干气密封是一种新型的非接触式轴封,干气密封的概念是六十年代末期从气体润滑轴承的基础上发展起来的,其中以螺旋槽密封较为典型。经过数年的研究,美国约翰·克兰公司率先推出干气密封产品并投入工业使用。实践表明,干气密封在很多方面都优越于普通接触式机械密封,它主要用于管线、海洋平台、炼油厂、石油化工行业等,适合于任何输送气体的系统。由于干气密封属于非接触式密封,基本上不受PV值的限制,因此干气密封特别适合作为在高速高压条件下的大型离心压缩机轴封。在煤炭开采过程中,使用干气密封能够有效控制甲烷等有害物质的排放风险。山西原装干气密封

由于密封面上的螺旋槽深只有几个微米,因此必须有非常干净的气体来启动并保护显微深度的密封面外表面。一般要求密封上游的注气非常洁净,无论是外设气源还是来自压缩机出口的工艺密封气都需要经过严格滤清。干气密封的支持系统控制部件及管线远不及常规液体密封安装的那么复杂或者那么昂贵,通常具有如下特点:①气源与支持系统工程简单;②操作时无磨损,密封寿命可达数年;③工艺气体漏损率低,且工艺介质不会被污染;④对转子轴向或径向移动不敏感;⑤对密封的气体性能相对来说不敏感;⑥低动力消耗,约为机械接触式密封的1/20左右。山西原装干气密封干气密封的能耗只为机械密封的 30%,在节能型机组中优势明显。

干气体密封的辅助系统:和浮环油膜密封比较,干气体密封不需要复杂的辅助系统。只需要提供简单的控制系统以监测密封的情况和自动停车的情况。图7所示为一典型的干气体密封辅助系统。洁净的密封气(可以是工艺气,也可以是外设的氮气)以高于压缩机内被封工艺气体的压力由入口1注入到密封装置,用以阻止压缩机工艺气体渗漏。在两侧干气密封面间泄漏的工艺介质气和隔离气的混合气经过压力开关PSM (PAM)、限流孔板3和流量计4后,排放到主放空口,去火炬系统。隔离气(氮气)由入口2注入,用以保护密封部件免受污染和阻止工艺气体泄漏,而靠近压缩机外部的密封泄漏气体主要为极少量的缓冲气体,经次放空口5放空。压缩机油泵运行前,必须将隔离气体(氮气)引入到干气密封装置,以防止密封部件和油接触。压缩机使用前,一般先注入洁净的氮气启动和保护密封面,在压缩机投入正常运行前,置换来自压缩机出口的工艺气,工艺气必须经过过滤器过滤。
当动环(其端面外侧开设有流体动压槽)旋转时,这些流体动压槽会将在外径侧的高压隔离气体泵入密封端面之间。随着气膜从外径向槽径处移动,其压力逐渐升高;而从槽径向内径处移动时,气膜压力则逐渐降低。随着端面膜压的逐渐增加,开启力逐渐超过闭合力,从而在摩擦副之间形成一层极薄的气膜,使密封在非接触状态下得以运行。这一气膜有效地阻断了相对低压的密封介质泄漏通道,实现了零泄漏或零溢出的密封效果。由于密封端面通常充入氮气,因此这种密封方式也被称为氮气密封。由于其非接触式的密封方式和气体润滑特性,干气密封需要配备供气系统,但同时也带来了长寿命、高可靠性、低能耗以及低运行维护费用等优势。干气密封在液化石油气压缩机中,低温下密封面无脆化现象。

通常干气体密封与机械接触式密封有着相似的剖面外形,密封是在与转动相垂直的平面内实现。干气体密封公用面结构主要有四种形式:扁平密封块、台阶形密封块、楔形密封块和螺旋槽表面。本文以螺旋槽式气体密封为例,简要介绍干气体密封的结构特点、工作原理和维护要求等。基本结构:干气体密封结构示意如图1。动环端面槽型示意见图2。干气体密封主要由动、静两部分组件组成。静止部分包括由O形环密封的静环(主环)、加载弹簧及固定静环的不锈钢夹持套(固定在压缩机机壳内)。动环(又称配对环)组件由一夹紧套和一锁定螺母(保持轴向定位)等部件安装在旋转轴上随轴高速旋转,动环一般由硬度高、刚性好且耐磨的钨、硅硬质合金制造。螺旋槽式干气密封设计的特别之处是在动环表面加工出一系列螺旋状沟槽,深度般为0.0025~0.01mm。在静止条件下,由于静环也就是主环上的弹性负荷,使动环与静环保持相互接触。干气密封的使用寿命可达 8000 小时以上,在连续生产装置中减少停机。山西原装干气密封
干气密封可监测气膜压力,及时预警故障,保障机组连续运行。山西原装干气密封
接下来,我们探讨一种特殊的串联式干气密封——带中间进气的版本。这种设计适用于那些既禁止工艺气泄漏到大气中,又禁止阻封气进入机械内部的工况。若工况要求既不能让工艺介质泄漏到大气中,也不能让阻封气进入工艺介质,那么在串联式干气密封的两级之间,可以加入迷宫密封来进一步增强密封效果。这种设计对于易燃、易爆或危险性大的介质气体(例如H2、H2S含量较高的天然气、乙烯、丙烯等压缩机中的气体)而言,能够实现完全无外漏的密封效果。此外,该结构中主密封气不仅可以使用工艺气本身,还可以引入另一路氮气作为第二级密封的使用气体。这样,通过一级密封泄漏出的工艺气体将被氮气全部引入火炬进行燃烧处理,而通过二级密封漏入大气的则全部为氮气。当主密封失效时,第二级密封同样能发挥辅助安全密封的作用。山西原装干气密封