泵用干氣密封講稿2011

1、SNS四川日機(jī)密封件股份有限公司泵用干氣密封原理及其應(yīng)用SNS四川日機(jī)密封件股份有限公司l離心泵常見軸封型式SNS四川日機(jī)密封件股份有限公司l填料密封（packing seal)l機(jī)械密封（mechanical seal)l干氣密封（dry gas seal)SNS四川日機(jī)密封件股份有限公司l填料密封的特點n優(yōu)點n結(jié)構(gòu)簡單n價格低廉n適用范圍廣n缺點n泄漏量大n磨損軸套或軸n功耗高n壽命較短SNS四川日機(jī)密封件股份有限公司 由至少一對垂直于旋轉(zhuǎn)軸線的端面在流體壓力和補(bǔ)償機(jī)構(gòu)彈力（或磁力）的作用下以及輔助密封的配合下保持貼合并相對滑動而構(gòu)成的防止流體泄漏的裝置。l機(jī)械密封的標(biāo)準(zhǔn)定義SNS四川日機(jī)

2、密封件股份有限公司l機(jī)械密封的特點n優(yōu)點n泄漏量低n對軸無磨損n適用范圍廣n缺點n受PV值限制n結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，對制造安裝要求較高n控制系統(tǒng)較復(fù)雜，成本較高n摩擦發(fā)熱大，功耗相對干氣密封較高SNS四川日機(jī)密封件股份有限公司l機(jī)械密封的典型結(jié)構(gòu)單端面機(jī)械密封SNS四川日機(jī)密封件股份有限公司串聯(lián)式機(jī)械密封SNS四川日機(jī)密封件股份有限公司l泵用干氣密封SNS四川日機(jī)密封件股份有限公司l非接觸式氣體潤滑密封，端面無磨損非接觸式氣體潤滑密封，端面無磨損l用用“氣封液氣封液”代替代替“液封液液封液”l密封更安全可靠密封更安全可靠l無污染無污染l全壽命成本低全壽命成本低l密封控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，可靠性高密封控制系

3、統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，可靠性高一泵用干氣密封的特點及工作原理SNS四川日機(jī)密封件股份有限公司 干氣密封工作原理 干氣密封與普通機(jī)械密封的根本區(qū)別在于，干氣密封的一個密封環(huán)端面上加工有均勻分布的具有流體動壓效應(yīng)，將密封面分開，實現(xiàn)密封端面非接觸運行的淺槽。運轉(zhuǎn)時氣體切入槽內(nèi)，形成有一定剛度的氣膜，將動靜環(huán)推開形成只有幾微米的穩(wěn)定間隙，從而達(dá)到密封的目的。SNS四川日機(jī)密封件股份有限公司 動、靜環(huán)作相對旋轉(zhuǎn)運動時，密封氣體被吸入動壓槽內(nèi)，由于密封堰的節(jié)流作用，進(jìn)入密封面的氣體被壓縮，壓力升高，密封面被推開，與介質(zhì)力、彈簧力形成的閉合力達(dá)到平衡。此時，流動的氣體在兩個密封面間形成一層只有幾微米厚的氣膜，它十分

4、穩(wěn)定，并具有良好的剛度，保證密封運轉(zhuǎn)穩(wěn)定可靠。SNS四川日機(jī)密封件股份有限公司SNS四川日機(jī)密封件股份有限公司干氣密封作用力圖Fs-彈簧作用力Fp-介質(zhì)作用力Fo-氣膜反力Ha-氣膜厚度閉合力=Fs+Fp開啟力=Fo A正常間隙 閉合力=開啟力 SNS四川日機(jī)密封件股份有限公司干氣密封作用力圖Fs-彈簧作用力Fp-介質(zhì)作用力Fo-氣膜反力Ha-氣膜厚度閉合力=Fs+Fp開啟力=Fo B間隙增大閉合力開啟力SNS四川日機(jī)密封件股份有限公司干氣密封作用力圖Fs-彈簧作用力Fp-介質(zhì)作用力Fo-氣膜反力Ha-氣膜厚度閉合力=Fs+Fp開啟力=Fo C間隙減小 閉合力開啟力SNS四川日機(jī)密封件股份有限

5、公司干氣密封的自我平衡過程： 密封端面氣膜的剛度對維持密封的穩(wěn)定運行十分重要，當(dāng)某種原因引起端面彼此靠近，端面間的間隙的縮小將引起端面氣膜壓力迅速升高，迫使密封端面恢復(fù)到原來的分離間隙； 反過來，當(dāng)某種原因引起密封端面彼此遠(yuǎn)離，氣膜的壓力將迅速下降，使得閉合力大于開啟力，迫使密封端面在閉合力的作用下彼此靠攏，恢復(fù)到原來的間隙位置。 因此，在離心泵的轉(zhuǎn)軸串動、跳動及工藝出現(xiàn)波動時保證了間隙的自我恢復(fù)性，保證密封運行穩(wěn)定可靠。SNS四川日機(jī)密封件股份有限公司干氣密封的自我平衡過程： 端面間隙減小氣膜壓力增大開啟力增大間隙增加達(dá)到新的平衡 端面間隙增大氣膜壓力減小開啟力減小間隙減小達(dá)到新的平衡 衡量

6、密封穩(wěn)定性的主要指標(biāo)就是密封產(chǎn)生氣膜剛度的大小，氣膜剛度是氣膜作用力的變化與氣膜厚度的變化之比，氣膜剛度越大，表明密封的抗干擾力越強(qiáng)，密封運行越穩(wěn)定。SNS四川日機(jī)密封件股份有限公司影響氣膜剛度的因素 影響氣膜剛度的螺旋槽的結(jié)構(gòu)參數(shù)主要有槽深、螺旋角、槽數(shù)、槽寬與堰寬比、槽長與壩長比等，需用專用軟件進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計。而影響氣膜剛度的工藝參數(shù)主要有以下幾類： 1.密封氣粘度：粘度越大、動壓效應(yīng)越強(qiáng)、氣膜剛度就越大。 2.密封氣溫度：溫度越高、粘度越大、氣膜剛度越大。 3.密封轉(zhuǎn)速：轉(zhuǎn)速越高，動壓效應(yīng)越強(qiáng)、氣膜剛度越大。在理想狀態(tài)下干氣密封的轉(zhuǎn)速越高、其穩(wěn)定性越好，而不受機(jī)械密封PV值的限制，因此干氣

7、密封特別適合高速運轉(zhuǎn)下使用。 4.密封端面的直徑大?。涸谕晦D(zhuǎn)速下，密封直徑越大線速度越高，氣膜剛度越大。 5.密封氣的壓力：密封氣壓力對氣膜剛度的影響較小，一般來說，壓力越高，氣膜剛度略有增大。SNS四川日機(jī)密封件股份有限公司干氣密封端面的材料選擇 密封端面材料的對氣膜的工作起著決定性的影響，保證端面不被損壞至關(guān)重要。干氣密封在啟動和停車或者在運行過程中受到某種干擾，不可避免的會發(fā)生端面暫時接觸，所選擇材料必須能抵抗這種短暫接觸而不被損壞。常用的材料有石墨碳化硅，或石墨碳化鎢組合。 而泵用干氣密封常用的則是石墨碳化硅組合，石墨具有良好的自潤滑性、低的摩擦系數(shù)、導(dǎo)熱性好、耐腐蝕且線膨脹系數(shù)低；

8、而碳化硅強(qiáng)度硬度高、耐腐蝕、且導(dǎo)熱性能良好，耐熱沖擊。 因此石墨碳化硅組合具有非常廣的適用范圍。SNS四川日機(jī)密封件股份有限公司泵用干氣密封常用泵用干氣密封常用APIAPI沖洗方案沖洗方案PLAN 11 正向旁通直沖洗PLAN 72 緩沖氣吹掃系統(tǒng)PLAN 74 阻塞氣控制系統(tǒng)PLAN 75 泄漏氣液排放系統(tǒng)PLAN 76 氣態(tài)泄漏物排放系統(tǒng) 常用組合形式常用組合形式PLAN 11+72(71)+75 PLAN 11+72(71)+76 PLAN 74SNS四川日機(jī)密封件股份有限公司SNS四川日機(jī)密封件股份有限公司SNS四川日機(jī)密封件股份有限公司SNS四川日機(jī)密封件股份有限公司SNS四川日機(jī)密

9、封件股份有限公司SNS四川日機(jī)密封件股份有限公司1 1、機(jī)械、機(jī)械/ /干氣組合式密封干氣組合式密封( (無壓雙密封，串聯(lián)式干氣密封無壓雙密封，串聯(lián)式干氣密封) )特 點： a.與機(jī)械密封串聯(lián)使用，機(jī)械密封為主密封，基本承受全部壓差，而干氣密封為次密封，在壓力很低的環(huán)境下運行。b.干氣密封非接觸運行，使主密封有一定背壓，延長主密封壽命。c.機(jī)械密封泄漏介質(zhì)隨密封氣排火炬，環(huán)保性極好。d.對密封氣源要求不高，即使密封氣有時中斷，也不會對密封產(chǎn)生太大影響。如果現(xiàn)場沒有氣源，密封也可運行。e.主密封失效后，干氣密封在短時間起到備用密封作用，防止介質(zhì)大量外漏。f.功耗較低。二泵用干氣密封常用結(jié)構(gòu)及控制

10、系統(tǒng)SNS四川日機(jī)密封件股份有限公司l無緩沖氣（PLAN71，常與PLAN75或 PLAN76配合使用)適用范圍： PLAN72能適用的場合PLAN71都能適用，特別用于沒有氮氣源的場合，但是使用壽命比PLAN72稍短。機(jī)械機(jī)械/干氣組合式密封可分為兩種工作方式干氣組合式密封可分為兩種工作方式l有緩沖氣（PLAN72，常與PLAN75或 PLAN76配合使用)適用范圍：a.易揮發(fā)類介質(zhì),如甲烷、乙烷、乙烯、丙烯、丙烷、氨水等。b.泵出口壓力較高的輕烴類介質(zhì)。c.介質(zhì)中不允許氮氣進(jìn)入的工藝場合。SNS四川日機(jī)密封件股份有限公司 干氣密封的工作氣體來自空氣/工藝氣。當(dāng)主密封泄漏時，泄漏介質(zhì)被抑制密

11、封隔離，從CSV（抑制密封排氣口）或CSD （抑制密封排液口）流向回收系統(tǒng)。l無緩沖氣（無緩沖氣（PLAN71)PLAN71)SNS四川日機(jī)密封件股份有限公司干氣密封由需外部氣源提供緩沖氣（P0.5bar)，使用緩沖氣的目的是有利于端面氣膜的形成，同時可帶走或稀釋主密封的泄漏介質(zhì)，介質(zhì)不會泄漏到大氣中或污染干氣密封。干氣密封的工作氣體為緩沖氣。當(dāng)主密封泄漏時，泄漏介質(zhì)被緩沖氣阻隔，從CSV（抑制密封排氣口）或CSD （抑制密封排液口）流向回收系統(tǒng)。l有緩沖氣（有緩沖氣（PLAN72)PLAN72)SNS四川日機(jī)密封件股份有限公司無緩沖氣（PLAN71）有緩沖氣（PLAN72)優(yōu)點不需要一個緩沖

12、氣體供應(yīng)系統(tǒng)，較經(jīng)濟(jì)干氣密封得到保護(hù)，壽命得到延長 。介質(zhì)無外泄。缺點干氣密封會受到漏出介質(zhì)的污染，壽命稍短，介質(zhì)可能發(fā)生少量外漏。需要一個緩沖氣體供應(yīng)系統(tǒng)，成本增加SNS四川日機(jī)密封件股份有限公司PLAN72+75控制系統(tǒng)流程圖SNS四川日機(jī)密封件股份有限公司PLAN72+76控制系統(tǒng)流程圖SNS四川日機(jī)密封件股份有限公司泵用干氣密封控制盤泵用干氣密封控制盤PLAN72+76PLAN72+76SNS四川日機(jī)密封件股份有限公司2 2、雙端面干氣密封、雙端面干氣密封( (有壓雙密封有壓雙密封）特 點：a.用“氣封液”代替?zhèn)鹘y(tǒng)機(jī)械密封的“液封液”，可實現(xiàn)工藝介質(zhì)零泄漏。b.此結(jié)構(gòu)干氣密封控制系統(tǒng)簡

13、單可靠。c.整套密封非接觸運行，功率消耗極低。d.要求氣源壓力高于介質(zhì)壓力0.2MPa且氣源穩(wěn)定，有少量密封氣進(jìn)入工藝介質(zhì)。適應(yīng)范圍：工藝允許少量密封氣進(jìn)入、泵出口壓力較低且現(xiàn)場氣源穩(wěn)定的場合。SNS四川日機(jī)密封件股份有限公司背靠背雙端面結(jié)構(gòu)SNS四川日機(jī)密封件股份有限公司面對面雙端面結(jié)構(gòu)SNS四川日機(jī)密封件股份有限公司優(yōu)點：不需要火炬條件，控制系統(tǒng)簡單，造價低,可實現(xiàn)介質(zhì)的零泄漏。缺點：由于密封自身的結(jié)構(gòu)特點和現(xiàn)場氮氣條件的限制，使用壓力通常不高。氮氣向泵腔的內(nèi)漏可能會影響到泵的運行SNS四川日機(jī)密封件股份有限公司PLAN74控制系統(tǒng)流程圖SNS四川日機(jī)密封件股份有限公司泵用干氣密封控制盤泵

14、用干氣密封控制盤PLAN74PLAN74SNS四川日機(jī)密封件股份有限公司泵用干泵用干 氣密封控制盤氣密封控制盤(現(xiàn)場現(xiàn)場)SNS四川日機(jī)密封件股份有限公司泵用干泵用干 氣密封控制盤（現(xiàn)場氣密封控制盤（現(xiàn)場）SNS四川日機(jī)密封件股份有限公司三泵用干氣密封與機(jī)械密封的比較（易揮發(fā)、輕烴類介質(zhì)）輔助系統(tǒng)串聯(lián)式干氣密封（PLAN7276）雙端面干氣密封（PLAN74）串聯(lián)式機(jī)械密封（PLAN52）單端面機(jī)械密封（PLAN11）輔助系統(tǒng)簡單，報警元件最少可只用一個高報壓力開關(guān)。輔助系統(tǒng)簡單，報警元件只需低報壓力開關(guān)。輔助系統(tǒng)較復(fù)雜，有封液儲罐，循環(huán)水冷卻系統(tǒng)，標(biāo)配需要高報壓力開關(guān)，低報液位開關(guān)等。直接從

15、泵出口引出液體沖洗密封端面。SNS四川日機(jī)密封件股份有限公司適用范圍串聯(lián)式干氣密封（PLAN7276）雙端面干氣密封（PLAN74）串聯(lián)式機(jī)械密封（PLAN52）單端面機(jī)械密封（PLAN11）對泵送流體向大氣泄漏有嚴(yán)格限制的地方如：1.易揮發(fā)、有毒、易燃易爆類介質(zhì)。2.泵出口壓力較高的輕烴類介質(zhì)。泵送流體含有毒有害成分，不允許泄漏到大氣的情況。工藝允許少量密封氣進(jìn)入、泵出口壓力較低且現(xiàn)場氣源穩(wěn)定的場合。易燃易爆有毒的易汽化的清潔流體如：1.非聚合流體，飽和蒸汽壓高于封液。2.易結(jié)晶流體如含堿，胺。主要用于常溫清潔流體 。SNS四川日機(jī)密封件股份有限公司安全方面串聯(lián)式干氣密封（PLAN7276）

16、雙端面干氣密封（PLAN74）串聯(lián)式機(jī)械密封（PLAN52）單端面機(jī)械密封（PLAN11）安全性高。一級機(jī)械密封泄漏出的介質(zhì)通過密封氣排火炬，二級干氣密封泄漏到大氣的為氮氣，不會對現(xiàn)場造成威脅；主密封失效，次級密封起到備用密封的作用。安全性高。密封氣一部分進(jìn)入介質(zhì)，一部分排向大氣，保證介質(zhì)零泄漏。安全較高。一級機(jī)械密封泄漏出來的微量介質(zhì)可通過儲罐排向火炬，且主密封失效時次級密封在短時間內(nèi)起到備用密封的作用。安全性差。介質(zhì)直接泄漏到現(xiàn)場，當(dāng)密封失效時，造成大量介質(zhì)泄漏到現(xiàn)場，存在較大安全隱患，只能用于較為簡單的工況。SNS四川日機(jī)密封件股份有限公司環(huán)保方面串聯(lián)式干氣密封（PLAN7276）雙端面

17、干氣密封（PLAN74）串聯(lián)式機(jī)械密封（PLAN52）單端面機(jī)械密封（PLAN11）環(huán)保性好。介質(zhì)全部送至火炬燃燒，不會泄漏到環(huán)境中，次級密封泄漏到現(xiàn)場的為氮氣，不會對現(xiàn)場造成任何污染。環(huán)保性好。介質(zhì)完全零泄漏，只有少量氮氣通過次級密封端面泄漏到環(huán)境中，不會對現(xiàn)場造成任何污染。環(huán)保性略差。會有微量介質(zhì)經(jīng)封液泄漏到現(xiàn)場環(huán)境中。而且封液經(jīng)次級密封泄漏到現(xiàn)場給環(huán)境帶來一定污染。環(huán)保性差。若為易燃易爆有毒類介質(zhì)，則直接泄漏到現(xiàn)場環(huán)境帶來巨大的安全隱患。只能用于常溫、清潔流體。SNS四川日機(jī)密封件股份有限公司安裝維護(hù)方面串聯(lián)式干氣密封（PLAN7276）雙端面干氣密封（PLAN74）串聯(lián)式機(jī)械密封（PL

18、AN52）單端面機(jī)械密封（PLAN11）密封通常為集裝式結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)為一體式面板設(shè)計，安裝方便簡單。采用氮氣做密封氣，幾乎不需要進(jìn)行維護(hù)。密封通常為集裝式結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)為一體式面板設(shè)計，安裝方便簡單。采用氮氣做密封氣，幾乎不需要進(jìn)行維護(hù)。密封通常為集裝式。但是封液系統(tǒng)在現(xiàn)場的安裝較麻煩。由于封液的消耗，需定期為儲罐補(bǔ)液，且封液泄漏到現(xiàn)場，需經(jīng)常維護(hù)和清理。多為散裝式，密封安裝難度較高，存在一定的人為誤差，可能對使用造成一定影響。SNS四川日機(jī)密封件股份有限公司使用壽命串聯(lián)式干氣密封（PLAN7276）雙端面干氣密封（PLAN74）串聯(lián)式機(jī)械密封（PLAN52）單端面機(jī)械密封（PLAN11）使用壽命可達(dá)3年以上。由于次密封腔通入氮氣提高主密封背壓，使一級密封端面液膜不易汽化，增大密封端面液膜面積從而達(dá)到更良好的潤滑，延長主密封使用壽命。次級非接觸式密封壽命可達(dá)5年。全密封為非接觸式密