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离心压缩机干气密封主讲人刘小明四川日机密封件股份有限公司概述离心压缩机轴端密封的形式：安全性气体（空气、氮气或二氧化碳等）：多采用迷宫密封危险性气体（氢气、富气、天然气、氨等）：上世纪八十年代以前：浮环密封、机械密封、机械+浮环密封八十年代至本世纪初：浮环密封、机械密封、机械+浮环密封，干气密封开始出现并逐渐增多本世纪初至今：经过十余年的快速发展，目前已完全取代传统的浮环密封和机械密封，几乎所有新机组都已采用干气密封概述离心压缩机轴端密封的位置：非驱动端密封驱动端密封国外历史干气密封属于非接触式旋转动密封。概念是上世纪六十年代从气体润滑轴承理论基础上发展而来。在上世纪70年代，Ingersoll-Rand公司率先在其一台悬臂式离心压缩机上使用了干气密封获得了成功。干气密封技术逐渐发展，并出现了满足工业运行的商用干气密封。1988年，API在其离心压缩机617标准第5版中首次认可了干气密封。行业对干气密封认可，大大推动了它在离心压缩机上的应用。进入90年代，国外干气密封技术得到快速发展，在输送危险性气体的离心压缩机密封上已逐渐取代了传统的密封。目前几乎所有的新增机组均装备干气密封。国外干气密封应用最高压力42MPa，最大轴径350mm，最大转速接近50000RPM。国内历史在80年代后期的引进大化肥装置上的离心压缩机上开始出现干气密封。90年代初期，国内部分高校和公司也相继成立研发小组，开始了干气密封的研发工作。天津鼎名密封公司利用王玉明的专利技术研制了第一台国产干气密封，于1996年底在巴陵石化鹰山石化工厂首次应用成功。四川日机首台干气密封于1999年在镇海炼化开车获得成功。沈鼓在2000年初开始装备国产干气密封。进入21世纪，国内干气密封技术得到快速发展，目前国内密封已覆盖全部中低参数和部分高参数的国产离心压缩机，占有率超过90%。国内干气密封应用最高压力165MPa，最大轴径350mm，最大转速41000RPM。干气密封的优点应用不受设备PV值的限制。省去了密封油系统及用于驱动密封油系统运转的附加功率负荷。大大减少了计划外维修费用和生产停车。避免了工艺气体被油污染的可能性。密封气体泄漏量小。维护费用低，经济实用性好。密封驱动功率消耗小。密封寿命长，运行可靠。操作维护简单、可靠。应用领域1978年开始应用离心式压缩机90年代初期开始应用于螺杆机、离心泵近几年开始应用于搅拌釜、罗茨风机等旋转设备应用领域离心缩机干气密封应用领域泵用干气密封干气密封原理1、非接触性定义：干运转、非接触式机械密封。外观特征：均匀分布的具有一定数量的浅槽基本组成：流体动压槽、密封坝、密封堰。核心原理：动压效应。工作特征：非接触间隙3~5微米。特别强调：压力方向性。干气密封原理2、自平衡性干气密封槽型技术单向槽及双向槽。干气密封槽型技术干气密封槽型技术单向槽优点–气膜刚度大–使用范围宽（低速、低压）–抗干扰能力强–对定位精度要求略低单向槽缺点–不能反转–腔体径向尺寸要求大双向槽优点–允许反转–突出的流体静压特性–对径向尺寸要求较窄双向槽缺点–气膜刚度较低–对定位精度要求高–抗干扰能力较弱结构型式四种结构单端面干气密封双端面干气密封串联式干气密封带中间迷宫的串联式干气密封结构型式单端面结构适用范围：压力：负压~高压。用于密封失效后允许少量介质外泄至大气的场合。优点：结构紧凑，泄漏量极少，性价比高。缺点：无安全密封、存在隐患。应用实例：氮压机、空压机、二氧化碳压缩机及高转速多轴压缩机等。结构型式双端面结构适用范围：压力：负压~2.0MPa。用于允许微量氮气进入工艺流程，压力不高的易燃、易爆、有毒介质，要求零泄漏的场合优点：实现工艺介质零泄漏。缺点：会有微量的氮气泄漏至压缩机内部。应用实例：富气压缩机、解析气压缩机、火炬气压缩机等。结构型式带中间迷宫的串联式结构适用范围：压力：负压~高压。基本适用于所有易燃、易爆、危险的流体介质。优点：安全性、可靠性最高。工艺气不会泄漏至大气环境中，外部氮气也不会进入工艺流程内。缺点：结构复杂，成本较高。应用实例：氨压机、天然气压缩机、循环氢压缩机、冷剂压缩机、循环气压缩机等。产品应用2%4%1%93%1%串联式2%单端面93%带中间迷宫的串联式4%双端面产品应用中压：2.0~8.0MPa低压：小于2.0MPa高压：8.0~18.0MPa根据压力划分超高压：大于18.0MPa产品应用常规轴径（80~160）小轴径（25.4~80）中等轴径：（160~200）根据轴径划分大轴径：（200~260）超大轴径：（260~350）技术特点常规径（80~160）小轴径（25.4~80）中等径：（160~200）大轴径：（200~260）超大轴径：（260~350）标准配置为优化设计的高气膜刚度的单向螺旋槽，特殊要求也可选双向槽。动、静环材料均采用进口材料。转动件之间采用特殊的定心方式。可适应较大的轴向窜动量及径向跳动量。能够保证在压缩机数据表提供的所有工况下使用安全可靠。极低的工艺气泄漏，环保性，经济性优越。集装式设计易安装，保护关键密封组件。技术特点常规径（80~160）大轴径：（200~260）超大轴径：（260~350）弹簧蓄能密封圈——针对高压、高温或耐腐蚀要求的密封圈设计定心环——保证不同材料零件在温度变化下的同轴度要求技术特点常规径（80~160）小轴径（25.4~80）中等径：（160~200）大轴径：（200~260）超大轴径：（260~350）动环传动凸耳——传动可靠，受力合理，减少应力集中（加工中心制造）静环防转凸耳——受力合理，减小静环变形（加工中心制造）过去的结构技术特点小轴径（25.4~80）常规径（80~160）中等径：（160~200）大轴径：（200~260）超大轴径：（260~350）振动密封可以承受API617所规定的振动范围。反压不允许，必须保证端面的正压差。低速带压盘车不影响密封使用，但需要按照机组要求旋向盘车。密封反转应避免，出现后应停车检查，否则会影响长周期运转的可靠性。液体污染应避免，包括气体组份本身含有液体及因温度压力的变化潜在的工艺气发生相变的可能。固体颗粒污染应避免，过滤器后管路处理干净及装拆时吹扫。干气密封相关标准API617-02《石油化工和气体工业用离心压缩机》API614-99《石油化工和气体工业用润滑、轴封和控制油系统及其辅助设备》企业标准Q/62160781-7·4－2009《干气密封》由于国际上各干气密封厂家动压槽的不同特点，对干气密封的泄漏量尚未形成统一的标准。而且干气密封在零部件的设计、制造及检验也由于各厂家的设计理念不同，也未有相关统一标准。通常都以企业内控标准为准。国内干气密封的行业标准《干气密封技术条件》是在我公司企业标准的基础上制定，目前已定稿送审，即将颁布。干气密封设计气膜刚度核心关注的参数泄漏量刚漏比槽型参数增强抗干扰性，稳定性经济性、环保性优化设计的最佳工作点干气密封设计运行参数驱动方式、运行工况P、T、转速、介质结构选型工艺特点公用工程条件详细设计流体动压设计优化计算泄漏量、气膜刚度等流体静压设计极端工况（暖机、盘车、全压启停）传统设计设计流程新设计干气密封设计中压：2.0~8.0MPa动环（碳化硅，碳化钨，氮化硅）供货商，美国COORSTEK,美国MORGAN，德国ESK关键材料选择静环（特种浸渍金属石墨）供货商：日本东洋碳素，德国SCHUNK，美国MORGAN橡胶件（氟橡胶，全氟橡胶，氰化丁腈橡胶）供货商：美国杜邦，美国GREENETWEED弹簧蓄能密封圈（填充PTFE+不锈钢）供货商：德国GFD，美国SAINTGOBINE干气密封设计静环变形计算干气密封设计动环温度分布干气密封设计静环温度分布干气密封设计机械密封的理论分析——零件受力分析常用重要仪表和阀门供应商名称制造商工艺气/氮气过滤器BEKO（德）/WALKER（德）/HANKISON（美）气动薄膜调节阀FISHER（美），山武（日），Masoneilan（美）自立式减压阀FISHER（美）不锈钢压力表布莱迪/WIKA(德)聚结器颇尔（美）/西安超滤（进口滤芯）金属转子流量计克罗尼(承德合资)差压变送器横河川仪/罗斯蒙特压力变送器横河川仪/罗斯蒙特增压泵MAXIMATOR（德）/HASKEL（美）干气密封控制系统带中间迷宫的串联式干气密封控制盘干气密封控制系统聚结器应用：工艺气中如果带液或者露点温度较高，可能会导致液体进入干气密封导致失效。需采用聚结器对工艺气作除液处理。特点：采用进口不锈钢丝滤芯，可将小液滴聚集成为大液滴流入下部集液区。带液位计（或液位变送器），前后差压表（或差压变送器）排液口。安全阀等。干气密封控制系统增压装置应用：压缩机正常工作时通常用出口端工艺气经过滤和调压后进入干气密封。但在开车初期压比很小，无法采用出口端工艺气，如没有合适压力的备用气源则需将工艺气经增压装置增压后作为干气密封的开车气体。特点：采用进口增压泵，以工艺气和平衡管的差压作为其启动条件。低压氮气或仪表风作为驱动气。可保证在任何工况时干气密封均能工作在干净的气体条件下。带缓冲罐，电磁阀，过滤器，减压阀，单向阀，安全阀等。增压泵缓冲罐干气密封控制系统干气密封控制系统恒温无尘车间干气密封制造干气密封制造三坐标测量仪，光谱仪，立式光学投影仪，金相显微镜，600mm光学平晶，显微硬度计，弹力测试机，万能工具显微镜，探伤机、动平衡试验机……干气密封检验-严格执行API617及企业内控标准。-对每一套出厂及返修压缩机用干气密封必须按流程进行测试。-动环强度试验，静压试验、运转试验、超速试验、确认试验。试验标准质量控制要求试验内容干气密封试验干气密封试验严格按照API617规定对每一套干气密封进行静压试验、运转试验、超速试验及解体后的确认试验。正在试验中的干气密封试验时轴向力的平衡（平衡端密封设计）平衡密封干气密封试验干气密封试验现场布置现场布置上海石化PX项目重整装置压缩机组干气密封中石油兰州石化24万吨/年乙烯装置裂解气压缩机干气密封