密封7碳 環(huán) 密 封9單 螺 旋 浮 環(huán) 密 封10雙 螺 旋 浮 環(huán) 密 封11油膜雙端面密封12油膜單端面密封13干氣密封典型結(jié)構(gòu)14間 隙 正 常干 氣 密 封 的 特 性16間 隙 減 小17干氣密封的核心技術(shù)端面型槽技術(shù)核心技術(shù)之一英、美的John Crane公司干氣密封的槽形單向螺旋槽和雙向樅樹形槽德國Burgm

4、ann公司干氣密封的槽形單向V形槽和雙向U形槽Flowsever公司干氣密封的槽形雙向T形槽鼎名公司干氣密封的槽形單向的雙列螺旋槽和雙向的“王”字形螺旋槽19John Crane的動壓槽單向旋轉(zhuǎn)螺旋槽可雙向旋轉(zhuǎn)樅樹形槽單向旋轉(zhuǎn)的“V”形槽可雙向旋轉(zhuǎn)的“U”形槽可雙向旋轉(zhuǎn)的“T”形槽Burgmann 的動壓槽Flowserve 的動壓槽20鼎 名 單 向 旋 轉(zhuǎn) 槽 形鼎名公司倒八字和人字槽已獲中國發(fā)明專利已獲美國發(fā)明專利21鼎名可雙向旋轉(zhuǎn)槽形中國發(fā)明專利已授權(quán)美國專利申請在審理中查新報告結(jié)論:國內(nèi)外均未發(fā)現(xiàn)2223動、靜環(huán)的變形及控制技術(shù)核心技術(shù)之二（1） 密封環(huán)熱傳導(dǎo)分析計算熱源：摩擦生熱、

5、攪拌熱（提高腔內(nèi)介質(zhì)溫度）散熱：密封環(huán)表面與介質(zhì)的對流換熱、泄漏帶走熱量、金屬件熱傳導(dǎo)（2）密封環(huán)變形計算（力變形、熱變形）力變形：介質(zhì)壓力、端面氣膜壓力、離心力（旋轉(zhuǎn)）、彈簧力等熱變形：材料受熱、不均勻（溫度梯度）(3) 結(jié)構(gòu)優(yōu)化目標(biāo)： 密封面平行或微收斂(從高壓側(cè)到低壓側(cè))。24雙端面干氣密封26雙動環(huán)雙端面干氣密封27串聯(lián)干氣密封+中間進(jìn)氣29串聯(lián)+單端面3031雙端面系統(tǒng)圖32串聯(lián)系統(tǒng)圖33串聯(lián)+中間進(jìn)氣系統(tǒng)圖34串聯(lián)+單端面系統(tǒng)圖（低壓）35雙端面干氣密封板式測控系統(tǒng)36串聯(lián)單端面干氣密封測控系統(tǒng)（低壓缸高壓缸）37干氣密封的試驗(yàn)規(guī)范（API617）1. 動環(huán)超速試驗(yàn)2. 旋轉(zhuǎn)組件動

6、平衡試驗(yàn)3. 靜態(tài)試驗(yàn)(不同壓力下泄漏量、扭矩)4. 動態(tài)試驗(yàn)（最大密封壓力不同轉(zhuǎn)速下性能試驗(yàn)、二級密封試驗(yàn)、啟動停車試驗(yàn)）5. 熱態(tài)下的靜壓試驗(yàn)6. 目測檢查7. 確認(rèn)試驗(yàn)38干氣密封使用中應(yīng)注意的問題1. 避免固體顆粒、臟物進(jìn)入密封面(過濾、前置密封)2. 避免液體進(jìn)入密封面（隔離氣、節(jié)流降溫）3. 單向旋轉(zhuǎn)密封避免反轉(zhuǎn)（非計劃停車）4. 避免反壓（串級密封火炬氣倒灌）39泵用干氣密封 一、前言1 離心泵等（泵軸旋轉(zhuǎn)）2 常用軸封型式（1） 填料密封：接觸式、功耗大、泄漏量大、維護(hù)工作量大（2） 機(jī)械密封：接觸式、功耗較大、有泄漏、使用壽命有限3 干氣密封（干運(yùn)轉(zhuǎn)氣體潤滑機(jī)械密封）：密封非

7、接觸運(yùn)轉(zhuǎn)、無摩擦和磨損、使用壽命長、摩擦功耗小404 主要特點(diǎn)（1） 與普通機(jī)械密封相比：密封面寬（包括槽區(qū)和壩區(qū)）、硬環(huán)（動環(huán)或靜環(huán)）端面開槽（2） 與高速透平壓縮機(jī)軸封用干氣密封相比：轉(zhuǎn)速低（動壓效應(yīng)?。较蚝洼S向尺寸?。芊饷嬲⒁蠼Y(jié)構(gòu)相對簡單）41二、核心技術(shù)與高速透平壓縮機(jī)用干氣密封相同，包括：1.密封動、靜環(huán)的變形及控制技術(shù)（有限元）2.端面型槽的設(shè)計、加工42三、材料1端面材料 WC，硬質(zhì)合金 SiC，常壓燒結(jié)、反應(yīng)燒結(jié) 浸銻碳石墨A 浸樹脂碳石墨B材料配對：硬軟，WC或SiC對A或B硬硬，SiC對SiC（含固體顆粒、高壓）43四、密封布置方式 根據(jù)介質(zhì)類型、工藝要求和環(huán)境立

8、法要求選擇。1單端面密封（用于對環(huán)境無害氣體）（1）風(fēng)機(jī)軸封主要用于風(fēng)機(jī)中（一般采用梳齒密封、碳環(huán)密封）。 44單端面干氣密封圖452.作為安全密封（或稱備用密封）的干氣密封 （1）傳統(tǒng)機(jī)械密封干氣密封46（2） 傳統(tǒng)機(jī)械密封干氣密封緩沖氣 要求在正常操作過程中，一直供著緩沖氣473. 氣體阻封的雙端面密封 介質(zhì)側(cè)靜環(huán)有一軸向限流環(huán)以防發(fā)生反壓484. 用于含固體顆粒介質(zhì)的干氣密封 介質(zhì)側(cè)密封摩擦端面的材料配對總是采用硬對硬型式。大氣側(cè)的材料配對根據(jù)被密封的介質(zhì)壓力或者采用硬對軟或者采用硬對硬組合。 49雙端面干氣密封供氣系統(tǒng)可選配置：壓力開關(guān)（供氣壓力低報警） 帶報警開關(guān)的流量計（流量高報警

9、）50雙端面干氣密封的使用極限 滑動速度 Vg =25 m/s溫度 t =20-260 （取決于輔助密封材料）壓力 p1=真空25 bar51五、泵用氣體阻封雙端面密封使用注意事項(xiàng) 在啟動泵前，必須先通入阻封氣（壓力至少高于介質(zhì)壓力2 bar）。同樣在泵停車時（如備用泵）也要通入阻封氣。泵在停車時，阻封氣的消耗量非常低，但在停車期間聚積的阻封氣不能排出來。這必須通過排氣來防止積聚過多的氣體，比較理想的是通過自動排氣閥來排放氣體。 ：密封腔壓力的確定軸向力平衡方式52泵用干氣密封應(yīng)用實(shí)例一安慶化肥廠液氨泵軸封改造密封型式：雙端面干氣密封TM11A2002年7月運(yùn)行，至今一直穩(wěn)定工作參數(shù)（G310

10、1A/B）介質(zhì)：液氨 溫度：-4（正常） 0（最高）流量：65m3/h（正常） 80m3/h（最大）入口壓力：0.435MPaA 出口壓力：1.755 MPaA工作轉(zhuǎn)速：2950rpm535455泵用干氣密封應(yīng)用實(shí)例二蘭化公司化肥廠高壓氨泵軸封改造密封型式：串聯(lián)式干氣密封TM11D（全干氣式）2003年9月運(yùn)行，至今一直穩(wěn)定工作參數(shù)（P-101）入口溫度：39流量：105.63m3/h入口壓力：2.26MPa；出口壓力：22.27MPa正常轉(zhuǎn)速：7500rpm一級密封腔壓力：21bar（液氨）二級密封腔壓力：46bar（N2）5657向 下 泵 送 槽 區(qū)向 上 泵 送 槽 區(qū)2211266G

11、hrhQGhrdrdpprmmw+= 壩 區(qū)其中：G1、G2為尺寸相關(guān)的常數(shù)，h1為槽深。2211266GhrhQGhrdrdpprmmw+-=雙列槽密封面壓力分布一維分析方法58干氣密封特性分析有限元法密封面氣膜壓力求解 螺旋槽氣體密封的端面膜壓分布滿足Reynolds方程。在求解膜壓時，考慮穩(wěn)定狀態(tài)，選取無量綱壓力則控制方程為 （1）59 對式（1）進(jìn)行離散，利用常規(guī)的有限單元法進(jìn)行分析，得到非線性方程組： （5）式中j =1,m；m為不同節(jié)點(diǎn)編號的總體節(jié)點(diǎn)數(shù)。 用NewtonRaphson法方程求解式（5），一般5-6次即可達(dá)到10-5-10-6的相對或絕對精度。求解時加入邊界條件（2）

12、-（4），就可得到螺旋槽密封的端面壓力分布P 。給定一個膜厚h，可求出端面膜壓分布P，計算出對應(yīng)的氣膜開啟力Fo 。根據(jù)Fo=Fc ,可求出密封的工作點(diǎn)ho 。60所滿足的邊界條件： （2）（3）周期性條件：對于任何 均有 （4）,，61密封特性計算 (1) 閉合力 式中B2為密封平衡比（即面積比）， ； （2）開啟力 （3）端面摩擦力 Pa 為大氣壓。62 （4）端面摩擦系數(shù) （5）端面摩擦功耗 （6）內(nèi)徑處泄漏量 將計算結(jié)果換算為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)。 （7）氣膜剛度 63鼎名公司試驗(yàn)裝置4個試驗(yàn)臺，二、三、四號臺P=30MPa, n=20000r/min64動平衡試驗(yàn)室65鼎名公司專利技術(shù)66676

13、86970技 術(shù) 水 平天津科委鑒定結(jié)論： 根據(jù)該項(xiàng)目鑒定委員會的鑒定意見， 該項(xiàng)目采用了發(fā)明專利下游泵送雙列螺旋槽端面密封技術(shù),“該技術(shù)為國際首創(chuàng)” ，達(dá)到了“國際先進(jìn)水平”；并且打破了外國壟斷，填補(bǔ)了國內(nèi)空白，處于國內(nèi)領(lǐng)先地位。中國石油化工集團(tuán)公司鑒定結(jié)論： “該技術(shù)整體上屬國際先進(jìn)水平”，“技術(shù)成熟可靠，投資遠(yuǎn)低于國外同類產(chǎn)品，經(jīng)濟(jì)效益顯著，建議在石化行業(yè)中推廣應(yīng)用”。71已獲支持和獎勵1999年獲科技部技術(shù)創(chuàng)新基金支持2000年獲天津市重大科技攻關(guān)項(xiàng)目支持2001年列入國家級重點(diǎn)新產(chǎn)品2001年獲天津市科技進(jìn)步一等獎2001年獲國家級火炬計劃項(xiàng)目支持2002年度天津市技術(shù)發(fā)明二等獎20

14、02年度國家科技進(jìn)步二等獎（干式氣體密封項(xiàng)目）727374757677鼎名公司大機(jī)組密封產(chǎn)品的優(yōu)勢技術(shù)優(yōu)勢 全部具有自主知識產(chǎn)權(quán)，十多項(xiàng)中國專利和一項(xiàng)美國專利（還有一項(xiàng)美國專利在審理中）。人才優(yōu)勢 技術(shù)帶頭人王玉明教授，2003年中國工程院院士正式候選人，順利通過一審;3名博士，5名碩士，十幾名高工，60具有中級職稱，有一批高素質(zhì)的現(xiàn)場服務(wù)工程師隊伍。經(jīng)驗(yàn)優(yōu)勢 總業(yè)績179臺；干氣密封125臺，最高壓力9.0MPa，轉(zhuǎn)速15000rpm，涉及的機(jī)組類型多（石化行業(yè)90的大機(jī)組類型）。7879鼎名公司干氣密封業(yè)績增長趨勢圖80技 術(shù) 學(xué)科干式氣體密封技術(shù)是涉及多學(xué)科的高難度技術(shù)，其所涉及的學(xué)科包

15、括： 流體力學(xué)（流體動壓槽的型式及特性） 固體力學(xué)（脆性材料的強(qiáng)度，熱變形及力變形） 動力學(xué)（動、靜環(huán)之間在高速下的追隨性） 熱力學(xué)（發(fā)熱） 傳熱學(xué)（冷卻） 材料學(xué)（硬質(zhì)合金、精密陶瓷、特種橡膠、精密合金） 精密加工（微米和亞微米級） 特種工藝（在超硬材料上刻動壓槽） 試驗(yàn)技術(shù)（高速高壓試驗(yàn)臺） 自動測控系統(tǒng)（測量、控制、報警、連鎖） 工業(yè)應(yīng)用技術(shù)和可靠性技術(shù)（工況復(fù)雜及高風(fēng)險性）81已經(jīng)應(yīng)用的業(yè)績第一臺干氣密封在巴陵石化鷹山石化廠于96年12月運(yùn)行（國內(nèi)生產(chǎn)的第一臺干氣密封）廣泛應(yīng)用于煉油、乙烯、化纖、化肥、化工等大型石化企業(yè)處理危險性氣體的高速離心壓縮機(jī)組數(shù)十家大型石化企業(yè)的179臺大型機(jī)

16、組上應(yīng)用,其中干氣密封125臺82(一)干氣密封應(yīng)用業(yè)績最高壓力 7.0-9.0MPa（加氫洛煉、高橋、燕化）最低壓力 （串聯(lián)）0 MPaG最低溫度 乙烯-101 丙烯-43 最大直徑 217mm（軸徑） 245mm（平衡直徑） 最高轉(zhuǎn)速 15146r/min最高線速度 137m/s1、參數(shù)1.1 工業(yè)現(xiàn)場1.2 實(shí)驗(yàn)室壓力：15MPa線速度：150m/s832、已有機(jī)組類型及介質(zhì)煉油裝置：催化富氣、焦化富氣、重整循環(huán)氫、加氫精制、解吸氣、丙烷等乙烯裝置：乙烯、丙烯、環(huán)氧乙烷/乙二醇化肥裝置：二氧化碳、氨冷凍、天然氣（原料氣）、液氨泵、高壓氨泵等(一)干氣密封應(yīng)用業(yè)績84（二）螺旋浮環(huán)已有業(yè)績高壓氫氣15.7-17.4MPa(揚(yáng)子芳烴)高壓合成氣7.5-15.8