博格曼公司干气密封

Lowest temperature: -170 °C Atlas Copco compander, LNG reliquefaction process
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OEM厂商
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带有中间迷宫密封的串联 干气密封结构
详细技术说明
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压缩机干气密封基本结构
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干气密封的优势
•低能量消耗 能耗低于1KW
•无磨损 干气密封为非接触密封（端面分离的间隙大约为3－5 µm）
挤出
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PTFE 收缩
博格曼干气密封
气体辅助系统 SMS
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3个主要的功能: 过滤缓冲气体 调解缓冲气体 监控密封的运行情况
简单而方便的操作 无需特别的维护和保养
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PDCV
Discharge or a higher stage of the compressor max.100°C
为了防止油从轴承侧进入到干气密封造成工艺气体污染，集装 密封提供一个第三级隔离密封。
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带有中间迷宫密封的串联干气密封结构说明
•反向旋转 在应用博格曼干气密封为单向V形槽时，反向应被避免。
•空气静态启离 对于单向V形槽，端面启离出现在压力大约为 5bar 时。
•空气动态启离 对于单向V形槽，由于槽的顺时针或逆时针起泵送作用，因此
流量计 (可选)
P 密封 > P 平衡
压差△p = P 密封 - P 平衡 = 0.3 Barg (最小)
密封气 – 压力控制
示例: P 吸气 : 20 barg，40 ℃ P 排气 : 40 barg，70 ℃ P 平衡 : 20 barg P 密封 : 20.3 barg，70 ℃ FI-1&FI-2 处流量 = 一级密封泄漏量 ( 20.3 barg&70 ℃)
密封气 – 流量控制
n 球阀或针阀调节流量 n FI – 流量计监测密封气流量
FI-1
FI-2
调节流量控制阀
保证迷宫处气流速度至少 5m/s
PI-1
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PDI
显示/开关/远传
来自压缩机出口气体/外供气体
密封气 – 流量控制
示例: P 吸气 : 20 barg，40 ℃ P 排气 : 40 barg，70 ℃ P 平衡 : 20 barg P 密封 : 20.3 barg，70 ℃ FI-1&FI-2 流量 = 一级密封泄漏量 ( 20.3 barg&70 ℃)
+ 通过压缩机迷宫的泄漏量 ( 20.3 barg ( 0.3 bar 压差) & 70 ℃，9000 rpm )
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P 平衡
9000 rpm
P 密封
FI-1 P 吸气
FI-2 P 排气
PI-1
P 密封
流量计 (可选)
P 密封 > P 平衡
压差△p = P 密封 - P 平衡 = 0.3 Barg (最小)
保持机内迷宫间隙最大时最小气流速度为 5 m/s。 ( 流量控制 )
压力与流量的组合控制 ( 压力控制 + 流量控制 )
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密封气 – 压力控制
取自压缩机平衡管
PDIT
差压远传
取自密封气进气管
差压控制器 - DCS
差压控制阀
从过滤器来的密封气
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P 平衡
P 密封 FI-1
PI-1
P 密封 FI-2
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密封气－质量
• 密封气过滤 – 小于 3um (过滤)
• 温度应至少高于露点温度10℃以上 ( 保温 / 蒸汽伴热 或 电加热)
• 密封气无液 ( 凝聚式或Knockout 预处理过滤器 )
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密封气－控制
防止未过滤的气体进入密封腔
保持与平衡管的压差在 0.3 bar g 以上。 ( 压力控制 )
•不需要密封油系统 无油污染
•减少气体泄漏
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博格曼干气密封DGS 独有的特性
•端面槽形技术 博格曼制造为一个创意性可变式槽深，可再生的开式槽，在
瞬变的情况下，可提供更好的性能。
单向V 形槽
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单向V形槽的压力形状 在 p =o
•可用单向的V形槽和双向的U形槽 无论是工况要求，还是用户的选择方便的需求，
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References
Biggest shaft size: 350 mm GE LNG refrigerant compressor
Highest speed:
45633 rpm
MAN Turbo Integrally geared compressor
Highest pressure: 220...300 bar Siemens Natural gas storage compressor
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一级泄漏 / 放空
n 一级泄漏到火炬 n FI-4 & 5, 一级密封泄漏量 n RO- 在排放线产生背压 n PI-5 & 6, 压力显示，监测一级泄漏压力
高高联锁
高报 PT-1
PI-5
到火炬
H
FI-4
L RO
P 泄漏
n PT-1 &2，压力远传，提供 4 ～ 20 mA 信号到 DCS.
n 泄漏高报警 n 泄漏高高报，压缩机联锁
+ 通过压缩机迷宫的泄漏量 ( 流向机内的平均气流速度不小于 5 m/s)
P 平衡
9000 rpm
P 密封
FI-1
FI-2
P 吸气 P 排气
P 密封
P 密封 > P 平衡
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密封气 – 流量控制
P 平衡
• 保持充足的密封气流量。
• 保持正压以防压缩机腔体内未过滤的 工艺气体流向密封腔
P 密封
FI-1 P 吸气
FI-2 P 排气
P 密封
必须保持足够的密封气压力，确保压缩机工 作时通过最小间隙处向机内的平均气流速度 不小于 5m/s，以防止工艺气向外的扩散。
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P 密封 > P 平衡
密封气 – 压力 & 流量控制
取自压缩机平衡管
PDIT
差压远传
取自密封气进气管
差压调节器 - DCS
差压调节阀
P 平衡
P 密封
沟槽或对表面处理。
Brugmann
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动环的扭矩传递
扭矩传递和调心： • 在动环内径倾斜的缠绕弹簧。
• 在动环背部和杯型槽的立式 墙之间的支承面，围绕着动环。
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动环的扭矩传递
力
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公差带 弹簧
未加载 正常加载 最大加载 加载 %
•使用者友好的设计 为了用户安装容易，博格曼已开发出一个调中密封
端面启离大约出现在圆周转速为 0.6m/s 时。
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普通密封辅助元件劣势
在高压密封中的辅助 密封元件必须避免的难 题，如：
l 挤出 l 降压爆裂 l 低温 l 耐化学腐蚀
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先进的密封辅助元件
对于高压工况, 博格曼辅助密封不仅仅是PTFE元件。
我们用一个PTFE与碳化钨的组合材料制成的辅助密封，在轴套上安 装动态密封元件的区域和支撑/抗挤出环均为碳化钨材料。
博格曼都可以提供用于单向和双向旋转的DGS。
单向 V型槽
气体进入
双向 U 型槽
槽深变化 （三维槽）
开放式, 最大槽深与外径有关
机械加工方式 光滑弧线
气体进入
GAS
可维修、重复加工
增压效果好
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脱开(lift -off)——与压力、速度的关系
5 bar
压力
接触
0 bar 0 m/s
10
脱开
速度
0,6 to 1,2 m/s
单向槽的形状比较
Burgmann
带斜度的三维 V型槽
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•高级的端面材料技术 博格曼开发的动、静环材料组对，在整个操作区，提供完
善的特性和高的可靠性。 -博格曼Байду номын сангаас气密封的动静环，仅用碳化硅---钻石面碳化硅。
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密封面优点
允许启动/停机时的短暂干运行 è 密封面有坚硬的钻石面涂层
P 火炬
P 泄漏 > P 火炬
H
FI-5 H L
高高联锁 高报
RO
PI-6 PT-2
P 泄漏
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一级泄漏控制
流量计： n 测量正常流量 n 监测密封流量 n 流量高 / 低报警
限流孔板： n 根据正常泄漏量确定孔板尺寸 n 当泄漏量快速增长时产生背压
压力远传： n 密封泄漏较大时高报 n 密封失效时高高报联锁
博格曼公司干气密封
Milestones
1986 1988 1989 1992 2019 2019
2019 2019 2019
Start of DGS-Development at Burgmann First Reference First bidirectional DGS Hard / Hard Face materials (DLC-coating) Non-Elastomer PDGS (200 bar) Non-Elastomer PDGS (350 bar) Non-Elastomer PDGS (-170°C) Non-Elastomer PDGS (450 bar) Non-Elastomer PDGS (550 bar) Largest bidirectional PDGS (shaft 355 mm)
FIS L
FO
Filter unit
_______ _______ _______ _______ _______ _______
FI optional
PIS L
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Michael Sattler, Dry Gas Seal Division, 07/2019
密封气－来源 • 压缩机出口气体 • 压缩机段间气体 • 外部气体
1、 由于它们非常高的弹性模量如：（360~420KN/mm）受高压的时 候，两个端面的变形保持在最小。
现在的设计，已经能保证维持压力的能力超过450bar。 2、 由于碳化硅良好的热传导，在静环前后之间的温度梯度几乎被 消除。
在端面间温度的增加的影响下，端面之间间隙外形无变化。
3、 与碳石墨相比，碳化硅是一个无气孔且致密的材料。 水蒸汽不能被吸收，也不能渗入材料内。
系统，它组装为一个集装式密封安装到压缩机上，不用 任何特殊的工具。
Burgmann
O型圈定心
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带有中间迷宫密封的串联干气密封结构说明
•集装式 干气密封被组装为集装式，以便能象一个完整的集装单元一
样被安装和拆卸。正常安装时，不用夹具和特殊工具，且拆卸容易。 •安全可靠性
串联式干气密封可看作是两套干气密封按照相同的方向首尾相 连而构成的。第一级（主密封）密封承担全部负荷，而另外一级作 为备用密封不承受或承受小部分压力降，当主密封失效时，第二级 密封可以起到辅助安全密封的作用，可保证工艺介质不大量向大气 泄漏。 。
FI-1
FI-2
流量调节阀
P 密封
PI-1
P 密封> P 平衡 △p = P 密封- P 平衡
= 0.5 to 0.7 Barg
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密封气 – 监测
流量显示 监测密封气流量 试车过程中可以采用
差压报警（低报） 当密封气压力降低时报警
差压报警（高报） 监测密封气过滤器或凝聚式预处理过滤器
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高高联锁 高报 PT-1
到火炬
H
FI-4
L
止回阀： n 防止
反压 n 确保
PDIS H
Flare
N2
Vent
N2/Air
PCV optional
Filter unit
_______ _______ _______ _______ _______ _______
FIS L
FO PI
PIS H
_______ _______ _______ _______ _______ _______
可选 压力显示－ 密封气供气压力 & PDCV后压力 温度显示－ 密封气温度
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一级泄漏 / 放空
• 在所有工况下，包括密封失效，以一种安全和可接受的方 式来处理密封气的泄漏。
• 保持高于火炬线的正压力。 • 防止从火炬线来的反压。 • 监测一级密封的运行状态。 • 在密封失效时产生停车信号。
极好的耐化学腐蚀性能 è 无压烧结碳化硅，不含金属基
不易变形性能 è 热膨胀因素小(4x10-6/K).
离心力小 高硬度 热应力小
è 材料密度小 (3,1 kg/dm³) è 弹性模量较大 (420 GPa) è 热导系数大 (100-125 W/mK)
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密封面材料数据表
材料密度 (kg/dm³) 弹性模量 (GPa) 热导性(W/mK) 热膨胀系数 10-6/K).
碳化硅模型环制造出来，材料的残余应力没有或可被忽略，而 碳石墨加工后有残余压力。
使用碳化硅环作端面的益处是：
---用做备件或在集装式备件中 ---长期储存保持平坦不变形。 ---此外在没有任何检查和保证的情况下，它们能被安装，DGS将 带着它具有创意的特性进行操作。
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•动环的扭矩传递 博格曼用一可靠的系统，这个系统中就是在动环上不用开各种
浸锑 石墨
WC SiC Si3N4 软材料 (Ni) （Q1）
2..2,5 14,5 3,1 3,26 7..9
20..40 600 420 350 200-220
7..12
80 100...12 30 5
15-25
4..5 4,8
4
2,1 10-20
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端面材料组对
硬对硬组对
喷有钻石涂层硬对硬端面组对带来如下利益：