干氣密封介紹

1、一、干氣密封概述和工作原理 二、干氣密封典型結(jié)構(gòu) 三、影響干氣密封性能的主要參數(shù)四、干氣密封與機(jī)械密封的性能對(duì)比提綱干氣密封概述和工作原理干氣密封概述和工作原理 1、干氣密封概述 干氣密封是二十世紀(jì)六十年代末期從氣體動(dòng)壓軸承的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種新型非接觸式密封。該密封利用流體動(dòng)力學(xué)原理，通過(guò)在密封端面上開(kāi)設(shè)動(dòng)壓槽而實(shí)現(xiàn)密封端面的非接觸運(yùn)行。經(jīng)過(guò)數(shù)年的研究，英國(guó)的約翰克蘭公司于七十年代末期率先將干氣密封應(yīng)用到海洋平臺(tái)的氣體輸送設(shè)備上，并獲得成功。干氣密封最初是為解決高速離心壓縮機(jī)軸封問(wèn)題而出現(xiàn)的，由于密封非接觸運(yùn)行，因此密封磨擦副材料基本不受PV值的限制，特別適合作為高速、高壓設(shè)備的軸封。隨著

2、干氣密封技術(shù)的日益成熟，其應(yīng)用范圍也越來(lái)越寬廣，日前，干氣密封正逐漸在離心泵及攪拌器上得到應(yīng)用。2、干氣密封工作原理、干氣密封工作原理 典型的干氣密封結(jié)構(gòu)如圖1所示，由旋轉(zhuǎn)環(huán)、靜環(huán)、彈簧、密封圈以及彈簧座和軸套組成。圖2所示為干氣密封旋轉(zhuǎn)環(huán)示意圖，旋轉(zhuǎn)環(huán)密封面經(jīng)過(guò)研磨、拋光處理，并在其上面加工出有特殊作用的流體動(dòng)壓槽。圖1 干氣密封結(jié)構(gòu)示意圖 干氣密封旋轉(zhuǎn)環(huán)旋轉(zhuǎn)時(shí)，密封氣體被吸入動(dòng)壓槽內(nèi)，由外徑朝向中心，徑向分量朝著密封壩流動(dòng)。由于密封壩的節(jié)流作用，進(jìn)入密封面的氣體被壓縮，氣體壓力升高。在該壓力作用下，密封面被推開(kāi)，流動(dòng)的氣體在兩個(gè)密封面間形成一層很薄的氣膜，此氣膜厚度一般在3微米左右。當(dāng)氣體

3、靜壓力、彈簧力形成的閉合力與氣膜反力相等時(shí)，氣膜厚度十分穩(wěn)定。圖2 干氣密封端面動(dòng)壓槽（螺旋槽）簡(jiǎn)圖 干氣密封力平衡示意圖干氣密封力平衡示意圖 正常條件下，作用在密封面上的閉合力（彈簧力和介質(zhì)力）等于開(kāi)啟力（氣膜反力），密封工作在設(shè)計(jì)工作間隙。 當(dāng)受到外部干擾，氣膜厚度減小，則氣膜反力增加，開(kāi)啟力大于閉合力，迫使密封工作間隙增大，恢復(fù)到正常值。 相反，若密封氣膜厚度增大，則氣膜反力減小，閉合力大于開(kāi)啟力，密封面合攏恢復(fù)到正常值。因此，只要在設(shè)計(jì)范圍內(nèi)，當(dāng)外部干擾消失以后，氣膜厚度就可以恢復(fù)到設(shè)計(jì)值。 可見(jiàn)，干氣密封的密封面間形成的氣膜具有一定的氣膜剛度，氣膜剛度越大，干氣密封抗干擾能力越強(qiáng)。密

4、封運(yùn)行越穩(wěn)定可靠。干氣密封的設(shè)計(jì)就是以獲得最大的氣膜剛度為目標(biāo)而進(jìn)行的。干氣密封典型結(jié)構(gòu)干氣密封典型結(jié)構(gòu)一）一）.離心壓縮機(jī)、風(fēng)機(jī)常用干氣密封結(jié)構(gòu)離心壓縮機(jī)、風(fēng)機(jī)常用干氣密封結(jié)構(gòu)HXGS-YF 1、單端面干氣密封:HXGS-YFA 2、雙端面干氣密封:HXGS-YFB 3、串聯(lián)式干氣密封 (1).帶中間梳齒串聯(lián)式干氣密封：HXGS-YFAMA (2).不帶中間梳齒串聯(lián)干氣密封；HXGS-YFAA二）.泵用干氣密封HXM/GS-P 1、雙端面結(jié)構(gòu) (1).標(biāo)準(zhǔn)雙端面:HXGS-PB1 (2).共用動(dòng)環(huán)雙端面：HXGS-PB2 2、串聯(lián)式結(jié)構(gòu)（機(jī)械密封+干氣密封）； HXMGS-PAMAG1三）.

5、釜用雙端面干氣密封:HXGS-JFB 一）一）1壓縮機(jī)用單端面干氣密封HXGS-YFA 單級(jí)干氣密封主要用于允許少量工藝氣泄漏到環(huán)境中的場(chǎng)合。 適合介質(zhì)：空氣、N2、CO2、蒸汽等對(duì)環(huán)境無(wú)污染介質(zhì)。 2壓縮機(jī)雙端面干氣密封HXGS-YFB 密封采用雙端面結(jié)構(gòu)，密封氣體為外部引入的非工藝介質(zhì)氣體，密封氣壓應(yīng)高于工藝氣體壓力0.150.3MPa；該結(jié)構(gòu)適用于有毒、可燃或工藝中含有顆粒的氣體。密封非接觸運(yùn)行，具有很長(zhǎng)的使用壽命（5年以上）及很低的功率消耗。雙端面干氣密封結(jié)構(gòu)主要用于輸送有毒、易燃、易爆氣體的場(chǎng)合。該類(lèi)密封一般采用氮?dú)庾鳛樽璺鈿怏w。3（1）壓縮機(jī)帶中間梳齒串聯(lián)式干氣密封HXGS-YFA

6、MA 串聯(lián)式帶中間梳齒干氣密封是高速離心壓縮機(jī)軸封中采用得最多的一種密封形式；適用于不允許工藝氣泄漏到大氣中的工況。該結(jié)構(gòu)型式的干氣密封，第一級(jí)密封氣為工藝氣，第二級(jí)密封氣為氮?dú)?。一?jí)泄漏出的全部工藝氣和通過(guò)中間梳齒泄漏的大部分氮?dú)庥苫鹁婢€排出。二級(jí)密封泄漏出的氣體為氮?dú)?，從放空管線排出。主密封承受全部工作壓力負(fù)荷，二級(jí)密封作為保護(hù)密封在低壓下運(yùn)行。主密封失效后，次密封可起到主密封的作用，保證機(jī)組安全。密封氣為工藝介質(zhì)氣體，保證了工藝介質(zhì)不受外來(lái)氣體的污染。密封非接觸運(yùn)行，具有很長(zhǎng)的使用壽命（5年以上）及很低的功率消耗。 二） 1、（1）.泵用標(biāo)準(zhǔn)雙端面干氣密封HXGS-PB1標(biāo)準(zhǔn)雙端面干氣密

7、封由兩套干氣密封背靠背布置形成。兩套密封間充入潔凈的密封氣（一般為氮?dú)猓?，其壓力高于密封腔被密封介質(zhì)壓力為0.15MPa 左右。微量密封氣的通過(guò)內(nèi)側(cè)密封的密封面進(jìn)入泵腔，部分隔離氣通過(guò)外側(cè)密封的端面進(jìn)入環(huán)境中，進(jìn)入環(huán)境的密封氣為潔凈的密封氣，完全符合環(huán)保要求。密封采用雙平衡結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，不管內(nèi)側(cè)密封承受正壓差或負(fù)壓差作用，內(nèi)側(cè)密封都能實(shí)現(xiàn)密封。內(nèi)側(cè)密封和外側(cè)密封靜環(huán)（或動(dòng)環(huán)）密封面上的流體動(dòng)壓槽刻在密封面的外徑處。該種布置方式主要適用于各類(lèi)不含固體顆粒的介質(zhì)，保證被密封的工藝液體介質(zhì)實(shí)現(xiàn)“零泄漏”或“零逸出”。、適應(yīng)用于氣源、適應(yīng)用于氣源壓力穩(wěn)定、泵出口壓力穩(wěn)定、泵出口壓力不高，工藝上壓力不高，工

8、藝上允許有少量密封氣允許有少量密封氣進(jìn)入的場(chǎng)合；進(jìn)入的場(chǎng)合；、適用于有毒液、適用于有毒液體如苯類(lèi)介質(zhì)，液體如苯類(lèi)介質(zhì)，液體中含固體顆粒如體中含固體顆粒如堿液；堿液；、適用于易抽空、適用于易抽空的場(chǎng)合中。的場(chǎng)合中。 1、共用動(dòng)環(huán)雙端面干氣密封由兩套干氣密封背靠背布置形成。2、兩套密封間充入潔凈的密封氣（一般為氮?dú)猓?，其壓力高于密封腔被密封介質(zhì)壓力為0.15MPa 左右。微量密封氣的通過(guò)內(nèi)側(cè)密封的密封面進(jìn)入泵腔，部分隔離氣通過(guò)外側(cè)密封的端面進(jìn)入環(huán)境中，進(jìn)入環(huán)境的密封氣為潔凈的密封氣，完全符合環(huán)保要求。3、密封采用雙平衡結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，不管內(nèi)側(cè)密封承受正壓差或負(fù)壓差作用，內(nèi)側(cè)密封都能實(shí)現(xiàn)密封。4、內(nèi)側(cè)密封

9、和外側(cè)密封靜環(huán)（或動(dòng)環(huán)）密封面上的流體動(dòng)壓槽刻在密封面的外徑處。5、該種布置方式主要適用于密封腔長(zhǎng)度較短的離心泵和各類(lèi)不含固體顆粒的介質(zhì)，保證被密封的工藝液體介質(zhì)實(shí)現(xiàn)“零泄漏”或“零逸出”。1、干氣密封與接觸式機(jī)械密封串聯(lián)布置，內(nèi)側(cè)機(jī)械密封為主密封，外側(cè)干氣密封為備用密封。2、機(jī)械密封與干氣密封間充入一定壓力的潔凈緩沖氣（一般為氮?dú)猓?，該壓力低于被密封的液體介質(zhì)壓力。3、干氣密封非接觸運(yùn)行，保證主密封具有一定的背壓，能有效地降低甚至避免因主密封端面間液膜的氣化（或汽化），極大地延長(zhǎng)了主密封的使用壽命。4、主密封泄漏的工藝介質(zhì)隨密封氣排入火炬，保證工藝介質(zhì)不向大氣泄漏。一旦主密封失效，干氣密封能

10、在短時(shí)間內(nèi)起到主密封作用，防止工藝介質(zhì)向大氣大量泄漏。5、適用于輕烴、低溫類(lèi)易揮發(fā)性介質(zhì)，特別是泵送介質(zhì)壓力較高的場(chǎng)合。API682Plan71適用范適用范圍圍1、適應(yīng)在沒(méi)有氮?dú)獾?、適應(yīng)在沒(méi)有氮?dú)獾牡胤?；地方?、應(yīng)用范圍和、應(yīng)用范圍和Plan72是一樣；是一樣；3、比較適合小型地方、比較適合小型地方煉油廠煉油廠API682Plan71優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)缺點(diǎn)1、72方案的優(yōu)點(diǎn)基本方案的優(yōu)點(diǎn)基本都有，但少了一點(diǎn)延都有，但少了一點(diǎn)延長(zhǎng)密封使用壽命，長(zhǎng)密封使用壽命，2、可以完全取代串聯(lián)、可以完全取代串聯(lián)機(jī)械密封（機(jī)械密封（plan52)，比串聯(lián)機(jī)械密封優(yōu)越，比串聯(lián)機(jī)械密封優(yōu)越，因?yàn)樯倭嗣芊庥凸掭o因?yàn)樯倭嗣芊庥?/p>

11、罐輔助系統(tǒng)，助系統(tǒng)，3、壽命可達(dá)、壽命可達(dá)1.52年，年，比串聯(lián)式機(jī)械密封壽比串聯(lián)式機(jī)械密封壽命高。命高。 API682Plan72適用適用范圍范圍、泵出口壓力高、泵出口壓力高的輕烴類(lèi)介質(zhì)，現(xiàn)的輕烴類(lèi)介質(zhì)，現(xiàn)場(chǎng)用低壓氮。場(chǎng)用低壓氮。、易揮發(fā)的介質(zhì)：、易揮發(fā)的介質(zhì)：如乙烯、丙烯、丙如乙烯、丙烯、丙烷、甲烷、乙烷、烷、甲烷、乙烷、氨水等。氨水等。3、介質(zhì)中不允許氮、介質(zhì)中不允許氮?dú)膺M(jìn)入的場(chǎng)合氣進(jìn)入的場(chǎng)合。API682Plan75適應(yīng)范適應(yīng)范圍圍1、用于泵出口壓力高，、用于泵出口壓力高，氮?dú)鈮毫Φ偷膱?chǎng)合；氮?dú)鈮毫Φ偷膱?chǎng)合；2、易揮發(fā)介質(zhì)含、易揮發(fā)介質(zhì)含C5以以上不易揮發(fā)的重組分；上不易揮發(fā)的重組分；

12、3、不易揮發(fā)流體中含、不易揮發(fā)流體中含如有如有H2S等巨毒氣體，等巨毒氣體，如富胺液，含硫污水，如富胺液，含硫污水，氨水等。氨水等。API682Plan75優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)、解決了液體中含巨、解決了液體中含巨毒氣體的泵用密封泄漏毒氣體的泵用密封泄漏對(duì)環(huán)境和安全的影響。對(duì)環(huán)境和安全的影響。、擴(kuò)大了密封允許的、擴(kuò)大了密封允許的泄漏量，延長(zhǎng)了密封的泄漏量，延長(zhǎng)了密封的使用壽命。使用壽命。 應(yīng)用于低壓反應(yīng)釜和攪拌器設(shè)備一）一）.離心壓縮機(jī)、風(fēng)機(jī)常用干氣密封結(jié)構(gòu)離心壓縮機(jī)、風(fēng)機(jī)常用干氣密封結(jié)構(gòu) 1、單端面干氣密封控制系統(tǒng) 2、雙端面干氣密封控制系統(tǒng) 3、串聯(lián)式干氣密封控制系統(tǒng) (1).帶中間梳齒串聯(lián)式干氣密封控

13、制系統(tǒng) (2).不帶中間梳齒串聯(lián)干氣密封控制系統(tǒng)二）.泵用干氣密封 1、雙端面控制系統(tǒng) 2、串聯(lián)式結(jié)構(gòu)控制系統(tǒng)三）.釜用雙端面干氣密封控制系統(tǒng)影響干氣密封性能的主要參數(shù)影響干氣密封性能的主要參數(shù)1)密封端面動(dòng)壓槽形狀密封端面動(dòng)壓槽形狀研究表明，螺旋槽形結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的流體動(dòng)壓效應(yīng)要強(qiáng)于雙研究表明，螺旋槽形結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的流體動(dòng)壓效應(yīng)要強(qiáng)于雙向旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)，如對(duì)數(shù)螺旋槽、阿基米德螺旋槽、圓弧槽、等；向旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)，如對(duì)數(shù)螺旋槽、阿基米德螺旋槽、圓弧槽、等；2)密封端面動(dòng)壓槽深度、數(shù)量、寬度、長(zhǎng)度密封端面動(dòng)壓槽深度、數(shù)量、寬度、長(zhǎng)度研究表明，干氣密封流體動(dòng)壓槽深度與氣膜厚度為同一研究表明，干氣密封流體動(dòng)壓槽深度與氣膜

14、厚度為同一量級(jí)時(shí)密封的氣膜剛度最大。在其余參數(shù)確定的情況下，動(dòng)量級(jí)時(shí)密封的氣膜剛度最大。在其余參數(shù)確定的情況下，動(dòng)壓槽深度有一最佳值。理論研究表明，動(dòng)壓槽數(shù)量趨于無(wú)限壓槽深度有一最佳值。理論研究表明，動(dòng)壓槽數(shù)量趨于無(wú)限時(shí)，動(dòng)壓效應(yīng)最強(qiáng)。不過(guò)，當(dāng)動(dòng)壓槽達(dá)到一定數(shù)量后，再增時(shí)，動(dòng)壓效應(yīng)最強(qiáng)。不過(guò)，當(dāng)動(dòng)壓槽達(dá)到一定數(shù)量后，再增加槽數(shù)時(shí)，對(duì)干氣密封性能影響已經(jīng)很小加槽數(shù)時(shí)，對(duì)干氣密封性能影響已經(jīng)很小,干氣密封動(dòng)壓槽干氣密封動(dòng)壓槽寬度、動(dòng)壓槽長(zhǎng)度對(duì)密封性能都有一定的影響寬度、動(dòng)壓槽長(zhǎng)度對(duì)密封性能都有一定的影響。3端面比壓、動(dòng)密封圈過(guò)盈量端面比壓、動(dòng)密封圈過(guò)盈量干氣密封端面比壓和動(dòng)密封圈過(guò)盈量都是非常小的干氣密封端面比壓和動(dòng)密封圈過(guò)盈量都是非常小的4）密封軸徑、轉(zhuǎn)速）密封軸徑、轉(zhuǎn)速實(shí)驗(yàn)研究表明，軸徑越大，轉(zhuǎn)速越高，密封泄漏量越大實(shí)驗(yàn)研究表明，軸徑越大，轉(zhuǎn)速越高，密封泄漏量越大5）介質(zhì)壓力、溫度、粘度）介質(zhì)壓力、溫度、粘度在密封端面間隙一定情況下，壓力越高密封氣泄漏量越大，在密封端面間隙一定情況下，壓力越高密封氣泄漏量越大，溫度影響介質(zhì)制粘度，隨意對(duì)密封泄漏良影響不大溫度影響介質(zhì)制粘度，隨意對(duì)密封泄漏良影響不大干氣