泵用干气密封讲稿2011

SNS四川日机密封件股份有限公司泵用干气密封原理及其应用SNS四川日机密封件股份有限公司离心泵常见轴封型式SNS四川日机密封件股份有限公司填料密封（packingseal)机械密封（mechanicalseal)干气密封（drygasseal)SNS四川日机密封件股份有限公司填料密封的特点优点结构简单价格低廉适用范围广缺点泄漏量大磨损轴套或轴功耗高寿命较短SNS四川日机密封件股份有限公司由至少一对垂直于旋转轴线的端面在流体压力和补偿机构弹力（或磁力）的作用下以及辅助密封的配合下保持贴合并相对滑动而构成的防止流体泄漏的装置。机械密封的标准定义SNS四川日机密封件股份有限公司机械密封的特点优点泄漏量低对轴无磨损适用范围广缺点受PV值限制结构较复杂，对制造安装要求较高控制系统较复杂，成本较高摩擦发热大，功耗相对干气密封较高SNS四川日机密封件股份有限公司机械密封的典型结构单端面机械密封SNS四川日机密封件股份有限公司串联式机械密封SNS四川日机密封件股份有限公司泵用干气密封SNS四川日机密封件股份有限公司非接触式气体润滑密封，端面无磨损用“气封液”代替“液封液”密封更安全可靠无污染全寿命成本低密封控制系统结构简单，可靠性高一．泵用干气密封的特点及工作原理SNS四川日机密封件股份有限公司干气密封工作原理干气密封与普通机械密封的根本区别在于，干气密封的一个密封环端面上加工有均匀分布的具有流体动压效应，将密封面分开，实现密封端面非接触运行的浅槽。运转时气体切入槽内，形成有一定刚度的气膜，将动静环推开形成只有几微米的稳定间隙，从而达到密封的目的。SNS四川日机密封件股份有限公司动、静环作相对旋转运动时，密封气体被吸入动压槽内，由于密封堰的节流作用，进入密封面的气体被压缩，压力升高，密封面被推开，与介质力、弹簧力形成的闭合力达到平衡。此时，流动的气体在两个密封面间形成一层只有几微米厚的气膜，它十分稳定，并具有良好的刚度，保证密封运转稳定可靠。SNS四川日机密封件股份有限公司SNS四川日机密封件股份有限公司干气密封作用力图Fs---弹簧作用力Fp---介质作用力Fo---气膜反力Ha---气膜厚度闭合力=Fs+Fp开启力=FoA．正常间隙闭合力=开启力SNS四川日机密封件股份有限公司干气密封作用力图Fs---弹簧作用力Fp---介质作用力Fo---气膜反力Ha---气膜厚度闭合力=Fs+Fp开启力=FoB．间隙增大闭合力＞开启力SNS四川日机密封件股份有限公司干气密封作用力图Fs---弹簧作用力Fp---介质作用力Fo---气膜反力Ha---气膜厚度闭合力=Fs+Fp开启力=FoC．间隙减小闭合力＜开启力SNS四川日机密封件股份有限公司干气密封的自我平衡过程：密封端面气膜的刚度对维持密封的稳定运行十分重要，当某种原因引起端面彼此靠近，端面间的间隙的缩小将引起端面气膜压力迅速升高，迫使密封端面恢复到原来的分离间隙；反过来，当某种原因引起密封端面彼此远离，气膜的压力将迅速下降，使得闭合力大于开启力，迫使密封端面在闭合力的作用下彼此靠拢，恢复到原来的间隙位置。因此，在离心泵的转轴串动、跳动及工艺出现波动时保证了间隙的自我恢复性，保证密封运行稳定可靠。SNS四川日机密封件股份有限公司干气密封的自我平衡过程：端面间隙减小—气膜压力增大—开启力增大—间隙增加—达到新的平衡端面间隙增大—气膜压力减小—开启力减小—间隙减小—达到新的平衡衡量密封稳定性的主要指标就是密封产生气膜刚度的大小，气膜刚度是气膜作用力的变化与气膜厚度的变化之比，气膜刚度越大，表明密封的抗干扰力越强，密封运行越稳定。SNS四川日机密封件股份有限公司影响气膜刚度的因素影响气膜刚度的螺旋槽的结构参数主要有槽深、螺旋角、槽数、槽宽与堰宽比、槽长与坝长比等，需用专用软件进行优化设计。而影响气膜刚度的工艺参数主要有以下几类：1.密封气粘度：粘度越大、动压效应越强、气膜刚度就越大。2.密封气温度：温度越高、粘度越大、气膜刚度越大。3.密封转速：转速越高，动压效应越强、气膜刚度越大。在理想状态下干气密封的转速越高、其稳定性越好，而不受机械密封PV值的限制，因此干气密封特别适合高速运转下使用。4.密封端面的直径大小：在同一转速下，密封直径越大线速度越高，气膜刚度越大。5.密封气的压力：密封气压力对气膜刚度的影响较小，一般来说，压力越高，气膜刚度略有增大。SNS四川日机密封件股份有限公司干气密封端面的材料选择密封端面材料的对气膜的工作起着决定性的影响，保证端面不被损坏至关重要。干气密封在启动和停车或者在运行过程中受到某种干扰，不可避免的会发生端面暂时接触，所选择材料必须能抵抗这种短暂接触而不被损坏。常用的材料有石墨—碳化硅，或石墨—碳化钨组合。而泵用干气密封常用的则是石墨—碳化硅组合，石墨具有良好的自润滑性、低的摩擦系数、导热性好、耐腐蚀且线膨胀系数低；而碳化硅强度硬度高、耐腐蚀、且导热性能良好，耐热冲击。因此石墨—碳化硅组合具有非常广的适用范围。SNS四川日机密封件股份有限公司泵用干气密封常用API冲洗方案PLAN11正向旁通直冲洗PLAN72缓冲气吹扫系统PLAN74阻塞气控制系统PLAN75泄漏气液排放系统PLAN76气态泄漏物排放系统常用组合形式PLAN11+72(71)+75PLAN11+72(71)+76PLAN74SNS四川日机密封件股份有限公司SNS四川日机密封件股份有限公司SNS四川日机密封件股份有限公司SNS四川日机密封件股份有限公司SNS四川日机密封件股份有限公司SNS四川日机密封件股份有限公司1、机械/干气组合式密封(无压双密封，串联式干气密封)特点：a.与机械密封串联使用，机械密封为主密封，基本承受全部压差，而干气密封为次密封，在压力很低的环境下运行。b.干气密封非接触运行，使主密封有一定背压，延长主密封寿命。c.机械密封泄漏介质随密封气排火炬，环保性极好。d.对密封气源要求不高，即使密封气有时中断，也不会对密封产生太大影响。如果现场没有气源，密封也可运行。e.主密封失效后，干气密封在短时间起到备用密封作用，防止介质大量外漏。f.功耗较低。二．泵用干气密封常用结构及控制系统SNS四川日机密封件股份有限公司无缓冲气（PLAN71，常与PLAN75或PLAN76配合使用)适用范围：PLAN72能适用的场合PLAN71都能适用，特别用于没有氮气源的场合，但是使用寿命比PLAN72稍短。机械/干气组合式密封可分为两种工作方式有缓冲气（PLAN72，常与PLAN75或PLAN76配合使用)适用范围：a.易挥发类介质,如甲烷、乙烷、乙烯、丙烯、丙烷、氨水等。b.泵出口压力较高的轻烃类介质。c.介质中不允许氮气进入的工艺场合。SNS四川日机密封件股份有限公司干气密封的工作气体来自空气/工艺气。当主密封泄漏时，泄漏介质被抑制密封隔离，从CSV（抑制密封排气口）或CSD（抑制密封排液口）流向回收系统。无缓冲气（PLAN71)SNS四川日机密封件股份有限公司干气密封由需外部气源提供缓冲气（P0.5bar)，使用缓冲气的目的是有利于端面气膜的形成，同时可带走或稀释主密封的泄漏介质，介质不会泄漏到大气中或污染干气密封。干气密封的工作气体为缓冲气。当主密封泄漏时，泄漏介质被缓冲气阻隔，从CSV（抑制密封排气口）或CSD（抑制密封排液口）流向回收系统。有缓冲气（PLAN72)SNS四川日机密封件股份有限公司无缓冲气（PLAN71）有缓冲气（PLAN72)优点不需要一个缓冲气体供应系统，较经济干气密封得到保护，寿命得到延长。介质无外泄。缺点干气密封会受到漏出介质的污染，寿命稍短，介质可能发生少量外漏。需要一个缓冲气体供应系统，成本增加SNS四川日机密封件股份有限公司PLAN72+75控制系统流程图SNS四川日机密封件股份有限公司PLAN72+76控制系统流程图SNS四川日机密封件股份有限公司泵用干气密封控制盘PLAN72+76SNS四川日机密封件股份有限公司2、双端面干气密封(有压双密封）特点：a.用“气封液”代替传统机械密封的“液封液”，可实现工艺介质零泄漏。b.此结构干气密封控制系统简单可靠。c.整套密封非接触运行，功率消耗极低。d.要求气源压力高于介质压力0.2MPa且气源稳定，有少量密封气进入工艺介质。适应范围：工艺允许少量密封气进入、泵出口压力较低且现场气源稳定的场合。SNS四川日机密封件股份有限公司背靠背双端面结构SNS四川日机密封件股份有限公司面对面双端面结构SNS四川日机密封件股份有限公司优点：不需要火炬条件，控制系统简单，造价低,可实现介质的零泄漏。缺点：由于密封自身的结构特点和现场氮气条件的限制，使用压力通常不高。氮气向泵腔的内漏可能会影响到泵的运行SNS四川日机密封件股份有限公司PLAN74控制系统流程图SNS四川日机密封件股份有限公司泵用干气密封控制盘PLAN74SNS四川日机密封件股份有限公司泵用干气密封控制盘(现场)SNS四川日机密封件股份有限公司泵用干气密封控制盘（现场）SNS四川日机密封件股份有限公司三．泵用干气密封与机械密封的比较（易挥发、轻烃类介质）辅助系统串联式干气密封（PLAN72＋76）双端面干气密封（PLAN74）串联式机械密封（PLAN52）单端面机械密封（PLAN11）辅助系统简单，报警元件最少可只用一个高报压力开关。辅助系统简单，报警元件只需低报压力开关。辅助系统较复杂，有封液储罐，循环水冷却系统，标配需要高报压力开关，低报液位开关等。直接从泵出口引出液体冲洗密封端面。SNS四川日机密封件股份有限公司适用范围串联式干气密封（PLAN72＋76）双端面干气密封（PLAN74）串联式机械密封（PLAN52）单端面机械密封（PLAN11）对泵送流体向大气泄漏有严格限制的地方如：1.易挥发、有毒、易燃易爆类介质。2.泵出口压力较高的轻烃类介质。泵送流体含有毒有害成分，不允许泄漏到大气的情况。工艺允许少量密封气进入、泵出口压力较低且现场气源稳定的场合。易燃易爆有毒的易汽化的清洁流体如：1.非聚合流体，饱和蒸汽压高于封液。2.易结晶流体如含碱，胺。主要用于常温清洁流体。SNS四川日机密封件股份有限公司安全方面串联式干气密封（PLAN72＋76）双端面干气密封（PLAN74）串联式机械密封（PLAN52）单端面机械密封（PLAN11）安全性高。一级机械密封泄漏出的介质通过密封气排火炬，二级干气密封泄漏到大气的为氮气，不会对现场造成威胁；主密封失效，次级密封起到备用密封的作用。安全性高。密封气一部分进入介质，一部分排向大气，保证介质零泄漏。安全较高。一级机械密封泄漏出来的微量介质可通过储罐排向火炬，且主密封失效时次级密封在短时间内起到备用密封的作用。安全性差。介质直接泄漏到现场，当密封失效时，造成大量介质泄漏到现场，存在较大安全隐患，只能用于较为简单的工况。SNS四川日机密封件股份有限公司环保方面串联式干气密封（PLAN72＋76）双端面干气密封（PLAN74）串联式机械密封（PLAN52）单端面机械密封（PLAN11）环保性好。介质全部送至火炬燃烧，不会泄漏到环境中，次级密封泄漏到现场的为氮气，不会对现场造成任何污染。环保性好。介质完全零泄漏，只有少量氮气通过次级密封端面泄漏到环境中，不会对现场造成任何污染。环保性略差。会有微量介质经封液泄漏到现场环境中。而且封液经次级密封泄漏到现场给环境带来一定污染。环保性差。若为易燃易爆有毒类介质，则直接泄漏到现场环境带来巨大的安全隐患。只能用于常温、清洁流体。SNS四川日机密封件股份有限公司安装维护方面串联式干气密封（PLAN72＋76）双端面干气密封（PLAN74）串联式机械密封（PLAN52）单端面机械密封（PLAN11）密封通常为集装式结构，系统为一体式面板设计，安装方便简单。采用氮气做密封气，几乎不需要进行维护。密封通常为集装式结构，系统为一体式面板设计，安装方便简单。采用氮气做密封气，几乎不需要进行维护。密封通常为集装式。但是封液系统