压缩机干气密封原理

此文件的知识产权为天津赛锐特公司所有，未经赛锐特公司书面许可，其内容不得被复制或泄漏透平压缩机干气密封基本原理杨惠霞博士总经理／总工程师天津赛锐特密封技术有限公司2009年9月16日气体压缩机密封一台典型的透平压缩机包含两个介于轴承之间的集装式干气密封。干气密封的定义及特点1.定义干气密封：干运转、气体润滑、非接触式机械端面密封的简称。2.特点以气封气、非接触、气膜润滑、低功耗、长寿命、高可靠性、低运行维护费用。干气密封－目前最先进的高速透平压缩机轴端密封型式，是设计院、主机厂和终端用户首选的大机组轴端密封型式。干气密封典型结构特点：与高速机械密封相比，密封面宽、旋转环（硬环）密封面刻有微米量级的动压槽，密封面分为槽区和坝区两部分。•旋转环－碳化钨/碳化硅•静止环－碳石墨/碳化硅+碳/碳化硅+DLC•金属件－410不锈钢/316不锈钢/哈氏合金/其它•弹簧－哈氏合金C干气密封材料•静环材料（PrimaryRing）–碳石墨•浸金属•浸树脂(如强腐蚀性介质)•碳化硅+碳/碳化硅+DLC(如超高压)干气密封材料•动环材料（MatingRing）–碳化钨•钴基•镍基–碳化硅•反应烧结（不用）•常压烧结（或称无压烧结）•液相烧结–超高压干气密封材料•碳化钨（钴基）–韧性好–强度高–钴基不耐腐蚀–镍基抗腐蚀性较好•碳化硅–抗腐蚀性好–易碎–怕磕碰、易缺边干气密封材料干气密封的工作原理圆弧槽JohnCraneV形槽U形槽T形槽BurgmannFlowserve螺旋槽枞树形槽旋向气体向中心泵送气体受压，压力升高，产生间隙密封坝圆弧槽泵送原理旋向气体向中心泵送气体受压，压力升高，产生间隙密封坝双向槽泵送原理01020304050607080901000246810Min'mFilmThickness(um)FilmStiffness(MN/m)最初双向螺旋槽单向螺旋槽Speed=14,500rpm168.3mmO/BSeal气膜刚度-单向槽v双向槽改进型双向螺旋槽02468100200040006000800010000120001400016000Speed(rpm)Min'mFilmThickness(um)最初的双向螺旋槽单向螺旋槽168.3mm密封直径软件计算－气膜厚度列雷台阶改进型双向螺旋槽单向槽：圆弧槽、螺旋槽、V形槽优点：动压效应强，气膜刚度大，抗外界扰动能力强。缺点：不能反转。双向槽：枞树、T、双L优点：可以长时间反转；缺点：较单向槽动压效应弱，气膜刚度小，抗外界扰动能力较弱。推荐：优先采用单向槽，特殊情况双向槽。单向槽与双向槽的比较正常间隙间隙增大间隙减小气膜刚度：气膜开启力的变化与膜厚变化的比值气膜刚度越大，密封工作越稳定。oZdFKdh工作原理302010012345膜厚(mm)静、动压组合刚度单纯流体静压刚度(GN/m)非接触密封流体静压与流体动压刚性非接触密封的热量平衡0.1.2.3.4.5.6.7.8.9W0123456膜厚mm密封温度低于环境温度密封温度高于环境温度气体膨胀热量散发气体粘性剪切产生热量干气密封综合性能分析软件-功能压力、温度、转速、气体组份、材料、槽形、、密封几何形状输入输出密封面间隙、泄漏量、摩擦、功率、温升、气膜稳定性干气密封主要特征－SC01允许最大轴向窜量通常为+3.0mm允许最大径向跳动通常为+1.0mm能在全压下启/停SC01系列干气密封特点•密封开启压力–@n=0RPM,约10BarG•密封开启速度–△p=0,约0.6m/s（以轴径计算）•密封反转－没有损伤的短时间反转可接受，但应避免－可使用双向密封设计•密封反压－不被推荐•密封液体污染－少量液体污染可以接受，但应避免•低速盘车－不影响密封性•振动－密封可承受API617振动公差要求极低的工艺气泄漏能承受速度和压力的快速变化由于非接触的特点，理论上密封寿命可以认为没有限制取消了密封油系统减少了维修费用节能防止了油系统的污染减少新机器的成本集装式设计易安装，保护关键密封组件技术、创新、服务