干气密封基本原理及常见故障分析及应对措施41页PPT
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干气密封问题分析及处理措施解析
维护过程主要为干气密封的现场整体更换 过程。
2020年10月23日星期五
3.1 开车注意事项
❖ 在开油循环之前，必须将隔离气通上，以保证油不 进如干气密封。
❖ 投密封气顺序，依次为隔离气、二级密封气、一级 密封气 。
❖ 针对103J待缸体压力达2.7MPa以上后方可对机组 进行盘车（建议手动盘车），以保护干气密封。
2020年10月23日星期五
图4 串联式干气密封结构示意图
一级密封气
一级放空 二级密封气
二级放空
2020年10月23日星期五
2.1 一级密封工作原理
一级密封也叫主密封，当机组达到一定工作转速时， 密封气沿动环槽进入动静环之间形成刚度较强的气膜，从 而阻止工艺气的泄漏。
在机组未达到最低工作转速时，一级密封气用 8.1MPa的氮气做密封气源。当机组达到最低工作转速 后，从机组出口端引出的工艺气体（压力超过8.1MPa） 经过滤、调压后作为其密封气源，其少量泄漏气送火炬燃 烧（因含少量合成气），一级密封气源多数进入压缩机缸 体内部，作为机组工艺气循环。
❖ 当机组达到最低工作转速时，需将一级密封气切换 为出口工艺气 。
2020年10月23日星期五
3.2 停车注意事项
❖ 当机组出口压力低于8.1MPa（机组达最低工作转速） 时，需将一级密封气切换为高压氮气。
题导致干气密封失效，但产生的弹簧力不够均匀，一 旦失效将导致整个干气密封失效。 ❖ 多弹簧
产生的弹簧力较均匀，更稳定，且一个弹簧失效 还有其他弹簧起到保护作用，但安装不方便。 ❖ 目前多弹簧使用范围较广
2020年10月23日星期五
1.3 动静环材质配合
❖硬对硬配合，动环为碳化硅，静环为碳化硅 并经表面涂覆DLC处理，以FLOWSERVE 制造厂为代表。
2020年10月23日星期五
3.1 开车注意事项
❖ 在开油循环之前，必须将隔离气通上，以保证油不 进如干气密封。
❖ 投密封气顺序，依次为隔离气、二级密封气、一级 密封气 。
❖ 针对103J待缸体压力达2.7MPa以上后方可对机组 进行盘车（建议手动盘车），以保护干气密封。
2020年10月23日星期五
图4 串联式干气密封结构示意图
一级密封气
一级放空 二级密封气
二级放空
2020年10月23日星期五
2.1 一级密封工作原理
一级密封也叫主密封，当机组达到一定工作转速时， 密封气沿动环槽进入动静环之间形成刚度较强的气膜，从 而阻止工艺气的泄漏。
在机组未达到最低工作转速时，一级密封气用 8.1MPa的氮气做密封气源。当机组达到最低工作转速 后，从机组出口端引出的工艺气体（压力超过8.1MPa） 经过滤、调压后作为其密封气源，其少量泄漏气送火炬燃 烧（因含少量合成气），一级密封气源多数进入压缩机缸 体内部，作为机组工艺气循环。
❖ 当机组达到最低工作转速时，需将一级密封气切换 为出口工艺气 。
2020年10月23日星期五
3.2 停车注意事项
❖ 当机组出口压力低于8.1MPa（机组达最低工作转速） 时，需将一级密封气切换为高压氮气。
题导致干气密封失效，但产生的弹簧力不够均匀，一 旦失效将导致整个干气密封失效。 ❖ 多弹簧
产生的弹簧力较均匀，更稳定，且一个弹簧失效 还有其他弹簧起到保护作用，但安装不方便。 ❖ 目前多弹簧使用范围较广
2020年10月23日星期五
1.3 动静环材质配合
❖硬对硬配合，动环为碳化硅，静环为碳化硅 并经表面涂覆DLC处理，以FLOWSERVE 制造厂为代表。
干气密封泄漏原因分析与解决措施
Ｔ Ｈ ４ ５
分析 ， 并提 出解决措施 。 干气密封
Ｂ
静环
动环
中 图分 类 号
概 述
文献标识码
一
、
大气泄漏 。 外置大气端 （ 轴 承端 ） 的密封型式为碳 环密封 ， 可以避 免轴承箱中的润滑油进入 干气 密封腔 内 ，保证干气密封在洁净 干燥 的环境 下运行 。 干气密封控制监测系统由密封气过滤单元 、 干气密 封泄漏监测单元 、 密封隔离气单 元组成 ， 见图 １ 。 密封气过滤单元是干气密封控制系统的核心 ，氮气经过过
璃纤维床 ， 另包覆 ４ － ６ 层 １ ０ ０目不锈钢布 ， 回装 并焊牢外部过滤 网。 改进取得很好效果 。 主油箱负压可 以达到一 １ ３ ２ ０ ． ２ Ｐ ａ 。 安装经 改进后 的排油烟风机人 口一级油气分离器后 ， 大的液滴被分离并 凝聚沉 降到主油箱 内， 油烟 内其余 的液滴经过 出口分离器二次分 离后 ， 集 聚在 出 口分离器排油液管路排 出， 彻底解决 了 ４台燃气
气分 离器后 ， 解决 了主油箱负压 问题 。但取 消排油烟 风机人 口
一
机组润滑油排空气 系统故障问题 。
四、 结 论
级 油气分 离器后 ，排空 气系统 出 Ｖ Ｉ 管 路二级 油气 分离 器过
负荷 并导致 油气分 离不彻底 ，油 烟 内大 的油滴 未能 完全 分离 而随着油 烟排 出， 在主厂房 顶部排 出管 口附近凝 聚并 滴落 。部 分油 液滴 到了洗涤器 出 口管路 ， 对设备 安全 运行不 利 ， 一段 时
２ ． 千气 密封原理及控制系统
双端 面干气密 封由两组单端 面干气密封组成 ，在两组密封 之间通过 氮气作 阻塞气体形成一个阻塞密封系统 ，氮气 的压力 始终 控制在 比被密 封介质压力 略高 ０ ． ２ ～ ０ ． ３ ＭＰ ａ的水 平 ，使其 在大气 与介质气之 间起 到阻隔作用 ，保证工艺介质气体不会 向
分析 ， 并提 出解决措施 。 干气密封
Ｂ
静环
动环
中 图分 类 号
概 述
文献标识码
一
、
大气泄漏 。 外置大气端 （ 轴 承端 ） 的密封型式为碳 环密封 ， 可以避 免轴承箱中的润滑油进入 干气 密封腔 内 ，保证干气密封在洁净 干燥 的环境 下运行 。 干气密封控制监测系统由密封气过滤单元 、 干气密 封泄漏监测单元 、 密封隔离气单 元组成 ， 见图 １ 。 密封气过滤单元是干气密封控制系统的核心 ，氮气经过过
璃纤维床 ， 另包覆 ４ － ６ 层 １ ０ ０目不锈钢布 ， 回装 并焊牢外部过滤 网。 改进取得很好效果 。 主油箱负压可 以达到一 １ ３ ２ ０ ． ２ Ｐ ａ 。 安装经 改进后 的排油烟风机人 口一级油气分离器后 ， 大的液滴被分离并 凝聚沉 降到主油箱 内， 油烟 内其余 的液滴经过 出口分离器二次分 离后 ， 集 聚在 出 口分离器排油液管路排 出， 彻底解决 了 ４台燃气
气分 离器后 ， 解决 了主油箱负压 问题 。但取 消排油烟 风机人 口
一
机组润滑油排空气 系统故障问题 。
四、 结 论
级 油气分 离器后 ，排空 气系统 出 Ｖ Ｉ 管 路二级 油气 分离 器过
负荷 并导致 油气分 离不彻底 ，油 烟 内大 的油滴 未能 完全 分离 而随着油 烟排 出， 在主厂房 顶部排 出管 口附近凝 聚并 滴落 。部 分油 液滴 到了洗涤器 出 口管路 ， 对设备 安全 运行不 利 ， 一段 时
２ ． 千气 密封原理及控制系统
双端 面干气密 封由两组单端 面干气密封组成 ，在两组密封 之间通过 氮气作 阻塞气体形成一个阻塞密封系统 ，氮气 的压力 始终 控制在 比被密 封介质压力 略高 ０ ． ２ ～ ０ ． ３ ＭＰ ａ的水 平 ，使其 在大气 与介质气之 间起 到阻隔作用 ，保证工艺介质气体不会 向
干气密封基本原理及应用
Pressure [barG]
单向槽与双向槽的比较
单向槽：螺旋槽、V型槽 优点：动压效应强，气膜刚度大，抗外界扰动能力 强。
双向槽：枞树、U型槽、T型槽 优点：可以长时间反转； 缺点：较单向槽动压效应弱，气膜刚度小。 推荐：优先采用单向槽，特殊情况双向槽。
工作原理
FC 闭合力
S
P
弹簧力+流体压力
极低的工艺气泄漏
能承受速度和压力的快速变化
由于非接触的特点，理论上密封 寿命可以认为没有限制
干气密封主要特征
减少新机器的成本 集装式设计易安装，保护关键密封组
件 超过1亿5仟万小时运转经验 已安装1万2千套集装式干气密封
干气密封主要特性
取消了密封油系统 减少了维修费用 节能 防止了油系统的污染
10 6.625 in 密封直径
8 6 4 2
单向螺旋槽 改进型双向螺旋槽
最初的双向螺旋槽 雷列台阶
0
0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 14000 16000
Speed (rpm)
单向螺旋槽 与 改进型双向螺旋槽（ 5.687” ） －泄漏量与压力关系曲线
Leakage [std.l/min]
CSTEDY / CTRANS -功能
输入
压力，温度，转速，气 体组份，材料，槽形， 密封几何形状
输出
密封面间隙，泄漏量， 摩擦，功率，温升，气 膜稳定性
动态密封性能分析
密封直径 162mm 转速 16,110 rpm
压力 0 bar 温度 150 ℃
泄漏量 = 1.5 l/min
5 Microns/ div
New BD vs. UD : Seal Size 5.687"
3干气密封的原理及应用.PPT
上世纪九十年代，国外干气密封快速发展，几乎为离心压缩机标配。取代了传统密封 国外现状：压力接近50MPa，轴径350mm，转速近60000r/min。
90年代初年石油大学顾永泉、王建荣等首先研制和试验了泵入式圆弧槽气体端面密封并获国家专利。
1996年，天津鼎名研制的第一台国产干气密封在巴陵石化成功应用。 2001年，成都一通首台干气密封成功应用于大庆石化化工一厂。 21世纪，国内干气密封技术快速发展，基本取代了进口干气密封，国产化率超过90%。 2008年，国内自主知识产权的首台高压密封在大庆炼油厂成功应用，压力：17.4MPa。 国内现状：压力：17.4MPa，轴径350mm，转速：50000r/min。
成都一通密封有限1公2 司
串联式干气密封-YTG803
与YTG804形特点基本 相当有,如下区别:
➢ 适用于压缩机密封 腔体紧张的场合。
➢ 适用于密封气比较 昂贵，需要回收的 场合。
➢ 典型应用于LNG行 业冷剂压缩机。
2020/9/18
成都一通密封有限1公3 司
隔离密封结构对比
隔离密封——碳环密封
质零泄漏。 ➢ 缺点：会有微量的氮气
进行工艺。
2020/9/18
成都一通密封有限1公1 司
串联式干气密封-YTG804
2020/9/18
➢ 该密封适用于所有输送有 毒、易燃易爆介质的压缩 机。
➢ 压力：负压~高压。 ➢ 优点：安全性、可靠性高，
保证工艺介质不往大气泄 漏，同时氮气不进入工艺 流程。 ➢ 缺点：有少量工艺气损耗， 结构复杂，成本较高。
成都一通密封有限公司
干气密封的原理及应用
2020/9/18
1
离心压缩机轴封常见结构型式
梳齿密封
90年代初年石油大学顾永泉、王建荣等首先研制和试验了泵入式圆弧槽气体端面密封并获国家专利。
1996年，天津鼎名研制的第一台国产干气密封在巴陵石化成功应用。 2001年，成都一通首台干气密封成功应用于大庆石化化工一厂。 21世纪，国内干气密封技术快速发展，基本取代了进口干气密封，国产化率超过90%。 2008年，国内自主知识产权的首台高压密封在大庆炼油厂成功应用，压力：17.4MPa。 国内现状：压力：17.4MPa，轴径350mm，转速：50000r/min。
成都一通密封有限1公2 司
串联式干气密封-YTG803
与YTG804形特点基本 相当有,如下区别:
➢ 适用于压缩机密封 腔体紧张的场合。
➢ 适用于密封气比较 昂贵，需要回收的 场合。
➢ 典型应用于LNG行 业冷剂压缩机。
2020/9/18
成都一通密封有限1公3 司
隔离密封结构对比
隔离密封——碳环密封
质零泄漏。 ➢ 缺点：会有微量的氮气
进行工艺。
2020/9/18
成都一通密封有限1公1 司
串联式干气密封-YTG804
2020/9/18
➢ 该密封适用于所有输送有 毒、易燃易爆介质的压缩 机。
➢ 压力：负压~高压。 ➢ 优点：安全性、可靠性高，
保证工艺介质不往大气泄 漏，同时氮气不进入工艺 流程。 ➢ 缺点：有少量工艺气损耗， 结构复杂，成本较高。
成都一通密封有限公司
干气密封的原理及应用
2020/9/18
1
离心压缩机轴封常见结构型式
梳齿密封
干气密封故障原因分析
干气密封现场失效模式
现场或操作方面：
◆后置隔离密封失效,外侧密封端面进油 ◆开停车处理不当,密封污染 ◆过滤系统失效,密封污染 ◆压缩机前置迷宫失效,密封污染 ◆端面反压 ◆密封供气系统故障(压力中断、带液),引起密封失效
压缩机反转（葫芦岛）
密封损坏案例
过渡盘车造成密封损坏（硬对硬）
密封圈选型错误（晋城）
密封损坏案例
压缩机振动过高（平顶山）
密封损坏案例
压缩机推力瓦装反（唐山）
干气密封失效模式
干气密封现场失效模式
机械方面：
◆单向槽旋向装反或密封反转 ◆低速盘车端面磨损 ◆压缩机振动过高造成密封失效 ◆压缩机平衡系统故障,高压端密封腔压力上升引起失效
串联式密封控制系统
外部气体
过滤器
FO
工艺气体
FI FI
工艺气体
PI FO
FI
FI FI
PCV
过滤后的氮气
FO
隔离气过滤器
过滤后的工艺气体
PI FO FI
工艺气去火炬
火炬 放空
氮气去大气
串联式密封典型故障分析
火炬线流量高 常见原因
◆一级密封磨损或失效 ◆二级密封压力增加或进气量增大 ◆一级密封副密封圈不追随（卡滞） ◆密封端面带液 ◆一级密封腔和火炬腔相通（如密封圈老化或损坏）
干气密封
故障分析及案例
2020年5月7日
目录
干气密封本体 干气密封控制系统 干气密封安装调试 干气密封操作运行维护 干气密封故障分析及案例
双端面干气密封故障分析
双端面密封
要求主密封N2 压力高于工艺气压力2 bar 以上
轴承
工艺气
用于有毒或含颗粒的工艺气和压缩机入口压力低的情况
干气密封原理及使用课件
干气密封原理及使用课件
$number {01}
目录
• 干气密封原理介绍 • 干气密封系统的组成 • 干气密封的安装与调试 • 干气密封的维护与保养 • 干气密封的发展趋势与展望 • 实际应用案例分析
01
干气密封原理介绍
干气密封工作原理
干气密封工作原理主要是通过旋转轴的动环与静止环之间的 接触面形成流体动压效应，产生流体摩擦力，将旋转轴与静 止环紧紧地粘合在一起，从而实现密封效果。
多元化领域应用
从石油化工向制药、食品、电子 等领域拓展。
跨国合作与交流
加强国际合作与交流，共同推动 干气密封技术的发展和应用。
未来发展方向与挑战
绿色环保
研发低摩擦、低泄漏、低能耗的干气密封技术， 满足绿色环保要求。
高性能标准
制定更高性能的干气密封标准，提升密封性能和 可靠性。
技术人才培养
加强干气密封技术人才的培养和引进，为产业发 展提供人才保障。
轴套通常安装在轴上，用于保护轴 面并传递扭矩。
03
干气密封的安装与调试
安装步骤
准备工作
确保所有工具和材料齐全，检查 干气密封的型号和规格是否正确 。
安装密封圈
将密封圈放置在密封槽内，确保 密封圈没有扭曲或损坏。
清洁密封面
使用专用的清洗剂清洁密封面， 确保没有杂质和油渍。
安装密封盖
将密封盖与旋转轴或静态环连接 ，确保连接处没有泄漏。
05
干气密封的发展趋势与展望
技术创新与改进
材料优化
采用新型材料和涂层技术，提高 密封性能和使用寿命。
结构设计革新
改进密封端面和流体通道设计，降 低泄漏率，提高稳定性和可靠性。
智能监控与诊断
引入传感器和智能化技术，实时监 测密封性能并进行故障预警和诊断 。
$number {01}
目录
• 干气密封原理介绍 • 干气密封系统的组成 • 干气密封的安装与调试 • 干气密封的维护与保养 • 干气密封的发展趋势与展望 • 实际应用案例分析
01
干气密封原理介绍
干气密封工作原理
干气密封工作原理主要是通过旋转轴的动环与静止环之间的 接触面形成流体动压效应，产生流体摩擦力，将旋转轴与静 止环紧紧地粘合在一起，从而实现密封效果。
多元化领域应用
从石油化工向制药、食品、电子 等领域拓展。
跨国合作与交流
加强国际合作与交流，共同推动 干气密封技术的发展和应用。
未来发展方向与挑战
绿色环保
研发低摩擦、低泄漏、低能耗的干气密封技术， 满足绿色环保要求。
高性能标准
制定更高性能的干气密封标准，提升密封性能和 可靠性。
技术人才培养
加强干气密封技术人才的培养和引进，为产业发 展提供人才保障。
轴套通常安装在轴上，用于保护轴 面并传递扭矩。
03
干气密封的安装与调试
安装步骤
准备工作
确保所有工具和材料齐全，检查 干气密封的型号和规格是否正确 。
安装密封圈
将密封圈放置在密封槽内，确保 密封圈没有扭曲或损坏。
清洁密封面
使用专用的清洗剂清洁密封面， 确保没有杂质和油渍。
安装密封盖
将密封盖与旋转轴或静态环连接 ，确保连接处没有泄漏。
05
干气密封的发展趋势与展望
技术创新与改进
材料优化
采用新型材料和涂层技术，提高 密封性能和使用寿命。
结构设计革新
改进密封端面和流体通道设计，降 低泄漏率，提高稳定性和可靠性。
智能监控与诊断
引入传感器和智能化技术，实时监 测密封性能并进行故障预警和诊断 。
《干气密封系统培训》课件
03
04
基础制作
根据技术图纸，制作或检查设 备基础，确保稳定支撑。
部件组装
按照系统设计，组装干气密封 系统的各个部件。
管线连接
正确连接所有管线，确保密封 性和流体流动的顺畅。
检查与调整
在完成安装后，进行详细检查 ，并进行必要的调整。
调试与测试
初步检查
对已安装的干气密封系统进行 初步检查，确保所有部件正常
控制系统
控制系统组成
干气密封系统的控制系统主要包括压力控制系统、温度控制系统和泄漏检测系统等。这些系统通过传感器和控制 器相互连接，实现对整个密封系统的监控和控制。
控制系统的作用
控制系统的作用是确保干气密封系统的正常运行和安全性。它能够实时监测系统的压力、温度和泄漏情况，并根 据实际情况进行调整和控制，以保持系统的稳定性和可靠性。同时，控制系统还能够对异常情况进行报警和自动 处理，防止事故的发生。
案例二：某石油公司的干气密封系统故障处理
总结词：故障排除
详细描述：某石油公司使用的干气密封系统在运行过程中出现了异常声音和振动。经过初步检查，发现是机械密封件出现了 磨损。为了尽快恢复系统的正常运行，采取了紧急措施，对磨损的密封件进行了更换。同时，对系统进行了全面检查，确保 其他部件的正常运行。经过一系列的维修和调试，系统恢复了正常的运行状态，没有对生产造成影响。
定期对干气密封系统进行 校准，确保设备性能稳定 。
故障排除与修复
故障诊断
通过观察、听诊、触诊等 方法，判断干气密封系统 故障原因。
修复措施
根据故障诊断结果，采取 相应的修复措施，如更换 密封元件、调整设备参数 等。
预防措施
针对故障原因，采取预防 措施，防止类似故障再次 发生。
干气密封原理及使用课件
★ 省去了庞大的密封油系统，降低了成本； ★ 操作简单，可靠性高； ★ 运行费用和维修费用较低，占地面积小； ★ 结构复杂，技术难度大，要求制造和安 装精度高，气源清洁度高。
5/9/2020
6
三、干气密封技术基本结构原理
一般来讲，典型的干气密封结构包含有静环、动 环组件（旋转环）、副密封O形圈、静密封、弹簧和 弹簧座（腔体）等零部件。静环位于不锈钢弹簧座 内，用副密封O形圈密封。弹簧在密封无负荷状态下 使静环与固定在转子上的动环组件配合，如下图所 示
1. 密封油站费用高； 2. 操作麻烦； 3. 运行费用高； 4. 可靠性差。
5/9/2020
3
干气密封是20世纪60年代末期在气体动压轴承
的基础上通过对机械密封进行根本性改进发展起来 的一种新非接触式密封，实际上主要就是通过在机 械密封动环上增开了动压槽以及随之相应设置了辅 助系统而实现密封端面的非接触运行。英国的约翰 克兰公司于上世纪70年代末期率先将干气密封应用
到海洋平台的气体输送设备上并获得成功。干气密 封最初是为解决高速离心式压缩机轴端密封问题而 出现的，由于密封非接触式运行，因此密封摩擦副 材料基本不受PV值的限制，特别适合做为高速高压
设备的轴端密封。目前诸多大型离心式压缩机轴封 均采用了干气密封技术。我部门的大型机组也选用 了此技术。
5/9/2020
气体压力和弹簧力产生的闭合压力与气体膜的开启压 力相等时，便建立了稳定的平衡间隙。
5/9/2020
13Biblioteka 5/9/202014
在正常情况下，密封的闭合力等于开启力。当受到外 来干扰（如工艺或操作波动），气膜厚度变小，则气 体的粘性剪力增大，螺旋槽产生的流体动压效应增强， 促使气膜压力增大，开启力随之增大，为保持力平衡 密封恢复到原来的间隙；反之，密封受到干扰气膜厚 度增大，则螺旋槽产生的动压效应减弱，气膜压力减 小，开启力变小，密封恢复到原来的间隙。因此，只 要在设计范围内，当外来干扰消除后，密封总能恢复 到设计的工作间隙，即干气密封具有自我调节的功能 而保证运行稳定可靠。
5/9/2020
6
三、干气密封技术基本结构原理
一般来讲，典型的干气密封结构包含有静环、动 环组件（旋转环）、副密封O形圈、静密封、弹簧和 弹簧座（腔体）等零部件。静环位于不锈钢弹簧座 内，用副密封O形圈密封。弹簧在密封无负荷状态下 使静环与固定在转子上的动环组件配合，如下图所 示
1. 密封油站费用高； 2. 操作麻烦； 3. 运行费用高； 4. 可靠性差。
5/9/2020
3
干气密封是20世纪60年代末期在气体动压轴承
的基础上通过对机械密封进行根本性改进发展起来 的一种新非接触式密封，实际上主要就是通过在机 械密封动环上增开了动压槽以及随之相应设置了辅 助系统而实现密封端面的非接触运行。英国的约翰 克兰公司于上世纪70年代末期率先将干气密封应用
到海洋平台的气体输送设备上并获得成功。干气密 封最初是为解决高速离心式压缩机轴端密封问题而 出现的，由于密封非接触式运行，因此密封摩擦副 材料基本不受PV值的限制，特别适合做为高速高压
设备的轴端密封。目前诸多大型离心式压缩机轴封 均采用了干气密封技术。我部门的大型机组也选用 了此技术。
5/9/2020
气体压力和弹簧力产生的闭合压力与气体膜的开启压 力相等时，便建立了稳定的平衡间隙。
5/9/2020
13Biblioteka 5/9/202014
在正常情况下，密封的闭合力等于开启力。当受到外 来干扰（如工艺或操作波动），气膜厚度变小，则气 体的粘性剪力增大，螺旋槽产生的流体动压效应增强， 促使气膜压力增大，开启力随之增大，为保持力平衡 密封恢复到原来的间隙；反之，密封受到干扰气膜厚 度增大，则螺旋槽产生的动压效应减弱，气膜压力减 小，开启力变小，密封恢复到原来的间隙。因此，只 要在设计范围内，当外来干扰消除后，密封总能恢复 到设计的工作间隙，即干气密封具有自我调节的功能 而保证运行稳定可靠。
离心压缩机干气密封原理与典型故障分析
离心压缩机干气密封原理与典型故障分析一、干气密封基本结构及工作原理1. 干气密封基本结构干气密封是一种气膜润滑的流体动、静压结合型非接触式机械密封。
如图1-1所示，包含有静环、动环组件(动环)、副密封O形圈、静密封、弹簧和弹簧座(腔体)等零部件。
干气密封的结构设计特点为在密封端面上开设动压浅槽,其转动形成的气膜厚和流槽槽深均属微米级,并采用润滑槽、径向密封坝和周向密封堰组成密封和承载部分。
可以说是开面密封和开槽轴承的结合。
干气密封动压槽有单旋向和双旋向，一般单旋向为螺旋槽，双旋向常见有T型槽、枞树槽和U型槽。
如图所示，单旋向螺旋槽干气密封不能反转，反转则产生负气膜反力，导致密封端面压紧，致密封损坏失效。
而双旋向枞树槽则无旋向要求，正反转都可以。
单向槽相对于双向槽，具有较大的流体动压能，产生更大的气膜反力和气膜刚度，产生更好的稳定性。
2. 干气密封工作原理如图，对于螺旋槽干气密封，其工作原理是靠流体静压力、弹簧力与流体动压力之间的平衡。
当密封气体注入密封装置时，使动、静环受到流体静压力的作用。
而流体的动压力只是在转动时才产生。
如图1-2所示，当动环随轴转动时，螺旋槽里的气体被剪切从外缘流向中心，产生动压力，而密封堰对气体的流出有抑制作用，使得气体流动受阻，气体压力升高，这一升高的压力将挠性安装的静环与配对动环分开，当气体压力与弹簧力恢复平衡后，维持一最小间隙，形成气膜，膜厚一般为3-5μm，使旋转环和静止环脱离接触，从而端面几乎无磨损，同时密封工艺气体。
3. 干气密封的类型干气密封基本结构类型有单端面密封、串联式密封、带中间迷宫串联式密封和双端面密封。
（1）单端面密封适用于没有危害、允使微量的工艺气泄漏到大气的工况。
如N2压缩机、CO2压缩机、空气压缩机等。
（2）串联式密封适用于允许少量工艺气泄漏到大气的工况。
一般采用两级串联布置方式，一级为主密封，二级为备用密封。
正常工况下，全部或大部分负荷由主密封承担，而二级备用密封不承受或承受小部分的负荷和压力降。
干气密封原理及使用
精选课件 3/3/2021
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后置隔离气的作用：
保证二级密封端面不受压缩机轴承润滑油气 的污染。其中一部分气体通过后置密封内侧梳齿迷 宫与从二级密封端面泄漏的少部分密封气高点放空； 另一部分气体通过后置密封外侧梳齿迷宫经轴承润 滑油放空口放空。
精选课件 3/3/2021
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以产品气压缩机的干气密封系统为例：
气体压力和弹簧力产生的闭合压力与气体膜的开启压 力相等时，便建立了稳定的平衡间隙。
精选课件 3/3/2021
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精选课件 3/3/2021
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在正常情况下，密封的闭合力等于开启力。当受到外 来干扰（如工艺或操作波动），气膜厚度变小，则气 体的粘性剪力增大，螺旋槽产生的流体动压效应增强， 促使气膜压力增大，开启力随之增大，为保持力平衡 密封恢复到原来的间隙；反之，密封受到干扰气膜厚 度增大，则螺旋槽产生的动压效应减弱，气膜压力减 小，开启力变小，密封恢复到原来的间隙。因此，只 要在设计范围内，当外来干扰消除后，密封总能恢复 到设计的工作间隙，即干气密封具有自我调节的功能 而保证运行稳定可靠。
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干气密封是20世纪60年代末期在气体动压轴承
的基础上通过对机械密封进行根本性改进发展起来 的一种新非接触式密封，实际上主要就是通过在机 械密封动环上增开了动压槽以及随之相应设置了辅 助系统而实现密封端面的非接触运行。英国的约翰 克兰公司于上世纪70年代末期率先将干气密封应用
到海洋平台的气体输送设备上并获得成功。干气密 封最初是为解决高速离心式压缩机轴端密封问题而 出现的，由于密封非接触式运行，因此密封摩擦副 材料基本不受PV值的限制，特别适合做为高速高压
精选课件 3/3/2021
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干气密封原理及使用
5/23/2021
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后置隔离气的作用：
保证二级密封端面不受压缩机轴承润滑油气 的污染。其中一部分气体通过后置密封内侧梳齿迷 宫与从二级密封端面泄漏的少部分密封气高点放空； 另一部分气体通过后置密封外侧梳齿迷宫经轴承润 滑油放空口放空。
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以产品气压缩机的干气密封系统为例：
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2.双端面干气密封—TM02A
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双端面干气密封相当于面对面布置的两套单端 面密封，有时两个密封分别使用两个动环。它适用于 没有火炬条件，允许少量阻封气进入工艺介质中的情 况。在两组密封之间通入氮气作阻塞气体而成为一个 性能可靠的阻塞密封系统，控制氮气的压力使其始终 维持在比工艺气体压力高0.2~0.3MPa的水平，这样 密封气泄漏的方向总是朝着工艺气和大气，从而保证 了工艺气不会向大气泄漏。双端面干气密封可以用在 绝大多数离心泵的轴封上。
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c. 更换过滤器滤芯时，应先缓慢打开备用过 滤器进、出口球阀，投用备用过滤器。然后 再关闭需更换滤芯的过滤器进、出口球阀， 进行滤芯更换。（用于一级密封气源过滤的 过滤器更换滤芯前，需打开底部阀门泄掉过 滤器腔体内的压力，然后松开终端活接头， 方可卸下外壳更换滤芯）。
d. 定期打开后置隔离气密封导淋阀，检查有 无油污，如有油污及时排放，以保证密封的 安全运行。
★ 省去了庞大的密封油系统，降低了成本； ★ 操作简单，可靠性高； ★ 运行费用和维修费用较低，占地面积小； ★ 结构复杂，技术难度大，要求制造和安 装精度高，气源清洁度高。
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三、干气密封技术基本结构原理
一般来讲，典型的干气密封结构包含有静环、动 环组件（旋转环）、副密封O形圈、静密封、弹簧和 弹簧座（腔体）等零部件。静环位于不锈钢弹簧座 内，用副密封O形圈密封。弹簧在密封无负荷状态下 使静环与固定在转子上的动环组件配合，如下图所 示
干气密封的常见故障及案例分析
成都一通密封有限公司
干气密封常见问题
—— 过滤系统失效
—— 密封气严重带液，超出过滤器处理能力。
—— 过滤器堵塞后未及时切换，造成滤芯破损。 ——气源中含大量的细粉，其粒度小于过滤器的精度，超出了过滤器的 处理能力，但因量大，对密封及系统均造成影响。
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案例分析
—— 密封气带液
某炼油厂加氢裂化循环氢压缩机 情况说明：该机组为沈鼓制造，原轴封配套的进口 干气密封，自装置2004年下半年开工以来，机组两 次停机，密封损坏共更换密封4套；2007年3月因密 封故障机组紧急停车，更换密封；2008年2月因密封 故障机组紧急停车，更换密封。 事故原因：密封气存在带液的现象，进口密封摩擦 副采用的硬对硬组对，抗干扰能力不足。 处理措施：国产化将摩擦副更改为硬对软组对，提 高密封本身的抗干扰能力；在主密封气气源进气管线 增加脱液装置，将主密封气管线的电拌热更改为蒸汽 拌热，提高主密封气的进气温度。 使用效果：2008年按上述措施处理后，在大修期 间更换密封，直到2011年大修期间，正常运行了一 个大修期，更换新密封后运行到现在，未因密封问题 出现停车检修。
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常见故障
—— 动压槽旋向以及低速工况
—— 安装错误，驱动端与非驱动端装反。
—— 工艺问题，机组停车不可避免存在反转
工况。 ——低速暖机工况。
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案列分析
—— 低转速
情况说明：该机组为国外进口（新比隆）， 原轴封是随主机配套的进口干气密封，在一 年内出现多次因密封损坏导致机组停机检修， 使用厂更换另一进口供应商生产的干气密封 后，情况未得到明显的改善。 原因分析： 1、该机组汽轮机存在长时间的暖机工况， 盘车转速198r/min，开车期间需盘车24小时， 停车需盘车48小时；导致密封损坏。 2、泄漏排放管线缺陷。 处理措施：国产化密封重新调整了密封动 压槽的设计参数，降低了密封端面的启浮速 度，并对盘车工况下的机内压力进行了适当 增加，增强密封端面的静压效应。改进泄漏 管线。 使用效果：改进后的密封满足了机组的各 种工况条件，能够使用一个大修周期。
压缩机干气密封原理ppt课件
双向槽：枞树、T、双L 优点：可以长时间反转； 缺点：较单向槽动压效应弱，气膜刚度小，抗外界扰动能力 较弱。
推荐：优先采用单向槽，特殊情况双向槽。
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正常间隙
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间隙增大
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间隙减小
气膜刚度：气膜开启力的变化与膜厚变化的比值 气膜刚度越大，密封工作越稳定。
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KZ
dFo dh
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工作原理
软件计算 －气膜厚度
10 168.3mm 密封直径
8
6
4
2
单向螺旋槽 改进型双向螺旋槽
最初的双向螺旋槽 列雷台阶
0
0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 14000 16000
Speed (rpm)
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单向槽与双向槽的比较
单向槽：圆弧槽、螺旋槽、V形槽 优点：动压效应强，气膜刚度大，抗外界扰动能力强。 缺点：不能反转。
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1
透平压缩机干气密封基本原理
杨惠霞博士 总经理／总工程师
天津赛锐特密封技术有限公司
2009年9月16日
.
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气体压缩机密封
一台典型的透平压缩机包含两个介于轴承之间的集装式干气密封。
.
3
干气密封的定义及特点
1. 定义 干气密封：干运转、气体润滑、非接触式机械端面密封的简 称。
2. 特点 以气封气、非接触、气膜润滑、低功耗、长寿命、高可靠性、 低运行维护费用。
90
单向螺旋槽
80
改进型
70
双向螺旋槽
Speed = 14,500 rpm 168.3mm O/B Seal
Film Stiffness (MN/m)
推荐：优先采用单向槽，特殊情况双向槽。
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正常间隙
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间隙增大
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间隙减小
气膜刚度：气膜开启力的变化与膜厚变化的比值 气膜刚度越大，密封工作越稳定。
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KZ
dFo dh
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工作原理
软件计算 －气膜厚度
10 168.3mm 密封直径
8
6
4
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单向螺旋槽 改进型双向螺旋槽
最初的双向螺旋槽 列雷台阶
0
0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 14000 16000
Speed (rpm)
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单向槽与双向槽的比较
单向槽：圆弧槽、螺旋槽、V形槽 优点：动压效应强，气膜刚度大，抗外界扰动能力强。 缺点：不能反转。
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透平压缩机干气密封基本原理
杨惠霞博士 总经理／总工程师
天津赛锐特密封技术有限公司
2009年9月16日
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气体压缩机密封
一台典型的透平压缩机包含两个介于轴承之间的集装式干气密封。
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干气密封的定义及特点
1. 定义 干气密封：干运转、气体润滑、非接触式机械端面密封的简 称。
2. 特点 以气封气、非接触、气膜润滑、低功耗、长寿命、高可靠性、 低运行维护费用。
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单向螺旋槽
80
改进型
70
双向螺旋槽
Speed = 14,500 rpm 168.3mm O/B Seal
Film Stiffness (MN/m)
干气密封常见损坏原因及维护探讨
干气密封常见损坏原因及维护探讨干气密封是在气体动压轴承基础上发展起来的一种干运转气体薄膜润滑非接触式机械密封，该密封利用流体动力学原理，通过在密封端面上开设动压槽而实现密封端面的非接触性运行。
最初，干气密封主要为了改善高速离心压缩机的轴封问题，由于密封采取非接触性的运行方式，因此干气密封具有不受PV值影响、低泄漏率、无磨损运转、低能耗、寿命长，效率高、操作简单可靠、被密封流体不受油污染等特点，尤其在高压设备、高速设备及各类压缩机设备中应用具有良好前景。
目前，压缩机用干气密封已有20 MPa以上的成功应用案例，2012年机械标准《干气密封技术条件》将成熟的压缩机用干气密封范围界定为压力不超过15 MPaG，平衡直径不大于300 mm，线速度不高于140 m/s；泵用干气密封使用参数相对较低，介质压力不超过4.1 MPa （G），轴径不大于110 mm，线速度不高于25 m/s。
干气密封结构及原理见图1、2典型的干气密封结构由旋转环、静环、弹簧、O形圈及轴和组装套组成。
动环与静环配合表面具有很高的平面度和光洁度，通常在动环表面上加工有一系列的浅槽，借助端面开设的流体动及串联式干气密封。
单端面布置压槽，在旋转状态下所产生的流体动、静压效应，使两端面被一稳定的薄气膜分隔开来，而处于非接触运行状态。
工作原理是动环旋转时，被密封的气体沿周向吸入螺旋槽内，由外径朝向中心，径向分量朝向密封堰流动，密封堰阻止气体流向中心，从而气体被压缩引起压力升高，密封端面间隙得到静定形成要求的气膜。
密封端面平衡间隙（膜厚）一般在2~10 μm之间。
如此，端面的间隙可自行控制界面开启力，与外界的闭合力平衡，使气膜具有良好的弹性（气膜刚度高），形成稳定的运转并防止密封端面相互接触。
干气密封的结构形式根据被密封介质的不同、介质压力的不同及工作转速的不同，又可分为单端面干气密封、双端面干气密封（见图3）适用于少量工艺气泄漏至大气中无危害的工况，如二氧化碳机、空压机、氮压机等；双端面布置（见图4）适用于不允许工艺气泄漏至大气中，但允许氮气进入机组的工况，比如工艺气比较脏、不稳定或存在负压的危险；串联式布置（见图5）适用于允许少量工艺气泄漏至大气的工况，采用两级串联式布置方式，一级为主密封，二级为备用密封。