干气密封在离心泵上的应用分析
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[1] 郝木明,胡丹梅,杨宝亮;泵用零逸出非接触式机 械密封[J];流体机械;2002年09期 [2] 浅述中氮氨合成系统的技术改造[J].吴萍.化工 设计通讯.2004(04)：29-30.
作者简介：赵景林，（1972—），性别，男，籍 贯，吉林省吉林市，学历，大学，工作单位，中 国石油吉林石化公司化肥厂合成氨车间。
59
技术应用与研究
干气密封在离心泵上的应用分析
赵景林 中国石油吉林石化公司化肥厂
பைடு நூலகம்【摘 要】离心泵是石油化工生产装置中最常用的动设备。机械密封是离心泵比较常见的轴端密封形式。由于泵输送的大多是容易燃烧、发生火灾爆炸、
泄漏后对环境污染严重危险介质,因此对机械密封的要求就相对比较高,普通的接触式机械密封满足不了生产的要求。为了更好的保证安全、满足生产需
１．密封系统的简要说明 该密封设计有专门的控制系统， 可保证干气密封长期可靠地在最佳状态 运行。干气密封系统的测量仪表、过滤 器、阀门均安装在现场的干气密封仪表 盘上。操作人员能及时了解密封的运行 清况，确保该系统的可靠运行。 其工作流程如下：从现场的氮气气 源引出一路作为干气密封的工作气体， 经过过滤器、减压阀、单向阀后进入干 气密封的密封腔。控制其入口压力约为 ０．４ＭＰａ（表）。气体进入密封腔一部分 通过密封端面向大气端泄漏，大约不超 过８０Ｎｌ／ｈ；另一部分经泄漏孔排出。 ２．密封系统运行状况判断 １）判断介质侧的密封是否正常工 作，主要通过对泄漏气排放管处的压力 表的监测来进行。正常情况下，排放压 力显示为０．４ＭＰａ。机械密封如果失效， 大量压力较高的工艺介质到达第二级干 气密封，造成干气密封腔的压力明显增 加，会通过压力表显示出来。同时，压 力增加到一定值，系统的压力释放阀开 启，可将泄漏的介质引入火炬，确保介 质不会大量外泄至环境中。 ２）判断大气侧干气密封是否正常 工作，主要通过对氮气入口管处的压力 监测来进行。正常情况下，入口压力显 示为０．４ＭＰａ。如干气密封出现异常工作 时，氮气泄漏量的增大会导致密封腔压 力下降，将通过入口的压力指示表现出 来。 无论是入口压力还是排放压力出现 上述压力的变化，都意味着该密封出现 失效的情况，操作人员应及时停泵，并 切换至另一路泵运行。 四、密封的操作与维护 １．密封启动程序 １）对干气密封所流经的相关管线用 干净、干燥的仪表空气进行严格、彻底 地吹扫。尤其注意除净焊缝处可能留下 的焊渣。 ２）该泵在运转前应先通入介质，使 泵腔带压后再开启干气密封控制系统并 保持密封始终在正压状态。切不可先开 启干气密封控制系统，否则会导致内侧
５）过滤器堵塞指示如由绿色变为红 色，表明过滤器已堵塞，应及时更换滤 芯。
６）该密封在静压状态下性能仍然非 常稳定，泵如处于介质环境中即使在停 用时也应保持密封在带压状态。
７）对于一开一备或几开几备的设备 做好科学合理的切换，一般最多一个月 切换一次，防止开机时密封出现故障， 发挥不了备机的作用。
参考文献：
机械密封出现负压抽空的情况。 ２．干气密封工作时的维护 该干气密封适用范围较宽，正常情
况下不需要维护。一般应每天巡检，记 录压力表读数。但应注意以下几点：
１）确保氮气的流量和压力的稳定。 维持氮气的稳定和连续性是干气密封正 常运行的基本条件。
２）避免密封的负压操作，即要防止 泵腔内压力低于氮气的入口压力。此时 可能导致密封处于负压抽空状态而使其 端面打开，结果是工艺介质和氮气互串 引起大量泄漏。
要，密封研究人员研发具有非接触、无磨损、低能耗等特点的新型的泵用干气密封就显得尤为重要。
【关键词】密封操作；运行维护；干气密封
一、泵用干气密封的工作原理 泵用干气密封是一种高性能、长寿 命的新型密封型式，在结构上它与普通 机械密封显著不同的是：动、静环密封 端面较宽；在动环或静环端面上加工出 特殊形状的流体动压槽。当动环高速旋 转时，动环或静环端面上的螺旋槽将外 径处的高压气体向下泵入密封端面间， 气体由外径向中心流动，而密封坝节制 气体流向中心，于是气体被压缩引起 压力升高，在槽根处形成高压区。端面 气膜压力形成形成开启力，在密封稳定 运转时，该开启力与由作用在补偿环背 面的气体压力和弹簧力形成的闭合力平 衡，密封保持非接触、无磨损运转，其 气膜厚度一般维持在２－３ｐｍ。如果出现 某些扰动因素使密封间隙减小，引起开 启力减小，而闭合力不变，那么密封间 隙将减小，密封将很快再次恢复平衡， 从而达到密封零泄漏的作用。 二、泵用干气密封的主要优点 与传统的接触式机械密封相比，在 离心泵中采用干气密封有以下几个方面 的优点： （１）摩擦功耗低 由于干气密封的两密封端面被一 薄层稳定的气膜所隔离，而且密封腔内 为干燥的气体介质，因此干气密封的端 面摩擦功耗和动环组件的摩擦损失要 比液体润滑的密封装置的摩擦功耗小很 多，一般两者消耗的功率之比约为１： １０￣２０。 （２）无磨损运转、使用寿命长 对于干气密封，由于两个相对旋 转的端面是非接触的，在正常使用条件 下，一般都可达到２￣４年以上。 （３）无封液系统、能实现泵送介质 的零泄漏或零溢出 泵送介质的外泄漏和封液冷却密封 都依赖于封液系统的完善化。干气密封 避免了所有这些复杂因素，它利用干燥 洁净的氮气源作为密封气，很容易实现 泵送介质的零泄漏或零溢出，对泵送介 质没有任何污染，而且系统比较简单、 可靠性非常高。 三、干气密封系统的简要说明
３）一定避免反向旋转。同时应避 免在小于９５０ｒｐｍ／ｍｉｎ的低速下长时间运 转。这两种情况均有可能损坏密封。
４）巡检时注意入口和排放压力表的 变化情况。该指示直接反映出整套密封 的运行状态。但引起指示变化的因素很 多，如工艺介质的波动，压力，温度， 轴窜和速度的变化等。只要不持续上 升，则认为密封运行正常；如指示出现 持续变化的趋势，则预示着密封出现了 故障。
作者简介：赵景林，（1972—），性别，男，籍 贯，吉林省吉林市，学历，大学，工作单位，中 国石油吉林石化公司化肥厂合成氨车间。
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技术应用与研究
干气密封在离心泵上的应用分析
赵景林 中国石油吉林石化公司化肥厂
பைடு நூலகம்【摘 要】离心泵是石油化工生产装置中最常用的动设备。机械密封是离心泵比较常见的轴端密封形式。由于泵输送的大多是容易燃烧、发生火灾爆炸、
泄漏后对环境污染严重危险介质,因此对机械密封的要求就相对比较高,普通的接触式机械密封满足不了生产的要求。为了更好的保证安全、满足生产需
１．密封系统的简要说明 该密封设计有专门的控制系统， 可保证干气密封长期可靠地在最佳状态 运行。干气密封系统的测量仪表、过滤 器、阀门均安装在现场的干气密封仪表 盘上。操作人员能及时了解密封的运行 清况，确保该系统的可靠运行。 其工作流程如下：从现场的氮气气 源引出一路作为干气密封的工作气体， 经过过滤器、减压阀、单向阀后进入干 气密封的密封腔。控制其入口压力约为 ０．４ＭＰａ（表）。气体进入密封腔一部分 通过密封端面向大气端泄漏，大约不超 过８０Ｎｌ／ｈ；另一部分经泄漏孔排出。 ２．密封系统运行状况判断 １）判断介质侧的密封是否正常工 作，主要通过对泄漏气排放管处的压力 表的监测来进行。正常情况下，排放压 力显示为０．４ＭＰａ。机械密封如果失效， 大量压力较高的工艺介质到达第二级干 气密封，造成干气密封腔的压力明显增 加，会通过压力表显示出来。同时，压 力增加到一定值，系统的压力释放阀开 启，可将泄漏的介质引入火炬，确保介 质不会大量外泄至环境中。 ２）判断大气侧干气密封是否正常 工作，主要通过对氮气入口管处的压力 监测来进行。正常情况下，入口压力显 示为０．４ＭＰａ。如干气密封出现异常工作 时，氮气泄漏量的增大会导致密封腔压 力下降，将通过入口的压力指示表现出 来。 无论是入口压力还是排放压力出现 上述压力的变化，都意味着该密封出现 失效的情况，操作人员应及时停泵，并 切换至另一路泵运行。 四、密封的操作与维护 １．密封启动程序 １）对干气密封所流经的相关管线用 干净、干燥的仪表空气进行严格、彻底 地吹扫。尤其注意除净焊缝处可能留下 的焊渣。 ２）该泵在运转前应先通入介质，使 泵腔带压后再开启干气密封控制系统并 保持密封始终在正压状态。切不可先开 启干气密封控制系统，否则会导致内侧
５）过滤器堵塞指示如由绿色变为红 色，表明过滤器已堵塞，应及时更换滤 芯。
６）该密封在静压状态下性能仍然非 常稳定，泵如处于介质环境中即使在停 用时也应保持密封在带压状态。
７）对于一开一备或几开几备的设备 做好科学合理的切换，一般最多一个月 切换一次，防止开机时密封出现故障， 发挥不了备机的作用。
参考文献：
机械密封出现负压抽空的情况。 ２．干气密封工作时的维护 该干气密封适用范围较宽，正常情
况下不需要维护。一般应每天巡检，记 录压力表读数。但应注意以下几点：
１）确保氮气的流量和压力的稳定。 维持氮气的稳定和连续性是干气密封正 常运行的基本条件。
２）避免密封的负压操作，即要防止 泵腔内压力低于氮气的入口压力。此时 可能导致密封处于负压抽空状态而使其 端面打开，结果是工艺介质和氮气互串 引起大量泄漏。
要，密封研究人员研发具有非接触、无磨损、低能耗等特点的新型的泵用干气密封就显得尤为重要。
【关键词】密封操作；运行维护；干气密封
一、泵用干气密封的工作原理 泵用干气密封是一种高性能、长寿 命的新型密封型式，在结构上它与普通 机械密封显著不同的是：动、静环密封 端面较宽；在动环或静环端面上加工出 特殊形状的流体动压槽。当动环高速旋 转时，动环或静环端面上的螺旋槽将外 径处的高压气体向下泵入密封端面间， 气体由外径向中心流动，而密封坝节制 气体流向中心，于是气体被压缩引起 压力升高，在槽根处形成高压区。端面 气膜压力形成形成开启力，在密封稳定 运转时，该开启力与由作用在补偿环背 面的气体压力和弹簧力形成的闭合力平 衡，密封保持非接触、无磨损运转，其 气膜厚度一般维持在２－３ｐｍ。如果出现 某些扰动因素使密封间隙减小，引起开 启力减小，而闭合力不变，那么密封间 隙将减小，密封将很快再次恢复平衡， 从而达到密封零泄漏的作用。 二、泵用干气密封的主要优点 与传统的接触式机械密封相比，在 离心泵中采用干气密封有以下几个方面 的优点： （１）摩擦功耗低 由于干气密封的两密封端面被一 薄层稳定的气膜所隔离，而且密封腔内 为干燥的气体介质，因此干气密封的端 面摩擦功耗和动环组件的摩擦损失要 比液体润滑的密封装置的摩擦功耗小很 多，一般两者消耗的功率之比约为１： １０￣２０。 （２）无磨损运转、使用寿命长 对于干气密封，由于两个相对旋 转的端面是非接触的，在正常使用条件 下，一般都可达到２￣４年以上。 （３）无封液系统、能实现泵送介质 的零泄漏或零溢出 泵送介质的外泄漏和封液冷却密封 都依赖于封液系统的完善化。干气密封 避免了所有这些复杂因素，它利用干燥 洁净的氮气源作为密封气，很容易实现 泵送介质的零泄漏或零溢出，对泵送介 质没有任何污染，而且系统比较简单、 可靠性非常高。 三、干气密封系统的简要说明
３）一定避免反向旋转。同时应避 免在小于９５０ｒｐｍ／ｍｉｎ的低速下长时间运 转。这两种情况均有可能损坏密封。
４）巡检时注意入口和排放压力表的 变化情况。该指示直接反映出整套密封 的运行状态。但引起指示变化的因素很 多，如工艺介质的波动，压力，温度， 轴窜和速度的变化等。只要不持续上 升，则认为密封运行正常；如指示出现 持续变化的趋势，则预示着密封出现了 故障。