干氣密封基本原理

干氣密封基本原理第1頁，共42頁，2023年，2月20日，星期一透平壓縮機(jī)及干氣密封第2頁，共42頁，2023年，2月20日，星期一MajorComponents(BarrelType)CasingInnerCasingSuctionDischargeEndCoverDiffusersReturnChannelsRadialBearingThrustBearingSealShaftImpellersBalancePiston第3頁，共42頁，2023年，2月20日，星期一CentrifugalCompressor-BarrelType第4頁，共42頁，2023年，2月20日，星期一干氣密封的定義及特點(diǎn)

1.定義干氣密封：干運(yùn)轉(zhuǎn)、氣體潤滑、非接觸式機(jī)械端面密封的簡稱。2.特點(diǎn)以氣封氣、非接觸、氣膜潤滑、功耗低、壽命長、可靠性高、運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用低。干氣密封－目前最先進(jìn)的高速透平壓縮機(jī)軸端密封型式，是設(shè)計(jì)院、主機(jī)廠和終端用戶首選的大機(jī)組軸端密封型式。第5頁，共42頁，2023年，2月20日，星期一干氣密封典型結(jié)構(gòu)及材料干氣密封基本原理第6頁，共42頁，2023年，2月20日，星期一機(jī)械密封典型結(jié)構(gòu)第7頁，共42頁，2023年，2月20日，星期一干氣密封典型結(jié)構(gòu)腔體

(410S.S.)軸套

(410S.S.)

波紋帶

(蒙耐爾

K-500)壓緊套(410S.S.)動(dòng)環(huán)(碳化鎢)(碳化硅)特點(diǎn)：與高速機(jī)械密封相比，密封面寬、旋轉(zhuǎn)環(huán)（硬環(huán)）密封面刻有微米量級(jí)的動(dòng)壓槽，密封面分為槽區(qū)和壩區(qū)兩部分。第8頁，共42頁，2023年，2月20日，星期一旋轉(zhuǎn)環(huán)－碳化鎢/碳化硅靜止環(huán)－碳石墨/Cranite2000（特種材料，克蘭專利）金屬件－410不銹鋼/316不銹鋼/哈氏合金/其它彈簧－哈氏合金C干氣密封材料第9頁，共42頁，2023年，2月20日，星期一靜環(huán)材料（Face）碳石墨浸金屬(T28AT&XP)浸樹脂(如強(qiáng)腐蝕性介質(zhì))Cranite2000(如高壓–T28EXP)干氣密封材料第10頁，共42頁，2023年，2月20日，星期一動(dòng)環(huán)材料（SEAT）碳化鎢鈷基鎳基碳化硅反應(yīng)燒結(jié)（不用）常壓燒結(jié)（或稱無壓燒結(jié)）液相燒結(jié)–高壓(XP/EXP)

干氣密封材料第11頁，共42頁，2023年，2月20日，星期一碳化鎢（鈷基）韌性好強(qiáng)度高鈷基不耐腐蝕鎳基抗腐蝕性較好碳化硅抗腐蝕性好易碎–怕磕碰、易缺邊干氣密封材料第12頁，共42頁，2023年，2月20日，星期一干氣密封的工作原理干氣密封基本原理第13頁，共42頁，2023年，2月20日，星期一

單向螺旋槽雙向螺旋槽

工作原理JohnCrane動(dòng)環(huán)槽形第14頁，共42頁，2023年，2月20日，星期一其他公司的專利槽形BurgmannFlowserve單向V型槽雙向U型槽雙向T型槽第15頁，共42頁，2023年，2月20日，星期一干氣密封與機(jī)械密封的本質(zhì)區(qū)別-氣膜人的頭發(fā)靜環(huán)動(dòng)環(huán)氣膜厚度3-5um第16頁，共42頁，2023年，2月20日，星期一螺旋槽旋向氣體向中心泵送氣體受壓，壓力升高，產(chǎn)生間隙密封壩第17頁，共42頁，2023年，2月20日，星期一

旋向氣體向中心泵送氣體受壓，壓力升高，產(chǎn)生間隙密封壩雙向螺旋槽第18頁，共42頁，2023年，2月20日，星期一螺旋槽及氣膜的形成氣體向中心泵送第19頁，共42頁，2023年，2月20日，星期一最初雙向螺旋槽T28單向螺旋槽Speed=14,500rpm6.625inO/BSeal氣膜剛度

-單向螺旋槽v雙向螺旋槽改進(jìn)型雙向螺旋槽第20頁，共42頁，2023年，2月20日，星期一最初的雙向螺旋槽單向螺旋槽6.625in密封直徑CSTEDY計(jì)算－氣膜厚度

雷列臺(tái)階改進(jìn)型雙向螺旋槽第21頁，共42頁，2023年，2月20日，星期一單向螺旋槽與改進(jìn)型雙向螺旋槽（5.687”）

－泄漏量與壓力關(guān)系曲線第22頁，共42頁，2023年，2月20日，星期一單向槽與雙向槽的比較單向槽：螺旋槽、V型槽優(yōu)點(diǎn)：動(dòng)壓效應(yīng)強(qiáng)，氣膜剛度大，抗外界擾動(dòng)能力強(qiáng)。缺點(diǎn)：不能反轉(zhuǎn)。雙向槽：樅樹、U型槽、T型槽優(yōu)點(diǎn)：可以長時(shí)間反轉(zhuǎn)；缺點(diǎn)：較單向槽動(dòng)壓效應(yīng)弱，氣膜剛度小。推薦：優(yōu)先采用單向槽，特殊情況雙向槽。第23頁，共42頁，2023年，2月20日，星期一工作原理(正常間隙)閉合力開啟力壓縮膨脹氣膜厚度約0.003mm彈簧力和背壓第24頁，共42頁，2023年，2月20日，星期一工作原理(間隙減小)閉合力開啟力增加氣膜剛度：氣膜開啟力的變化與膜厚變化的比值氣膜剛度越大，密封工作越穩(wěn)定。第25頁，共42頁，2023年，2月20日，星期一工作原理(氣膜厚度增加)閉合力開啟力減小第26頁，共42頁，2023年，2月20日，星期一工作原理302010012345膜厚(mm)靜、動(dòng)壓組合剛度單純流體靜壓

剛度(GN/m)非接觸密封流體靜壓與流體動(dòng)壓剛性第27頁，共42頁，2023年，2月20日，星期一非接觸密封的熱量平衡0.1.2.3.4.5.6.7.8.9W0123456

膜厚mm密封溫度低于環(huán)境溫度密封溫度高于環(huán)境溫度氣體膨脹熱量散發(fā)氣體粘性剪切產(chǎn)生熱量工作原理第28頁，共42頁，2023年，2月20日，星期一CSTEDY/CTRANS分析軟件

干氣密封性能預(yù)測(cè)

采用CSTEDY/CTRANS

自有專用軟件

穩(wěn)態(tài)&瞬態(tài)氣膜模擬

實(shí)時(shí)干氣密封性能預(yù)測(cè)

唯一包含：有限元分析(FEA)；計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)(CFD)；以及根據(jù)試驗(yàn)室試驗(yàn)結(jié)果得出的經(jīng)驗(yàn)公式。第29頁，共42頁，2023年，2月20日，星期一CSTEDY/CTRANS-功能壓力，溫度，轉(zhuǎn)速，氣體組份，材料，槽形，密封幾何形狀輸入輸出密封面間隙，泄漏量，摩擦，功率，溫升，氣膜穩(wěn)定性第30頁，共42頁，2023年，2月20日，星期一5Microns/div泄漏量=1.5l/min密封直徑162mm 壓力0bar轉(zhuǎn)速16,110rpm溫度150℃動(dòng)態(tài)密封性能分析第31頁，共42頁，2023年，2月20日，星期一5Microns/div泄漏量=16l/min密封直徑162mm 壓力90bar轉(zhuǎn)速0溫度150℃靜態(tài)密封性能分析第32頁，共42頁，2023年，2月20日，星期一干氣密封主要特征干氣密封基本原理第33頁，共42頁，2023年，2月20日，星期一允許最大軸向竄量通常為+2.5mm允許最大徑向跳動(dòng)通常為+0.6mm

能在全壓下啟/停

TM、28系列干氣密封主要特征第34頁，共42頁，2023年，2月20日，星期一TM、28系列干氣密封特點(diǎn)密封開啟壓力@n=0RPM,約7BarG密封開啟速度△p=0,約0.6m/s（以軸徑計(jì)算）

第35頁，共42頁，2023年，2月20日，星期一密封反轉(zhuǎn)－密封反轉(zhuǎn)是不能接受的，應(yīng)避免－可使用雙向密封設(shè)計(jì)密封反壓－密封不能接受密封液體污染

－少量液體污染可以接受，但應(yīng)避免TM、28系列干氣密封特點(diǎn)第36頁，共42頁，2023年，2月20日，星期一低速盤車－手動(dòng)盤車是可以接受的，低于1000轉(zhuǎn)的低速暖機(jī)不能超過1小時(shí)振動(dòng)－密封可承受API617振動(dòng)公差要求TM、28系列干氣密封特點(diǎn)第37頁，共42頁，2023年，2月20日，星期一極低的工藝氣泄漏能承受速度和壓力的快速變化由于非接觸的特點(diǎn)，理論上密封壽命可以認(rèn)為沒有限制TM、28系列干氣密封特點(diǎn)第38頁，共42頁，2023年，2月20日，星期一取消了密封油系統(tǒng)減少了維修費(fèi)用節(jié)能防止了油系統(tǒng)的污染TM、28系列干氣密封特點(diǎn)第39頁，共42頁，2023年，2月20日，星期一減少新機(jī)器的成本集裝式設(shè)計(jì)易安裝，保護(hù)關(guān)鍵密封組件超過2億小時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)經(jīng)驗(yàn)已安裝2萬套集裝式干氣密封TM、28系列干氣密封特點(diǎn)第40頁，共42頁，2023年，2月20日，星期一思考題1。說出干氣密封與普通機(jī)械密封結(jié)構(gòu)上的主要區(qū)別。2。指出干氣密封的主要優(yōu)點(diǎn)。3。指出干氣密封常用動(dòng)靜環(huán)主要材料及特點(diǎn)。4。說出各主要干氣