干氣密封系統(tǒng)原理

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干氣密封系統(tǒng)原理

王朝亮主要內(nèi)容簡介干氣密封（DGS）系統(tǒng)作用方式干氣密封系統(tǒng)配置及應(yīng)用干氣密封主要儀表介紹一、簡介1、概述：

目前石油化工、煤化工等行業(yè)常用的處理危險氣體的高速透平壓縮機的軸端密封在經(jīng)歷迷宮密封、浮環(huán)密封、油膜機械密封等三代密封形式后，目前已發(fā)展到第四代—氣膜潤滑端面密封即干式氣體密封（簡稱干氣密封）。干氣密封是非接觸式端面密封，由于其壽命長、可靠性高、功耗低、運行與維護費用低等優(yōu)點，在進入二十一世紀(jì)后，干氣密封已在石油、石化、化工等行業(yè)得到廣泛應(yīng)用，不僅新建項目的透平機組普遍選用干氣密封，原來采用浮環(huán)密封、油膜機械密封的機組也通過改造改為干氣密封

。一、簡介干氣密封包括干氣密封本體和干氣密封系統(tǒng)。目前，干氣密封已成為透平機械的標(biāo)準(zhǔn)配置。干氣密封測控系統(tǒng)是干氣密封安全和連續(xù)運轉(zhuǎn)所必需的。本課件旨在闡述有關(guān)干氣密封操作條件和密封功能控制的基本要求。一、簡介2、干氣密封特點：A.不能反壓：干氣密封是利用上游泵送原理，在轉(zhuǎn)動時將上游（高壓側(cè)）密封氣體泵送到端面間的螺旋槽內(nèi)。如果上游壓力低于下游，則氣體不能進入螺旋槽內(nèi)，形不成氣膜，端面打不開，密封很快就會損壞。B.密封氣不能帶顆粒：密封端面打開間隙很小，一般為3μ左右，顆粒進入后會在密封端面上劃痕，使泄漏量增加，同時，長期使用不潔密封氣，微小的顆粒會填平螺旋槽，影響氣膜形成，最終使端面損壞。C.密封氣不能帶液：液體進入密封端面，由于液體粘度遠大于氣體，端面對液體的攪拌與切割將產(chǎn)生大量熱量，使密封因溫度急劇升高而損壞。此外，即使是微小的液滴進入端面，也會使密封不能長期穩(wěn)定運行，因為微小的液滴在端面間會因溫度升高而發(fā)生爆破現(xiàn)象，使端面間隙瞬時增大，泄漏量出現(xiàn)波動。一、簡介D.不能反轉(zhuǎn)：

對于單向設(shè)計的密封，嚴(yán)禁反轉(zhuǎn)，因為反轉(zhuǎn)時端面不但打不開，反而會越轉(zhuǎn)越緊，密封會由于干摩擦溫度升高而損壞。當(dāng)然，對于設(shè)計為雙向旋轉(zhuǎn)的密封可以克服反向旋轉(zhuǎn)帶來的危害，但在同等條件下，雙向旋轉(zhuǎn)的端面產(chǎn)生的氣膜剛度較小，抗干擾能力稍差?？偠灾峁┻B續(xù)、清潔、干燥的氣體是干氣密封連續(xù)運轉(zhuǎn)、免維護和長壽命最重要的條件之一。80%ofthesealfailuresareduetoSealGasContaminations……80%的密封失效歸咎于密封污染……干氣密封可靠性=壓縮機可用性一、簡介3、干氣密封系統(tǒng)的作用：對提供給密封的氣體進行過濾，以除去顆粒和液體。對提供給密封的氣體進行控制，以滿足密封對氣體壓力、流量和溫度的要求。通過對密封氣或密封泄漏氣的壓力、流量等參數(shù)的測量來監(jiān)測密封運行狀況。二、干氣密封及系統(tǒng)的作用方式1單端面密封氣流程二、干氣密封及系統(tǒng)的作用方式單端面系統(tǒng)流程簡介：二、干氣密封及系統(tǒng)的作用方式雙端面密封型式（雙動環(huán)、雙靜環(huán)）：2、雙端面密封氣流程：二、干氣密封及系統(tǒng)的作用方式注釋：隔離氣高點放空主密封氣緩沖氣工藝氣軸承油雙端面密封型式（單動環(huán)、雙靜環(huán)）：二、干氣密封及系統(tǒng)的作用方式惠州煉油2MCL807富氣機組干氣密封系統(tǒng)圖：二、干氣密封及系統(tǒng)的作用方式雙端面系統(tǒng)盤實物：二、干氣密封及系統(tǒng)的作用方式串聯(lián)式密封型式：N2

隔離二級放空N2

緩沖一級放火炬過濾后的

工藝氣工藝氣軸承串聯(lián)式密封型式：二、干氣密封及系統(tǒng)的作用方式FIFIFIFIFI放空火炬隔離氣過濾器過濾器PIPIPCVFO工藝氣體外部氣體FOFOFOFI工藝氣體過濾后的工藝氣體工藝氣去火炬氮氣去大氣過濾后的氮氣串聯(lián)式密封系統(tǒng)密封氣流程：二、干氣密封及系統(tǒng)的作用方式二、干氣密封及系統(tǒng)的作用方式惠州煉油3MCL708烷基化機組干氣密封系統(tǒng)圖：串聯(lián)式干氣密封系統(tǒng)盤實物：二、干氣密封及系統(tǒng)的作用方式三、干氣密封系統(tǒng)配置及應(yīng)用干氣密封測控系統(tǒng)由以下幾部分組成：密封氣的供給與控制一級密封的泄漏監(jiān)控與排放緩沖氣的供給與控制二級放空隔離氣的供給與控制注:參照密封布置方式來進行系統(tǒng)的配置。三、干氣密封系統(tǒng)配置及應(yīng)用干氣密封系統(tǒng)管路干氣密封結(jié)構(gòu)主密封（一級密封）氣管線一級密封排放氣管線二級密封氣（中間緩沖氣）管線二級排放氣（高點放空）管線前置緩沖氣管線后置隔離氣管線有無有有無有有有有有無無有有有有有有單端面串聯(lián)雙端面串聯(lián)系統(tǒng)一級密封氣源：壓縮機出口氣體壓縮機段間氣體外部氣體（氮氣、工藝允許的其它介質(zhì)氣體）串聯(lián)系統(tǒng)二級密封氣（中間緩沖氣）源：氮氣雙端面系統(tǒng)主密封氣源：氮氣雙端面系統(tǒng)前置緩沖氣源：氮氣脫硫干氣后置隔離氣源：氮氣儀表風(fēng)三、干氣密封系統(tǒng)配置及應(yīng)用密封氣過濾要求：一級、二級密封氣、主密封氣過濾精度：1um前置緩沖氣、后置隔離氣過濾精度≤3um密封氣溫度要求：至少高于該氣體露點溫度20度采取的方式：保溫、伴熱（蒸汽或電加熱）密封氣帶液：采用凝聚式過濾器或Knockout預(yù)處理過濾器

防止未經(jīng)處理的氣體進入密封端面：保持主密封氣壓力高于機組平衡管壓力0.2MPa以上保持通過機組軸肩迷宮的密封氣體流速不低于5m/s防止密封出現(xiàn)反壓：一級密封進氣壓力至少高于一級放火炬氣壓力0.2MPa以上三、干氣密封系統(tǒng)配置及應(yīng)用PDIT取自壓縮機平衡管取自密封氣進氣管差壓遠傳P平衡差壓控制器

-DCSP密封P密封P密封>P平衡壓差△p=P密封-P平衡=0.3Barg(正常)差壓控制閥PI-1FI-2FI-1流量計(可選)從過濾器來的密封氣三、干氣密封系統(tǒng)配置及應(yīng)用主密封氣控制方案PI-5FI-4到火炬PT-1HLP泄漏高高聯(lián)鎖高報RO限流孔板：根據(jù)正常泄漏量確定孔板尺寸當(dāng)泄漏量快速增長時產(chǎn)生背壓流量計：測量正常流量監(jiān)測密封流量流量高/低報警止回閥：防止反壓確保流動方向壓力遠傳：密封泄漏較大時高報密封失效時高高報聯(lián)鎖三、干氣密封系統(tǒng)配置及應(yīng)用一級排放氣檢測方案PIFIHLP緩沖FI,

二級密封緩沖氣流量PI,

緩沖氣壓力顯示二次放空工廠氮氣氮氣過濾器P火炬PIFI-5P泄漏ROP

泄漏>

P火炬P緩沖>P泄漏>P火炬示例:P火炬:1bargP泄漏:1.2bargP緩沖:1.5bargFI

流量=二級密封泄漏量

+通過中間迷宮的泄漏量

壓力控制中間緩沖氣進氣方案三、干氣密封系統(tǒng)配置及應(yīng)用FIHLP緩沖FI,

緩沖氣流量PDI,緩沖氣差壓顯示PDCV–

差壓控制閥外供氮氣氮氣過濾器P緩沖>P參考PDIP參考雙端面系統(tǒng)進氣方案LL：聯(lián)鎖三、干氣密封系統(tǒng)配置及應(yīng)用三、干氣密封系統(tǒng)配置及應(yīng)用PI-4P隔離P隔離工廠氮氣氮氣過濾器PI-4,隔離氣壓力顯示,

最小0.3barg二次放空二次放空后置隔離進氣方案四、干氣密封主要儀表介紹1、金屬轉(zhuǎn)子流量計：左圖為克羅尼的金屬轉(zhuǎn)子流量計,其型號表示為:H250/RR1/M9/ESK/EX/AirH250:表示流量計系列,其兩片法蘭面之間的距離為250mmRR1:表示材質(zhì)為不銹鋼M9:表示就地指示表為非線性指示ESK:4-20mA輸出EX:防爆型,本安or隔爆需另說明Air:表示用于氣體測量選型時還須提供:測量介質(zhì),壓力,溫度,量程范圍,法蘭標(biāo)準(zhǔn),壓力等級,公稱通徑,電氣接口四、干氣密封主要儀表介紹金屬轉(zhuǎn)子流量計由錐形管和浮子組成,當(dāng)流體自下而上流經(jīng)錐管時,浮子就因受到流體沖擊而向上運動,隨著浮子上移,浮子與錐管間的環(huán)形流通面積增大,流速減低,沖擊作用減弱,直到流體作用在浮子上的向上的推力與浮子在流體中的重力相平衡,此時浮子就停留在錐管中的某一高度.如果流量再增加,則平衡時的位置就高,反之則低.根據(jù)浮子懸浮的高度就可知道流量的大小.四、干氣密封主要儀表介紹金屬轉(zhuǎn)子流量計上下游的閥門開啟應(yīng)緩慢，防止氣流沖擊浮子。浮子有磁性，安裝及使用中應(yīng)注意禁止鐵屑物質(zhì)接觸浮子，影響測量精度。金屬轉(zhuǎn)子流量計的遠傳信號與流量成正比，在中控室不需對信號開方處理。當(dāng)介質(zhì)工作狀況與標(biāo)定狀況不一樣時，可根據(jù)公式粗算實際流量值2、過濾器四、干氣密封主要儀表介紹過濾器是干氣密封系統(tǒng)中非常重要的設(shè)備,主要作用是除去密封氣中顆粒和液滴,為干氣密封提供潔凈的氣源。過濾器一般分為除塵過濾器和聚合過濾器。除塵過濾器主要用于氣體中含有較多顆粒和較大的液滴，氣體是從濾桶外側(cè)流向濾桶中間，從而將顆粒和液滴擋在濾桶外側(cè)，依靠重力落到過濾器外殼低部。聚合過濾器主要用于氣體中含有小的液滴，氣體是從濾桶中間流向濾桶外側(cè)，在通過濾桶介質(zhì)時形成形成較多較大的液滴，并在濾桶外側(cè)聚集，依靠重力落到過濾器外殼低部。左圖為聚合式的過濾器濾芯。除塵過濾器一般作為粗濾，聚合過濾器作為精濾。有時除塵和聚合過濾器濾芯是一樣的，就看怎么安裝，即氣流方向是從外向內(nèi)還是從外向內(nèi)。3、調(diào)節(jié)閥四、干氣密封主要儀表介紹調(diào)節(jié)閥是根據(jù)預(yù)先的設(shè)定或接受的來自調(diào)節(jié)器的信號，通過改變閥門的流通面積來改變被調(diào)介質(zhì)的流量，從而將被調(diào)參數(shù)控制在要求范圍內(nèi)。調(diào)節(jié)閥分為自勵式調(diào)節(jié)閥和氣動薄膜調(diào)節(jié)閥兩種。自勵式調(diào)節(jié)閥是根據(jù)預(yù)先的設(shè)定和直接反饋到膜片的閥后壓力來調(diào)節(jié)。氣動薄膜調(diào)節(jié)閥是根據(jù)來自調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)信號調(diào)節(jié)，而調(diào)節(jié)信號是調(diào)節(jié)器根據(jù)設(shè)定值和變送器檢測到的閥后壓力或流量信號，依據(jù)一定的算法得到的。方框圖如下：調(diào)節(jié)閥變送器調(diào)節(jié)器設(shè)定值四、干氣密封主要儀表介紹壓力、差壓變送器壓力、差壓變送器是基于把壓力或壓差轉(zhuǎn)換成各種電量來測量壓力、壓差的儀表。常見的電量方式有電阻式、電感式、電容式、霍爾式、應(yīng)變式、壓電式等。變送器通常由三部分組成：壓力傳感器、測量電路、指示器。使用變送器時沒有必要知道變送器究竟采用了哪種測量方法，只要知道其測量范圍、輸出信號等即可。四、干氣密封主要儀表介紹驅(qū)動腔大面積活塞推動壓縮腔體小面積活塞，在空氣循環(huán)閥芯的作用下，中間的空氣驅(qū)動活塞會自動往復(fù)循環(huán)，循環(huán)過程中驅(qū)動活塞機械性地碰撞兩端的換向針，兩端的換向針交替對控制氣腔進行加壓和排氣使循環(huán)閥芯能夠來回轉(zhuǎn)換。驅(qū)動活塞直接連接在氣體增壓器兩端的壓縮活塞上，這樣在增壓器的一端或另一端隨時產(chǎn)生增