流體機(jī)械密封學(xué)講義

流體機(jī)械的密封一.迷宮密封〔labyrinthseal)二.浮環(huán)密封〔bushingseal)三.機(jī)械密封〔mechanicalseal)四.干氣密封〔drygasseal)五.填料密封1/12/20241一.迷宮密封 迷宮密封是在轉(zhuǎn)軸周圍設(shè)置假設(shè)干個(gè)依次陳列的環(huán)形密封齒，齒與齒之間構(gòu)成一系列節(jié)流間隙與膨脹空腔，被密封介質(zhì)在經(jīng)過曲折迷宮的間隙時(shí)產(chǎn)生節(jié)流效應(yīng)而到達(dá)阻漏的目的。1/12/202421.迷宮密封的密封機(jī)理 氣體在壓差的推進(jìn)下，高速穿過狹小的齒頂間隙進(jìn)入空腔，忽然膨脹產(chǎn)生猛烈的漩渦，氣流的絕大部分動(dòng)能轉(zhuǎn)化為熱能而損失，剩余的小部分動(dòng)能以余速穿過下一級(jí)齒頂間隙繼續(xù)降低流速和流量。延續(xù)經(jīng)過數(shù)級(jí)梳齒后，可使剩余速度和外漏量迅速的減小，而到達(dá)阻漏的目的。1/12/202432.迷宮密封的特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)構(gòu)造簡(jiǎn)單價(jià)錢低廉功耗低壽命長(zhǎng)缺陷走漏量大污染環(huán)境機(jī)組效率降低間隙過小能夠?qū)S磨損1/12/202443.迷宮密封的典型構(gòu)造充氣密封表示圖抽氣密封表示圖1/12/20245蒸汽阻塞密封表示圖1/12/202464.迷宮密封在我廠運(yùn)用合成車間老區(qū)的緊縮機(jī)101-J〔改造后為軟密封〕、105-J、新區(qū)氨冰機(jī)J-2501的級(jí)間密封、平衡盤密封均為此種方式，103-J的級(jí)間密封也為迷宮密封、合成氣緊縮機(jī)103-J平衡盤密封為蜂窩式密封，本質(zhì)上是迷宮密封的特殊方式，其密封效果比普通迷宮密封要好，主要用在高壓機(jī)組中，這樣可以更好的平衡軸向推力，確保機(jī)組平穩(wěn)、平安運(yùn)轉(zhuǎn)。1/12/20247二.浮環(huán)密封 緊縮機(jī)浮環(huán)密封通常是在轉(zhuǎn)軸上安裝兩個(gè)以上的浮環(huán)，在浮環(huán)之間引入高于工藝氣壓力的密封油，運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)封油在浮環(huán)與軸套之間構(gòu)成油膜，產(chǎn)生節(jié)流作用，阻止工藝氣外泄而到達(dá)阻漏的目的。1/12/202481.浮環(huán)密封的密封機(jī)理套于軸上的圓環(huán)，其內(nèi)壁與軸存在一定的間隙。軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，軸外表帶動(dòng)密封液進(jìn)入偏心的楔形間隙內(nèi)。在楔形間隙內(nèi)產(chǎn)生流體動(dòng)壓效應(yīng)，使環(huán)浮動(dòng)抬升，環(huán)內(nèi)壁脫離軸外表而變成非接觸形狀。在此形狀下利用周向狹長(zhǎng)間隙的節(jié)流作用而到達(dá)阻漏的目的。1/12/202492.浮環(huán)密封的特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)適用的轉(zhuǎn)速壓力范圍較大壽命長(zhǎng)用油封氣，可做到不漏缺陷密封油內(nèi)走漏量大，能夠污染工藝氣油系統(tǒng)投資較大，構(gòu)造復(fù)雜，占地較大，運(yùn)轉(zhuǎn)維護(hù)費(fèi)用高1/12/2024103.密封的典型構(gòu)造1/12/2024114.浮環(huán)密封系統(tǒng)表示圖1/12/202412三.機(jī)械密封 1.機(jī)械密封的任務(wù)原理機(jī)械密封是一對(duì)或數(shù)對(duì)垂直于軸作相對(duì)滑動(dòng)的端面在流體壓力和補(bǔ)償機(jī)構(gòu)的彈力作用下堅(jiān)持貼和并配以輔助密封而到達(dá)阻漏的軸封安裝。1/12/2024132.機(jī)械密封的典型構(gòu)造常用的單端面機(jī)械密封的構(gòu)造如圖一1/12/202414機(jī)械密封通常由四個(gè)部分組成：靜環(huán)1；動(dòng)環(huán)2；彈簧加載安裝〔由彈簧4；彈簧座5；鍵6組成〕；輔助密封圈〔靜環(huán)密封圈7；動(dòng)環(huán)密封圈9；端蓋密封圈8〕，銷子10固定在端蓋上，用以防止靜環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng)通常機(jī)械密封普通有四個(gè)密封點(diǎn)〔見圖一〕相對(duì)旋轉(zhuǎn)密封點(diǎn)A——在彈簧和流體壓力的作用下，使具有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的動(dòng)環(huán)和靜環(huán)接觸端面嚴(yán)密配合，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)流體密封的目的。1/12/202415在機(jī)械密封任務(wù)的過程中，要求密封端面之間堅(jiān)持一層液膜，這樣會(huì)使密封效果好，運(yùn)用壽命長(zhǎng)；靜環(huán)和壓蓋之間的密封點(diǎn)B—通常采用各種方式的輔助密封圈，我廠的設(shè)備此處密封主要用〞O“環(huán)，其作用防止流體從靜環(huán)與壓蓋之間流出，這是一種靜密封；動(dòng)環(huán)和軸套之間的密封是一種相對(duì)靜止的密封，要求在動(dòng)、靜環(huán)任務(wù)一段時(shí)間磨損后能后做微量的軸向挪動(dòng)，壓蓋上的密封點(diǎn)D—是一種靜密封通常用墊片或〞O“環(huán)處置，通常不會(huì)失效。1/12/202416機(jī)械密封的分類由于消費(fèi)實(shí)際所提出的要求不同，因此便產(chǎn)生了不同構(gòu)造方式的機(jī)械密封，雖然它們構(gòu)造上有些區(qū)別，但是密封原理卻大同小異。機(jī)械密封的分類方法很多，大致分類如下：1、平衡型與非平衡型這是按照介質(zhì)壓力在動(dòng)靜環(huán)端面上所引起的比壓的卸載情況來分類的，由于密封安裝的構(gòu)造方式不同，所以介質(zhì)的壓力在動(dòng)靜環(huán)端面上所引起的作用也就不同，圖二為內(nèi)裝非平衡型機(jī)械密封的簡(jiǎn)圖。1/12/2024171/12/202418由圖可知：在這種構(gòu)造方式下，介質(zhì)的壓力就會(huì)使端面壓緊，并且在端面上產(chǎn)生的比壓要大于介質(zhì)壓力，由于這種方式的機(jī)械密封不產(chǎn)生卸荷作用，故稱為非平衡型，由于它沒有卸荷作用，所以當(dāng)工藝參數(shù)動(dòng)搖，介質(zhì)壓力升高時(shí)，密封面的比壓也會(huì)隨著添加，從而促使密封端面的液膜被破壞，呵斥端面過度磨損或燒傷，致使密封作用失效，因此普通非平衡型密封，普通多用在介質(zhì)壓力在0.3—0.5MPa的情況下或者用在40—60公斤／厘米2的范圍內(nèi)。1/12/2024191/12/202420圖三為內(nèi)裝平衡型機(jī)械密封，由圖可見：在這種構(gòu)造方式中，介質(zhì)的壓力起到使密封端面拉開的作用，象這種能起卸荷作用的構(gòu)造方式，稱為平衡型。圖四為部分平衡型機(jī)械密封，由于:而0<K內(nèi)<1，介質(zhì)壓力促使密封面壓緊。D22－d02負(fù)荷面積

1/12/202421但是由于接觸面積大于負(fù)荷面積，故介質(zhì)在密封面上產(chǎn)生的比壓要小于介質(zhì)的壓力，從而起到卸荷的作用，且隨著K內(nèi)值的減小，卸荷作用越大，通常取K內(nèi)=75%左右。內(nèi)裝平衡型機(jī)械密封可以在較廣的范圍內(nèi)運(yùn)用，但是由于軸〔或軸套〕必需制成臺(tái)階，所以本錢比非平衡型的高，因此在運(yùn)轉(zhuǎn)條件允許的情況下，盡能夠的用非平衡型的。1/12/2024222、靜止型和旋轉(zhuǎn)型靜止型與旋轉(zhuǎn)型是按彈簧加荷安裝來定的，彈簧加荷安裝隨軸一同旋轉(zhuǎn)的，稱為旋轉(zhuǎn)型，如圖五，彈簧加荷安裝不隨軸一同旋轉(zhuǎn)的，稱為靜止型，如圖六1/12/2024231/12/202424普通多采用旋轉(zhuǎn)型構(gòu)造，由于彈簧安裝及其軸的構(gòu)造簡(jiǎn)單，徑向尺寸小，但是當(dāng)旋轉(zhuǎn)速度大于30米/秒時(shí)，由于其離心力大并且動(dòng)平衡要求高所以采用靜止型較為適宜。3.內(nèi)流和外流型按介質(zhì)的走漏方向分為內(nèi)流和外流型，介質(zhì)沿半徑方向從端面外周向內(nèi)流的稱為內(nèi)流型，介質(zhì)沿半徑方向從端內(nèi)周向外流的稱為外流型。內(nèi)流型介質(zhì)的走漏方向與離心力方向相反，離心力妨礙流體的泄流，因此內(nèi)流型的走漏比外流型少，對(duì)于固體介質(zhì)顆粒的采用內(nèi)流型更為適宜，這樣可以減少固體顆粒進(jìn)入密封端面，有利于密封效果并能提高運(yùn)用壽命，外流型的光滑性能比內(nèi)流型的好，故可以用在高速的情況下。1/12/202425機(jī)械密封的冷卻、沖洗和過濾機(jī)械密封的冷卻、沖洗和過濾的必要性：機(jī)械密封動(dòng)、靜環(huán)摩擦面溫度的升高會(huì)給機(jī)械密封的平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)帶來不利影響，溫度過高會(huì)使端面液膜破壞，使動(dòng)、靜環(huán)端面產(chǎn)生劇烈磨損，致使密封失效，溫升一方面由于端面摩擦引起，另一方面也是由于密封介質(zhì)的溫度過高引起，因此當(dāng)密封介質(zhì)的溫度超越80度時(shí)，除了思索資料能耐高溫外，還必需采取措施進(jìn)展冷卻以降低密封腔的溫度。當(dāng)密封介質(zhì)含有懸浮顆粒和雜質(zhì)還必需采用過濾和沖洗措施。1/12/202426常用的沖洗、冷卻措施有：沖洗型冷卻〔分為本身沖洗-普通機(jī)泵都采用這種方式和外部沖洗〕、靜環(huán)背部冷卻、靜環(huán)外周冷卻、沖洗與靜環(huán)背部組合冷卻、沖洗、靜環(huán)背部及水冷夾套組合〔104J)。過濾分為：并聯(lián)過濾和旋液過濾。1/12/2024271.機(jī)械密封的特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)內(nèi)漏量低對(duì)軸無磨損可靠性高功耗低壽命長(zhǎng)缺陷接受的壓力速度有限構(gòu)造較復(fù)雜，對(duì)制造安裝要求較高價(jià)錢較高1/12/2024282.機(jī)械密封的典型構(gòu)造雙端面機(jī)械密封1/12/202429機(jī)械浮環(huán)組合式密封1/12/202430四.干氣密封干氣密封是一種新型的非接觸式軸封，干氣密封的概念是六十年代末期從氣體光滑軸承的根底上開展起來的，其中以螺旋槽密封最為典型。經(jīng)過數(shù)年的研討，美國(guó)約翰·克蘭公司率先推出干氣密封產(chǎn)品并投入工業(yè)運(yùn)用。1/12/202431實(shí)際闡明，干氣密封在很多方面都優(yōu)越于普通接觸式機(jī)械密封，它主要用于管線、海洋平臺(tái)、煉油廠、石油化工行業(yè)等，適宜于任何保送氣體的系統(tǒng)。1/12/202432由于干氣密封屬于非接觸式密封，根本上不受PV值的限制，因此干氣密封特別適宜作為在高速高壓條件下的大型離心緊縮機(jī)軸封。干氣密封的出現(xiàn)，是密封技術(shù)的一次革命，氣體密封的難題從此得以處理，而不再會(huì)遭到密封光滑油的限制，而且其所需的氣體控制系統(tǒng)比油膜密封的油系統(tǒng)要簡(jiǎn)單得多。1/12/202433另外，干氣密封的出現(xiàn)也改動(dòng)了傳統(tǒng)的密封觀念，將干氣密封技術(shù)和阻塞密封原理有機(jī)結(jié)合，“用氣封液或氣封氣〞的新觀念替代傳統(tǒng)的“液封氣或液封液〞觀念，可保證任何密封介質(zhì)實(shí)現(xiàn)零逸出，這就使得干氣密封在泵用軸封領(lǐng)域也將有廣泛的運(yùn)用前景。1/12/202434下表為緊縮機(jī)干氣密封與其它常見密封的走漏量比較實(shí)驗(yàn)機(jī)組運(yùn)用條件：軸徑140mm,轉(zhuǎn)速5000r/min,工藝氣壓力0.6MPa,封油〔氣〕壓力0.75MPa.1/12/202435與普通接觸式機(jī)械密封相比，干氣密封有以下主要優(yōu)點(diǎn)：省去了密封油系統(tǒng)及用于驅(qū)動(dòng)密封油系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)的附加功率負(fù)荷。大大減少了方案外維修費(fèi)用和消費(fèi)停車。防止了工藝氣體被油污染的能夠性。密封氣體走漏量小。維護(hù)費(fèi)用低，經(jīng)濟(jì)適用性好。密封驅(qū)動(dòng)功率耗費(fèi)小。密封壽命長(zhǎng)，運(yùn)轉(zhuǎn)可靠。1/12/202436二、干氣密封的任務(wù)原理

與其它機(jī)械密封相比，干氣密封在構(gòu)造方面根本一樣。其主要區(qū)別在于，干氣密封的一個(gè)密封環(huán)上面加工有均勻分布的淺槽，干氣密封能在非接觸形狀下運(yùn)轉(zhuǎn)就是靠這些淺槽在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的流體動(dòng)壓效應(yīng)使密封面分開。1/12/202437干氣密封端面的槽形主要分單旋向和雙旋向兩大類。1/12/202438

單旋向槽型在目前的緊縮機(jī)組上運(yùn)用最多，常見的主要有以上幾種。單旋向槽型只可運(yùn)用于單向旋轉(zhuǎn)的機(jī)組，在要求的旋向下才可產(chǎn)生開啟力，如反轉(zhuǎn)那么產(chǎn)生負(fù)的開啟力而能夠?qū)е旅芊獾膿p壞。但相對(duì)于雙旋向的槽型，它可構(gòu)成更大的開啟力和氣膜剛度，產(chǎn)生更高的穩(wěn)定性而更可靠的防止端面接觸。故在很低的轉(zhuǎn)速下和較大的振動(dòng)下也可運(yùn)用。1/12/2024391/12/202440

雙旋向槽型常見有以上幾種。該槽型運(yùn)用無旋向要求，正反轉(zhuǎn)皆可。機(jī)組的反轉(zhuǎn)不會(huì)呵斥密封的損壞。其運(yùn)用范圍較單旋向槽寬，但其穩(wěn)定性、抗干擾才干較單旋向差。1/12/202441對(duì)比干氣密封各種槽型的研討結(jié)果，最終確認(rèn)在同樣的任務(wù)參數(shù)下，以螺旋線設(shè)計(jì)的槽型具有最大的氣膜剛度的同時(shí)僅有較小的走漏量。即具有最大的剛漏比。下面重點(diǎn)引見這種槽型。1/12/202442以下圖所示是典型的干氣密封螺旋槽端面的表示圖。密封面上加工有一定數(shù)量的螺旋槽，其深度小于10微米。密封運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，被密封氣體周向吸入螺旋槽內(nèi)，徑向分量由外徑朝中心〔即低壓側(cè)〕流動(dòng)，而密封壩限制氣體流向低壓側(cè)。氣體隨著螺旋槽截面外形的變化被緊縮，在槽根部構(gòu)成部分的高壓區(qū)，使端面分開幾微米而構(gòu)成一定厚度的氣膜。1/12/202443在此厚度氣膜下，由氣膜作用力構(gòu)成的開啟力與由彈簧力和介質(zhì)作用力構(gòu)成的閉合力到達(dá)平衡，于是密封實(shí)現(xiàn)非接觸運(yùn)轉(zhuǎn)。干氣密封的密封面間構(gòu)成的氣膜具有一定的正剛度，保證了密封運(yùn)轉(zhuǎn)的穩(wěn)定性。為了獲得必要的流體動(dòng)壓效應(yīng)，動(dòng)壓槽必需開在高壓側(cè)。1/12/2024441/12/202445上圖所示為螺旋槽干氣密封的作用力圖，從圖上可以看出氣膜剛度是如何保證密封運(yùn)轉(zhuǎn)的穩(wěn)定性的。在正常情況下，密封的閉合力等于開啟力。當(dāng)遭到外來干擾〔如工藝或操作動(dòng)搖〕，氣膜厚度變小，那么氣體的粘性剪力增大，螺旋槽產(chǎn)生的流體動(dòng)壓效應(yīng)加強(qiáng)，促使氣膜壓力增大，開啟力隨之增大，為堅(jiān)持力平衡密封恢復(fù)到原來的間隙；反之，密封遭到干擾氣膜厚度增大，那么螺旋槽產(chǎn)生的動(dòng)壓效應(yīng)減弱，氣膜壓力減小，開啟力變小，密封恢復(fù)到原來的間隙。1/12/202446因此，只需在設(shè)計(jì)范圍內(nèi)，當(dāng)外來干擾消除后，密封總能恢復(fù)到設(shè)計(jì)的任務(wù)間隙，即干氣密封具有自我調(diào)理的功能而保證運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定可靠。衡量密封穩(wěn)定性的主要目的就是密封產(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，闡明密封的抗干擾力越強(qiáng)，密封運(yùn)轉(zhuǎn)越穩(wěn)定。1/12/202447三、干氣密封的典型構(gòu)造對(duì)于不同的工況條件，可采用不同的干氣密封總體構(gòu)造方式。實(shí)踐運(yùn)用中，用于離心緊縮機(jī)的干氣密封主要有下面四種構(gòu)造方式：1/12/2024481、單端面密封1/12/202449單端面密封主要用于不屬于危險(xiǎn)性的氣體，即允許少量介質(zhì)氣體走漏到大氣環(huán)境中的場(chǎng)所。密封所用氣體為工藝氣本身。國(guó)內(nèi)引進(jìn)機(jī)組中的二氧化碳緊縮機(jī)多用此種類型。1/12/2024502、串聯(lián)密封串聯(lián)式干氣密封是一種操作可靠性較高的密封構(gòu)造，典型運(yùn)用是允許少量介質(zhì)氣體走漏到大氣中的工況。在石油化工企業(yè)的引進(jìn)機(jī)組中運(yùn)用較多。1/12/2024511/12/202452一套串聯(lián)式干氣密封可看作是兩套或更多套干氣密封按照一樣的方向首尾相連。與單端面構(gòu)造一樣，密封所用氣體為工藝氣本身。通常情況下采用兩級(jí)構(gòu)造，第一級(jí)〔主密封〕密封承當(dāng)全部負(fù)荷，而另外一級(jí)作為備用密封不接受壓力降，經(jīng)過主密封走漏出的工藝氣體被引入火炬熄滅。剩余極少量的未被熄滅的工藝氣經(jīng)過二級(jí)密封漏出，引入平安地帶排放。當(dāng)主密封失效時(shí)，第二級(jí)密封可以起到輔助平安密封的作用，可保證工藝介質(zhì)不大量向大氣走漏。1/12/2024533、中間帶迷宮的串聯(lián)密封1/12/202454假設(shè)不允許工藝介質(zhì)走漏到大氣中且也不允許緩沖氣走漏到工藝介質(zhì)中，此時(shí)串聯(lián)構(gòu)造的兩級(jí)密封間可加一級(jí)迷宮密封。該構(gòu)造用于易燃、易爆、危險(xiǎn)性大的介質(zhì)氣體，可以做到完全無外漏。如H2緊縮機(jī)、H2S含量較高的天然氣緊縮機(jī)、乙烯、丙烯、氨緊縮機(jī)等。1/12/202455該構(gòu)造所用氣體除用工藝氣本身以外，還需另引一路氮?dú)庾鳛榈诙?jí)密封的運(yùn)用氣體。經(jīng)過主密封走漏出的工藝氣體被氮?dú)馊恳牖鹁嫦?。而?jīng)過二級(jí)密封漏入大氣的全部為氮?dú)狻．?dāng)主密封失效時(shí)，第二級(jí)密封同樣起到輔助平安密封的作用。該構(gòu)造相對(duì)較復(fù)雜，但由于其可靠性最高，目前在中高壓的離心緊縮機(jī)軸封中已成為規(guī)范配置。1/12/2024564、雙端面密封1/12/202457雙端面密封相當(dāng)于面對(duì)面布置的兩套單端面密封，有時(shí)兩個(gè)密封共用一個(gè)動(dòng)環(huán)。它適用于沒有火炬條件，允許少量密封氣進(jìn)入工藝介質(zhì)中的情況。在兩組密封之間通入氮?dú)庾髯枞麣怏w而成為一個(gè)性能可靠的阻塞密封系統(tǒng)，控制氮?dú)獾膲毫κ蛊湟恢本S持在比工藝氣體壓力稍高〔0.2～0.3MPa〕的程度，這樣氣體走漏的方向總是朝著工藝介質(zhì)氣體和大氣，從而保證了工藝氣體不會(huì)向大氣走漏。雙端面密封構(gòu)造主要用于壓力不高的有毒、易燃易爆氣體。1/12/202458四、影響干氣密封的要素干氣密封雖然在任務(wù)時(shí)端面為非接觸，但在開停車時(shí)仍會(huì)有短暫的接觸，這就要求配對(duì)資料的耐磨性好。干氣密封摩擦付資料，硬環(huán)普通采用低膨脹系數(shù)、高彈性模量、抗拉強(qiáng)度、熱導(dǎo)率及硬度的資料，如SiC或硬質(zhì)合金。軟環(huán)用浸漬石墨或SiC。流體動(dòng)環(huán)槽普通加工在動(dòng)環(huán)外表。1/12/202459由于干氣密封在構(gòu)造上與普通機(jī)械密封差別不大，因此干氣密封的設(shè)計(jì)主要表達(dá)在密封環(huán)端面槽形參數(shù)的設(shè)計(jì)上。干氣密封的實(shí)際根底源于螺旋槽推力軸承，氣體的動(dòng)壓效應(yīng)服從于雷諾方程及納維爾-斯托克斯方程。氣體密封運(yùn)轉(zhuǎn)的穩(wěn)定性和可靠性取決于密封面氣膜剛度大小，無論是工藝參數(shù)還是螺旋槽構(gòu)造參數(shù)對(duì)密封性能的影響，都主要表達(dá)在對(duì)氣膜剛度的影響，氣膜剛度越大，密封穩(wěn)定性越好。我公司在思索氣膜剛度的同時(shí)，也思索了密封的走漏量，即密封應(yīng)具有最大的剛漏比。其物理意義是密封既具有較大的剛度又具有較小的走漏量。只需具有最大剛漏比和較大氣膜剛度的干氣密封才干保證密封長(zhǎng)周期、穩(wěn)定、理想地運(yùn)轉(zhuǎn)。1/12/202460影響氣膜剛度的螺旋槽的構(gòu)造參數(shù)主要有槽深、螺旋角、槽數(shù)、槽寬與堰寬比、槽長(zhǎng)與壩長(zhǎng)比等，需用公用軟件進(jìn)展優(yōu)化設(shè)計(jì)。而影響氣膜剛度的工藝參數(shù)主要有以下幾類：1.緩沖氣粘度密封氣粘度的大小對(duì)氣膜剛度的影響比較大，粘度越大、動(dòng)壓效應(yīng)越強(qiáng)、氣膜剛度也就越大。1/12/2024612.密封氣溫度在不同溫度下，氣體的粘度是不一樣的；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(dòng)壓效應(yīng)越強(qiáng)、氣膜剛度越大。在理想形狀下〔即不思索密封加工精度和安裝精度的影響〕，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，因此干氣密封特別適宜高速運(yùn)轉(zhuǎn)下運(yùn)用。1/12/2024624.密封端面的直徑大小在同一轉(zhuǎn)速下，密封直徑越大線速度越高，氣膜剛度越大。5.緩沖氣的壓力緩沖氣壓力對(duì)氣膜剛度的影響較小，普通來說，壓力越高，氣膜剛度略有增大。1/12/202463五、干氣密封控制系統(tǒng)為了保證干氣密封運(yùn)轉(zhuǎn)的可靠性，每套干氣密封都有與之相匹配的監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)，使得密封任務(wù)在最正確設(shè)計(jì)形狀，當(dāng)密封失效時(shí)系統(tǒng)能及時(shí)報(bào)警，有利于維修工人以最快速度處置現(xiàn)場(chǎng)事故。下面以典型的串聯(lián)式干氣密封系統(tǒng)為例做簡(jiǎn)單引見。1/12/202464以下圖為該系統(tǒng)表示簡(jiǎn)圖。該密封正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)是由機(jī)組出口端引出一股氣，經(jīng)過兩級(jí)過濾器〔過濾精度3μm〕后成為枯燥、干凈的氣體作為干氣密封的緩沖氣進(jìn)入密封腔?？刂破鋲毫ι愿哂谡＿\(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的參考?xì)夤芄に嚉鈮毫Α餐ǔ?0KPa〕，其作用是阻撓未凈化工藝氣中的粉塵、凝縮油等雜質(zhì)進(jìn)入密封端面對(duì)干氣密封的正常任務(wù)產(chǎn)生不利的影響。1/12/202465系統(tǒng)由一差壓變送器丈量緩沖氣與參考?xì)庵g的差壓，信號(hào)經(jīng)過電氣轉(zhuǎn)換控制安裝在緩沖氣入口處的氣動(dòng)薄膜調(diào)理閥，以調(diào)理緩沖氣的入口壓力使其維持與參考?xì)獾暮愣▔翰?。進(jìn)入密封腔的緩沖氣的絕大部分經(jīng)過梳齒密封回到工藝氣內(nèi)。剩余的一小部分經(jīng)過第一級(jí)干氣密封的端面漏出，稱為一級(jí)走漏氣。當(dāng)中的大部分被引入火炬平安的熄滅掉。1/12/2024661/12/202467第二級(jí)干氣密封作為輔助平安密封，雖然不接受介質(zhì)的壓力，但需求在適當(dāng)?shù)膲翰钕露嗣娌趴蓸?gòu)成穩(wěn)定的氣膜而長(zhǎng)期理想的運(yùn)轉(zhuǎn)，系統(tǒng)經(jīng)過在一級(jí)走漏氣出口端設(shè)置節(jié)流閥，調(diào)整閥門孔徑使其產(chǎn)生約適當(dāng)?shù)谋硥簛頋M足要求。節(jié)流閥同時(shí)還起到一級(jí)密封失效時(shí)限制走漏量的作用。另引一路氮?dú)鉃楦綦x氣，經(jīng)過濾器、減壓閥后引入后置的梳齒阻隔密封中間?？刂破鋲毫ι愿哂谳S承箱油壓〔通常為大氣壓〕，構(gòu)成一個(gè)性能可靠的阻塞密封系統(tǒng)?？杀ＷC軸承箱中的光滑油不進(jìn)入干氣密封，也可防止剩余的工藝氣進(jìn)入軸承區(qū)域污染光滑油。隔離氣的一部分進(jìn)入軸承箱，另一部分與一級(jí)走漏氣中剩余的極少量未被熄滅的工藝氣混合，稱為二級(jí)走漏氣?？勺鳛閷?duì)環(huán)境無害的氣體引入平安場(chǎng)所排放。1/12/202468判別密封能否正常任務(wù)主要經(jīng)過對(duì)一級(jí)走漏氣的監(jiān)測(cè)來進(jìn)展。一級(jí)干氣密封如出現(xiàn)異常，壓力和流量會(huì)明顯增大。如到達(dá)設(shè)定的高報(bào)警值，會(huì)經(jīng)過壓力變送器傳至控制室，發(fā)出報(bào)警信號(hào)，提示操作人員檢查控制系統(tǒng)壓力能否在設(shè)計(jì)范圍。當(dāng)氣體走漏量到達(dá)高高報(bào)警值時(shí)，闡明干氣密封曾經(jīng)失效，系統(tǒng)連鎖停車，保證設(shè)備不受損壞。1/12/202469六、干氣密封安裝本卷須知干氣密封屬于高度精細(xì)的零件，對(duì)安裝、裝配及運(yùn)用都有其特殊的要求，通常需留意的事項(xiàng)如下：1.非專業(yè)廠家不可隨意分解。〔裝配關(guān)系復(fù)雜，清潔程度要求高，裝配工具特殊，動(dòng)平衡精度高等〕。2.運(yùn)輸,安裝,裝配均需求定位板。3.對(duì)腔體與軸的相對(duì)位置關(guān)系要求高，需提早確認(rèn)相關(guān)尺寸,必要時(shí)加墊片調(diào)整。4.安裝時(shí)需堅(jiān)持轉(zhuǎn)子與機(jī)殼的同軸度，同時(shí)需將轉(zhuǎn)子固定。5.通常先安裝推力盤端,可保證另一端密封安裝位置準(zhǔn)確。6.徹底清潔密封腔及各進(jìn)出氣管，要求高于油管。7.不可用黃油光滑，應(yīng)采用硅脂。8.密封裝入機(jī)組取下定位板后,轉(zhuǎn)子軸向位移不可超越2mm。1/12/202470七、干氣密封任務(wù)時(shí)的維護(hù)干氣密封設(shè)計(jì)的適用范圍較寬，正常情況下不需求維護(hù)。普通應(yīng)每天察看密封走漏量。走漏量如有添加的趨勢(shì)，能夠預(yù)示著密封有失效的能夠。通常應(yīng)留意以下幾點(diǎn)：1.螺旋槽干氣密封是單向旋轉(zhuǎn)的，因此應(yīng)一定防止反向旋轉(zhuǎn)。同時(shí)應(yīng)防止在小于5米/秒的低速下長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)轉(zhuǎn)。這兩種情況均有能夠損壞密封。1/12/2024712.確嚴(yán)密封氣的流量穩(wěn)定。維持密封氣的穩(wěn)定和不延續(xù)是干氣密封正常運(yùn)轉(zhuǎn)的根本條件。3.防止密封的負(fù)壓操作，雙端面密封如出現(xiàn)負(fù)壓在靜壓條件下能導(dǎo)致走漏量的大幅添加，而在動(dòng)壓條件下能導(dǎo)致密封端面的損壞。串聯(lián)式密封那么能夠引起密封被未凈化的工藝氣污染而很快失效。4.隨時(shí)監(jiān)控密封走漏量的變化情況。走漏量的變化直接反映出干氣密封的運(yùn)轉(zhuǎn)形狀。引起走漏量變化的要素很多，如工藝氣的動(dòng)搖、軸竄、喘振、壓力、溫度和速度的變化等。只需不繼續(xù)上升，那么以為密封運(yùn)轉(zhuǎn)正常；但如走漏量出現(xiàn)不斷上升的趨勢(shì)，那么預(yù)示著干氣密封出現(xiàn)了缺點(diǎn)。1/12/2024725.過濾器壓差到達(dá)報(bào)警值時(shí)應(yīng)及時(shí)切換過濾器，并改換濾芯。6.機(jī)組開車時(shí)，必需等待干氣密封控制系統(tǒng)的隔離氣建立起足夠的壓力后才干開啟滑油系統(tǒng)。7.機(jī)組停車時(shí)，必需等待機(jī)組完全停頓運(yùn)轉(zhuǎn)并在滑油系統(tǒng)停頓后10分鐘以上才干封鎖干氣密封控制系統(tǒng)。1/12/202473附：泵用干氣密封的典型構(gòu)造及特點(diǎn)干氣密封目前不僅在離心緊縮機(jī)得到廣泛的運(yùn)用，在離心泵上的運(yùn)用也逐漸增多。對(duì)于不同的工況條件，泵用干氣密封可采用不同的構(gòu)造方式。實(shí)踐運(yùn)用中，主要有兩種構(gòu)造：1．泵用機(jī)械＋干氣組合式密封〔CM1B/1G型〕1/12/2024741/12/202475該密封為介質(zhì)側(cè)機(jī)械密封和大氣側(cè)干氣密封前后串聯(lián)布置的構(gòu)造。第一級(jí)的機(jī)械密封為主密封，第二級(jí)干氣密封是作為平安密封來運(yùn)用的。第一級(jí)機(jī)械密封根本上接受全部的壓差，該密封任務(wù)在泵保送的工藝介質(zhì)中。第二級(jí)干氣密封通常情況在很低的壓差下任務(wù)。由于其摩擦副一直堅(jiān)持在非接觸形狀下運(yùn)轉(zhuǎn)，沒有任何磨損，在一級(jí)機(jī)械密封損壞前可以不斷處于理想的運(yùn)轉(zhuǎn)形狀，故干氣密封是做為平安密封最適宜的型式。1/12/202476根據(jù)介質(zhì)的性質(zhì)及不同的環(huán)保要求，該構(gòu)造還可分成以下兩種方式：第二級(jí)干氣密封的任務(wù)氣體可以來自主密封的氣態(tài)走漏〔PLAN71〕，對(duì)于一些介質(zhì)〔例如部分液態(tài)烴類〕，壓力的釋放會(huì)使其由液相轉(zhuǎn)換為氣相。當(dāng)主密封失效時(shí)，會(huì)導(dǎo)致密封腔體中的壓力升高，使干氣密封自動(dòng)閉合，并以液體光滑方式任務(wù)。密封腔壓力升高,可由從密封腔體引出的一個(gè)壓力開關(guān)探測(cè)到，當(dāng)主密封失效壓力升高至設(shè)定值時(shí)會(huì)引起開關(guān)報(bào)警，操作人員及時(shí)切換至備用泵。這樣逸出到環(huán)境中的介質(zhì)是非常有限的。這種方法的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于它不需求一個(gè)緩沖氣體供應(yīng)系統(tǒng)及火炬條件，是一種非常經(jīng)濟(jì)的處理方案，但它依賴于介質(zhì)的物理特性。1/12/202477當(dāng)環(huán)保要求很高，介質(zhì)氣體易燃、易爆、危險(xiǎn)性大而要求外漏極少時(shí)，第二級(jí)的干氣密封就需外部氣源提供緩沖氣〔PLAN72〕。運(yùn)用緩沖氣的目的是將走漏氣體保送去火炬,同時(shí)引入帶壓的緩沖氣還可相對(duì)降低第一級(jí)機(jī)械密封所接受的壓差，抑制一級(jí)密封的走漏，光滑平安密封。干氣密封在一定的壓力下可以更理想的運(yùn)轉(zhuǎn)，同時(shí)緩沖氣還可對(duì)少量漏出的介質(zhì)氣起到稀釋作用。1/12/2024781/12/202479PLAN72系統(tǒng)見上圖，在普通情況下，用氮?dú)庾鳛榫彌_氣。氮?dú)饨?jīng)過濾、調(diào)壓流量計(jì)、壓力開關(guān)及單向閥后輸入至干氣密封的密封腔內(nèi),少量氮?dú)鈺?huì)從干氣密封的端面漏出(通常＜20Nl/h)。在緩沖氣和機(jī)械密封之間設(shè)置有排放通道，根據(jù)介質(zhì)物理特性的不同，分為向下〔PLAN75〕和向上〔PLAN76〕兩種排放方式。假設(shè)由機(jī)械密封端面走漏的介質(zhì)為不易揮發(fā)的流體，系統(tǒng)采用向下排放的方式〔PLAN75，見以下圖〕。在泵體下方設(shè)置一集液罐搜集走漏物，對(duì)氣、液分別進(jìn)展分別排放，同時(shí)經(jīng)過壓力表及壓力開關(guān)對(duì)密封運(yùn)轉(zhuǎn)形狀進(jìn)展監(jiān)控。1/12/202480假設(shè)由機(jī)械密封端面走漏的介質(zhì)以不會(huì)凝結(jié)的氣相存在，系統(tǒng)那么采用向上排放的方式〔PLAN76，見以下圖〕。將排放的氣體引至火炬或高點(diǎn)放空，同時(shí)經(jīng)過壓力表及壓力開關(guān)對(duì)密封運(yùn)轉(zhuǎn)形狀進(jìn)展監(jiān)控。1/12/2024811/12/202482在泵腔尺寸允許的情況下，可在第一級(jí)機(jī)械密封與第二級(jí)干氣密封之間加襯套或梳齒密封節(jié)流。一方面，該襯套減少了緩沖氣的耗費(fèi)，主密封失效時(shí)可降低介質(zhì)進(jìn)入平安密封的壓力，另一方面，走漏的危險(xiǎn)氣體將被緩沖氣完全帶入一個(gè)封鎖、平安的系統(tǒng)如火炬。機(jī)械＋干氣組合式密封構(gòu)造與普通串聯(lián)機(jī)械密封相比，有以下顯著優(yōu)點(diǎn)：延伸了主密封的壽命一級(jí)機(jī)械密封出現(xiàn)允許范圍內(nèi)的微量走漏是很正常的，微量走漏會(huì)很快使二級(jí)1/12/202483機(jī)械密封封液系統(tǒng)的壓力升高，導(dǎo)致密封未失效而需停車檢修。為了防止這種情況，有些廠家采用很高的密封端面比壓來減小主密封的走漏量，由于揮發(fā)性介質(zhì)的光滑性很差，主密封的磨損很快，壽命提高非常有限。干氣密封做平安密封就能很好地處理這個(gè)問題,一級(jí)機(jī)械密封的微量走漏可經(jīng)過二級(jí)干氣密封保送到火炬系統(tǒng)，且一級(jí)機(jī)械密封的微量走漏導(dǎo)致二級(jí)干氣密封腔壓力的升高會(huì)抑制機(jī)械密封端面的汽化，又減少了機(jī)械密封的走漏，延伸了主密封的壽命。我們?yōu)槊蚁┨峁┑倪@種干氣密封將其壽命由普通串聯(lián)密封四個(gè)月提高到了兩年。1/12/202484大大提高了密封系統(tǒng)的平安性普通串聯(lián)密封的平安密封與主密封處于同時(shí)磨損形狀，且主密封走漏出的介質(zhì)在第二級(jí)密封腔內(nèi)汽化，使第二級(jí)密封常在汽、液相混的形狀下任務(wù)，這樣就使二級(jí)密封的壽命縮短，當(dāng)主密封失效時(shí)平安密封的情況經(jīng)常也難以樂觀，甚至先于主密封失效，從而導(dǎo)致事故。干氣密封平常處于非接觸無磨損形狀，其壽命是機(jī)械密封的很多倍，對(duì)于提高系統(tǒng)平安性的意義不言而喻。1/12/202485杰出的環(huán)保性普通的串聯(lián)式機(jī)械密封，介質(zhì)經(jīng)過主密封端面漏出后進(jìn)入封液，經(jīng)平安密封端面走漏的封液必然含有部分工藝介質(zhì)，在主密封走漏加大甚至失效時(shí)介質(zhì)的現(xiàn)場(chǎng)外泄不可防止。而采用干氣密封后，正常情況下介質(zhì)的走漏均被引至火炬或集液罐，而完全杜絕了介質(zhì)向現(xiàn)場(chǎng)的走漏。其突出的環(huán)保性使很多用戶選用該型式的主要根據(jù)。1/12/202486降低維護(hù)頻次，經(jīng)濟(jì)適用性好由于壽命的提高和密封驅(qū)動(dòng)功率的減小，氣體控制系統(tǒng)的制造本錢也低于封液系統(tǒng)，故其經(jīng)濟(jì)性遠(yuǎn)優(yōu)于普通串聯(lián)密封。1/12/2024872．雙端面干氣密封〔CM1GD型〕雙端面泵用干氣密封相當(dāng)于面對(duì)面布置的兩套單端面密封〔見以下圖〕，有時(shí)受軸向尺寸的限制兩套密封可共用一個(gè)動(dòng)環(huán)。它適用于沒有火炬條件，允許少量緩沖氣進(jìn)入工藝介質(zhì)中的情況。1/12/2024881/12/2024891/12/202490雙端面干氣密封其介質(zhì)側(cè)密封是主密封，大氣側(cè)密封用來密封緩沖氣，當(dāng)介質(zhì)壓力驟升或氣源壓力驟減導(dǎo)致主密封損壞時(shí)，它又起到平安密封的作用。雙端面泵用干氣密封必需求有外部氣源提供的緩沖