干气密封的工作原理和特点
干气密封的特性及主要工作原理
干气密封的特性及主要工作原理一、干气密封概述早在20世纪60年代末期，奠定在气体动压轴承应用的基础上，干气密封发展起来，并成为一种全新的非接触式密封。
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，采用干气密封形式，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，因此其密封的摩擦副材料基本不会受到PV值的任何影响，尤其在高压设备、高速设备中应用，具有良好前景。
随着我国密封技术的飞速发展，再加上干气密封的广泛应用，彻底解决了困扰高速离心压缩机运行中的轴封问题，密封使用寿命及性能都得到了很大提高，为机组稳定，长周期运行提供了保证，因此该技术的应用范围进一步扩大，凡使用机械密封的场合均可采用干气密封。
干气密封图二、干气密封与机械密封性能比较机械密封是一种传统的密封型式，其特点是密封结构简单，技术成熟，加工精度要求不太高。
其缺点是泄漏率高，故障频发。
干气密封是目前最先进的一种非接触密封型式，与传统的机械密封形式相比较，采用干气密封技术，主要具备以下优势：1)采用干气密封技术，可有效提高密封的质量与使用时间，确保设备安全、可靠、稳定运行。
2)采用干气密封技术，能源消耗较小。
3)干气密封技术应用到的辅助系统较为可靠，操作简单，在使用过程中不需要任何维护手段。
4)采用干气密封技术，泄漏量较少，应用效果良好。
三、干气密封工作原理一般来讲，典型的干气密封技术，包含了静环、动环(旋转环)、副密封O形圈、静密封、弹簧和弹簧座等。
静环位于弹簧座内，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轴上动环(旋转环)配合。
这类密封与机械密封的区别在于，它是一种气膜润滑的流体动、静压相结合的非接触式机械密封。
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特种槽。
随着转动，气体被向内泵送到槽的根部，根部以外的无槽区称为密封坝。
密封坝对气体流动产生阻力作用，增加气体膜压力。
干气密封的原理及应用场合
干气密封的原理及应用场合1. 干气密封的定义和基本原理干气密封是一种利用清洁干燥的气体（通常是氮气）在机械轴和密封部件之间形成一个气体屏障，以防止液体或气体泄漏的密封方法。
它主要利用气体压力高于液体或气体的压力，将气体或液体压缩在轴封附近的密封腔内，从而有效地防止泄漏。
干气密封的基本原理是通过气膜将两侧介质隔离开来，从而实现密封效果。
当轴旋转时，密封腔内的气体被强制流动，形成一个气膜屏障，防止液体或气体渗入密封腔。
2. 干气密封的优点•高效性能：干气密封具有较高的密封效果，有效防止液体或气体泄漏，提高设备的工作效率。
•可靠性：由于密封性能稳定可靠，干气密封可保持长时间的使用寿命而不需要频繁维护。
•适应性强：干气密封适用于各种介质，包括化工、石油、医药等不同行业。
•安全性高：由于采用气体作为密封介质，避免了液体泄漏导致的安全隐患。
•环保性好：干气密封无需使用润滑油，减少了对环境的污染。
3. 干气密封的应用场合3.1 化工工业在化工工业中，往往需要处理一些有害、腐蚀性或粘稠的介质。
传统的液体密封在这种条件下容易受到损坏或泄漏，而干气密封可以有效地解决这些问题。
比如，干气密封常被用于泵、压缩机、反应釜等设备的密封，确保介质不泄漏，从而保护操作人员的安全和设备的正常运行。
3.2 石油行业在石油行业中，由于介质种类多样，常常需要在恶劣的工作环境中进行密封。
干气密封可以适应高温、高压、腐蚀等艰苦环境，确保设备的正常运行。
比如，干气密封常用于石油泵、油井采气设备、管线等油气密封系统中。
3.3 医药行业在医药行业中，要求设备的密封性能高、可靠性强，并且要求设备无泄漏和无污染。
干气密封具有符合医药行业要求的特点，被广泛应用于制药设备、灭菌系统、制冷设备等。
3.4 其他行业除了化工、石油和医药行业外，干气密封还广泛应用于其他领域。
例如，干气密封可用于食品加工设备、纸浆设备、电力行业的泄漏控制等。
4. 干气密封的发展趋势随着技术的不断发展，干气密封正朝着更高效、更可靠和更环保的方向发展。
压缩机干气密封
压缩机干气密封一、压缩机干气密封的定义和作用压缩机干气密封是指在压缩机轴承处，使用气体代替传统的润滑油，实现轴承的润滑和密封。
其作用是防止润滑油泄漏，减少环境污染，提高设备可靠性和安全性。
二、压缩机干气密封的优点1.减少环境污染：压缩机干气密封不需要使用润滑油，可以有效降低环境污染。
2.提高设备可靠性：由于无需使用润滑油，可以避免因为润滑油泄漏引起的故障。
同时，压缩机干气密封具有较长的使用寿命和较小的维护量。
3.提高设备安全性：由于无需使用润滑油，可以避免因为润滑油泄漏引起的火灾等危险。
4.节约能源：由于无需使用润滑油，可以减少能源消耗。
三、压缩机干气密封的分类1.动态密封：动态密封是指在旋转轴上使用气体密封，通常采用活塞式密封或者旋转式密封。
2.静态密封：静态密封是指在不旋转的部件上使用气体密封，通常采用环形密封或者膜片式密封。
四、压缩机干气密封的工作原理压缩机干气密封的工作原理是利用气体的高速流动产生的离心力和摩擦力，将气体挤入轴承处形成一个气膜，从而实现润滑和密封。
五、压缩机干气密封的优化设计1.合理选择材料：选择高温耐磨材料可以提高干气密封的使用寿命和稳定性。
2.优化结构设计：通过优化结构设计，可以减少泄漏量和摩擦损失，提高干气密封的效率。
3.加强检测监控：通过加强检测监控，可以及时发现故障并进行维修保养，保证设备正常运行。
六、压缩机干气密封在工业生产中的应用压缩机干气密封广泛应用于石油化工、电力、钢铁、航空航天等行业，可以提高设备的可靠性和安全性，降低环境污染，节约能源。
七、压缩机干气密封的发展趋势随着环保意识的不断提高和技术的不断进步，压缩机干气密封将越来越广泛地应用于各个领域。
同时，未来的发展方向是进一步提高干气密封的效率和使用寿命，降低成本，实现智能化监控和维护。
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"
干气密封工作原理
干气密封工作原理
干气密封是一种常用于机械设备的密封方式，它的工作原理主要是利用气体的压力差来实现对介质的密封。
干气密封的工作原理可分为以下几个部分：
1. 气体压力：在干气密封中，通常会利用高压气体来形成一个气体密封区域。
高压气体通过密封间隙进入密封区域，并且由于气体分子的碰撞，形成气体压力。
这种气体压力能够与外界介质形成良好的隔离，从而实现密封效果。
2. 密封间隙：干气密封中的密封间隙通常由一对摩擦表面之间的间隙形成。
这个间隙足够小，以至于气体分子无法通过间隙漏出或外界介质无法进入其中。
密封间隙通常由密封面的平衡结构保持，以确保间隙的稳定性。
3. 干气供给：为了保持密封的效果，干气密封需要持续地向密封间隙供给干燥的气体。
这种干气通常由外部气源供给，并通过压缩机或其他气流装置进行处理，以确保气体的干燥性和稳定性。
供给干燥的气体能够减少介质中的水分，从而避免气体在密封过程中的胀缩问题。
干气密封的工作原理实质是通过控制气体压力和密封间隙，以及供给干燥的气体，来实现对介质的有效密封。
它具有结构简单、维护方便、适用范围广等优点，在各种机械设备中得到广泛应用。
泵用干气密封的原理及特点
本文摘自再生资源回收-变宝网（）泵用干气密封的原理及特点泵用干气密封主要应用于离心压缩机等高速流体设备上。
随着甭、反应釜等设备的出现,干气密封技术逐渐在低转速设备上进行了推广,从而形成了泵用干气密封技术。
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，如螺旋槽，槽深一般在3-10pm之间。
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，密封间隙将减小，密封将很快再次恢复平衡。
干气密封的这种抵抗气膜间隙变化的能力称之为气膜刚度。
虽然泵用干气密封的气膜间隙很小，但气膜刚度很大，比液膜润滑机械密封的膜刚度要大得多。
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低粘度的气体介质，因此干气密封的端面摩擦功耗和动环组件的搅拌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3年以上。
（3）无封液系统、能实现泵送介质的零泄漏或零溢出封液系统时常是复杂的和昂贵的，并存在不可避免的故障危险。
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。
干气密封的原理
干气密封的原理干气密封是一种常用于旋转机械设备中的密封方式，其原理是利用气体的压力来实现密封作用。
在旋转机械设备中，由于转子的高速旋转和运动部件的摩擦，会产生大量的热量和摩擦力，如果不加以有效的密封，就会导致气体泄漏和能量损失，甚至会影响设备的正常运行。
因此，干气密封的应用就显得尤为重要。
干气密封的原理可以简单地概括为以下几点：1. 气体压力作用，干气密封的核心原理是利用气体的压力来实现密封作用。
在密封装置中，通过控制气体的流动和压力，使气体形成一定的压力差，从而阻止外界空气或液体的渗入，实现密封效果。
2. 动静环结构，干气密封通常由动环和静环两部分组成。
动环是安装在旋转轴上的密封件，静环则是安装在机壳内的密封件。
当旋转轴旋转时，动环和静环之间形成一定的间隙，通过控制气体的流动和压力来实现密封作用。
3. 摩擦降低，干气密封的原理还包括通过减少摩擦力来实现密封。
在密封装置中，通过控制气体的流动和压力，形成一层气膜，从而减少旋转部件和固定部件之间的摩擦力，减少能量损失。
4. 温度控制，干气密封的原理还包括通过控制气体的温度来实现密封。
在高速旋转的机械设备中，由于摩擦产生的热量会导致气体温度升高，影响密封效果。
因此，通过控制气体的温度，可以有效地实现密封作用。
总的来说，干气密封的原理是通过控制气体的流动、压力、温度等参数，利用气体的压力和摩擦降低来实现密封作用。
在实际应用中，干气密封不仅可以有效地阻止气体泄漏和能量损失，还可以减少设备的维护成本，提高设备的运行效率，具有广泛的应用前景。
以上就是干气密封的原理，希望能对大家有所帮助。
干气密封
带中间进气串级干气密封
适用于既不允许工艺气泄漏到大气中，又不允许主密封气进入机内的工况 用于酸性、腐蚀性或易燃、易爆、危险性大的介质气体，可以做到完全无外漏。 需要引一路氮气作为第二级密封和中间迷宫间的使用气体。
碳环隔离密封
迷宫隔离密封
6、干气密封控制系统
7、密封极限工况
1、密封反转 没有损伤的短时间反转可接受,但应避免,需停车解体检查 可使用双向密封设计 2、密封反压(串级密封火炬气倒灌) 不允许,必须保证密封端面的正压差 3、低速盘车 不影响密封性能,建议按旋向盘车 4、密封液体污染 少量液体污染可以接受,但应避免 5、密封颗粒污染 避免固体颗粒、脏物进入密封面(过滤器后管路需处理洁净)
动环
静环和弹簧及弹簧座
• 螺旋槽干气密封工作原理如下图所示，动静端面上 开有螺旋槽，整个端分为槽区、台区和坝区。槽区 主要提供必需的流体动压力，坝区主要阻挡气体向 内侧流动以实现气体被压缩形成动压效应，增大气 膜刚度，还可在密封停车时起密封作用。干气密封 工作原理为：当动环按图逆时针旋转时，由于粘性 作用气体以速度V进入螺旋槽；速度V可以分解为垂 直于螺旋槽速度和与螺旋槽相切速度，其中与螺旋 槽相切速度主要提供流体动压力，而气流以速度V 运动到坝区后被压缩体积减小压力升高使密封面打 开，从而实现非接触运转。干气密封正常工作时， 端面间气膜一方面提供开启力来平衡闭合力，另一 方面可以起到润滑冷却作用，从而省去复杂的油封 系统，图示为泵如示干气密封。
4、双向旋转干气密封
5、结构布置
• 螺旋槽干气密封结构布置主要取决于密封 工况条件（包括被密封气体组分、压力、 温度、轴的转速等）、安全性以及环保要 求等。典型结构布置有单端面、双端面和 串级结构。
单端面干气密封
干气密封介绍
3．（1）压缩机带中间梳齿串联式干气密封HXGS-YFAMA
串联式带中间梳齿干气密封是高速离心压缩机轴封中采用得最多的一种密封形式；适用于不允许工艺气泄漏到大气中的工况。该 结构型式的干气密封，第一级密封气为工艺气，第二级密封气为氮气。一级泄漏出的全部工艺气和通过中间梳齿泄漏的大部分氮气由 火炬线排出。二级密封泄漏出的气体为氮气，从放空管线排出。主密封承受全部工作压力负荷，二级密封作为保护密封在低压下运行。 主密封失效后，次密封可起到主密封的作用，保证机组安全。密封气为工艺介质气体，保证了工艺介质不受外来气体的污染。密封非 接触运行，具有很长的使用寿命（5年以上）及很低的功率消耗。
（2）压缩机串联干气密封HXGS-YFAA
串联干气密封适用于允许少量工艺气泄漏到大气的工况。串联式干气密封通常情况下采用2级结构，第I级密封 （主密封）承担全部或者大部分负荷，第II级密封作为备用密封承受很小的差压。通过主密封泄漏出的工艺气大部 分由火炬线排出，少量工艺气通过II级密封泄漏出，通过放空管线排空。当主密封失效时第II级密封起主密封的作 用，保证工艺介质不向大气泄漏。
图2 干气密封端面动压槽（螺旋槽）简图
干气密封力平衡示意图
正常条件下，作用在密封面上的闭 合力（弹簧力和介质力）等于开启力 （气膜反力），密封工作在设计工作间 隙。 当受到外部干扰，气膜厚度减小， 则气膜反力增加，开启力大于闭合力， 迫使密封工作间隙增大，恢复到正常值。 相反，若密封气膜厚度增大，则气 膜反力减小，闭合力大于开启力，密封 面合拢恢复到正常值。因此，只要在设 计范围内，当外部干扰消失以后，气膜 厚度就可以恢复到设计值。 可见，干气密封的密封面间形成的 气膜具有一定的气膜刚度，气膜刚度越 大，干气密封抗干扰能力越强。密封运 行越稳定可靠。干气密封的设计就是以 获得最大的气膜刚度为目标而进行的。
干气密封结构与原理
在干气密封中，动环和静环的端面非常光滑，几乎 完全贴合，形成极薄的气膜。
03
由于气膜很薄，因此两环之间几乎没有摩擦，从而 延长了密封的使用寿命。
流体动压效应的维持
当气体在密封端面之间流动时， 会产生流体动压效应，使气膜 具有一定的承载能力。
流体动压效应的产生与气体的 流速、压力、温度和端面间的 距离等因素有关。
干气密封的失效分析
干气密封的失效可能是由于多种因素引起的，如端面磨 损、气体污染、机械振动等。
气体污染是指气体中夹杂的杂质颗粒物对密封端面的损 伤，导致密封性能下降。
端面磨损是由于密封环在长期运行过程中，端面逐渐磨 损导致气膜变薄，最终导致密封失效。
机械振动会破坏气膜的稳定性，导致密封失效。
04
整体结构设计
干气密封结构
由多个组件组成，包括密封端面、密 封圈、弹簧组件等，各组件之间相互 配合，共同实现干气密封功能。
结构设计原则
遵循简单、可靠、易于维护和更换的 原则，同时考虑温度、压力、腐蚀等 环境因素对密封性能的影响。
03
干气密封的工作原理
非接触式密封原理
01
干气密封是一种非接触式密封，通过在密封端面之 间形成一层稳定的气膜来实现密封。
表面处理
为提高密封性能，密封端 面可进行镀层、涂层等表 面处理。
流体动压效应的产生
1 2 3
流体动压效应
密封端面在相对运动过程中，由于表面粗糙度的 作用，使气体在端面间形成流体动压力，从而产 生密封效果。
流体动力润滑
在密封端面间形成一层稳定的气体润滑膜，使密 封端面在相对运动中保持分离状态，防止直接接 触。
研究并开发非接触式密封结构，降低密封面的摩擦和 磨损，提高密封性能。
干气密封的工作原理及设计计算
干气密封的工作原理及设计计算干气密封是一种新型的非接触轴封,与其它密封相比,干气密封具有泄漏量少、磨损小、寿命长、能耗低、操作简单可靠、维修量低、被密封的流体不受油污染等特点。
机械密封一直不能干运转,但干气密封利用流体动压效应,使旋转的两个密封端面之间不接触,而被密封介质泄漏量很少,从而实现了既可以密封气体又能进行干运转操作。
在压缩机应用领域,无论离心压缩机、轴流式压缩机、齿轮传动压缩机还是透平膨胀机,干气密封正逐渐替代浮环密封、迷宫密封和油润滑机械密封。
在泵和反应釜上干气密封应用也越来越广泛。
1、干气密封的基本工作原理干气密封与通常机械密封的平衡型集装式结构一样,但端面设计有所不同,表面上有几微米至十几微米深的沟槽,端面宽度较宽。
与通常润滑机械密封不同,干气密封在两个密封面上产生了一个稳定的气膜。
这个气膜具有较强的刚度使两个密封端面完全分离,并保持一定的密封间隙, 这个间隙不能太大,通常为几微米。
密封间隙太大,会导致泄漏量增加,密封效果较差;而密封间隙较小,容易使两密封面发生接触,因为干气密封的摩擦热不能及时散失,端面接触无润滑,将很快引起密封变形、端面过度发热从而导致密封失效。
这个气膜的存在,既有效地使端面分开又使相对运转的两端面得到了冷却,两个端面非接触,故摩擦、磨损大大减小,使密封具有长寿命的特点,从而延长主机的寿命。
如由此看出,干气密封的设计,决定性的因素是密封环上开槽的几何形状和几何尺寸,选择合理、适用易于加工制造的槽形设计和结构设计是至关重要的。
密封面开槽既可在动环上也可以在静环上,通常来说高速情况下,在动环密封面上开槽;在低速或中速情况下可以在静环上开槽。
要注意由于密封间隙只有几微米,因而一定要注意防止固体颗粒介质进入密封端面。
2、干气密封流体力学计算2.1、基本方程纳维斯托方程和连续方程2.2、方程的解法采用有限差分法,先把计算域划分为若干个有限控制体,用差商代替偏微分方程中的微商,得到代数方程,然后将代数方程在控制体上离散,得到代数方程组。
干气密封的原理和结构
闭合力=Fs+Fp 开启力=Fo
B．间隙增大 闭合力＞开启力
干气密封作用力图
Fs---弹簧作用力 Fp---介质作用力 Fo---气膜反力 Ha---气膜厚度
闭合力=Fs+Fp 开启力=Fo
C．间隙减小
闭合力＜开启力
密封安装注意事项
确相同。 将经现场测量确定的调整垫（件18）套装在 主轴上（倒角方应靠近主轴端面），切勿装 反！！ 将 “集装式主密封”套装在主轴上，注意区 分低压端（非驱动端）和高压端（驱动端）， 配合使用 “拆装杆”和“安装板”将“集装 式密封”顶至工作位置。
缺点：
只能单向旋转
干气密封端面槽型
双旋向槽
U型槽
T型槽
双旋向槽特点
优点：
可双向旋转
缺点：
气膜刚度较小 稳定性较差 不能适应低转速
干气密封作用力图
Fs---弹簧作用力 Fp---介质作用力 Fo---气膜反力 Ha---气膜厚度
闭合力=Fs+Fp 开启力=Fo
A．正常间隙
闭合力=开启力
干气密封作用力图
干气密封原理及其应用
一．概述
干气密封概念是从气体润滑轴承理论基础上
发展而来
干气密封属于非接触式旋转动密封
在压缩机应用领域，干气密封有逐渐取代浮 环密封、迷宫密封和油润滑机械密封的趋势
干气密封优点
与普通接触式机械密封相比，干气密封主要有以下 优点： 省去了密封油系统及用于驱动密封油系统运转的 附加功率负载 大大减少了计划外维修费用和生产停车 避免了工艺气体被油污染的可能性 密封气体泄漏量小 维护费用低，经济实用性好 密封驱动功率小 密封使用寿命长，运行稳定可靠
干气密封基本原理
干气密封材料
动环材料（SEAT） • 碳化钨 • 钴基 • 镍基 • 碳化硅 • 反应烧结（不用）
• 常压烧结（或称无压烧结）
• 液相烧结 – 高压 (XP/EXP)
干气密封材料
碳化钨 （钴基）
• 韧性好
• 强度高 • 钴基不耐腐蚀 • 镍基抗腐蚀性较好 碳化硅 • 抗腐蚀性好 • 易碎 – 怕磕碰、易缺边
Gas Seal History 干气密封的发展史
1968 1975 1981 1985 1985 1985 1986 1991 1992 1994 1995 1997 First gas seal patent – spiral grooves 第一个干气密封专利—螺旋槽 First field applications 首次现场应用 First beam type compressor 首个梁式压缩机应用 First steam turbine 首个蒸汽透平应用 First offshore首个海上平台应用 First Mag brg / Dry seal 首个磁力轴承/干气密封组合应用 First H2 recycle compressor 首个循坏氢压缩机应用 Bi-directional seal双向干气密封 XP seal - 123 to 200 bar XP 密封－ 123 ～ 200 bar Type 82 barrier seal introduced 引入T82隔离密封 First H.P. re-injection首个高压再注气应用 Largest 330 mm Gas seal 最大的轴径330 mm气体密封
Gas Seal History 干气密封的发展史
1998 100,000,000 Operating hours exceeded （累计超过1亿小时的运行时间） £2 million investment (UK Operations ) （2百万英镑的投资（UK运营部门）） First 350 bar tandem balance piston seal （首个350 bar 串联式平衡活塞密封） First 425 bar tests ( single stage ) （首个425 bar的密封试验（单级）） First 425 bar tandem seals supplied （首个425 bar 的串联密封交货） 200,000,000 Operating hours exceeded （累计超过1亿小时的运行时间） 5 service centres operational（5个服务中心投入运营） T28XP 350mm shaft diameter seals delivered – LNG （ 350mm轴径的T28XP密封发货—液化天然气）
干气密封
linchangji
串联密封
•
串联式干气密封是一种操作可靠性较高的密封结构，典型应用是允许少量介 质气体泄漏到大气中的工况。在石油化工企业的引进机组中使用较多。 • 一套串联式干气密封可看作是两套或更多套干气密封按照相同的方向首尾相 连。与单端面结构相同，密封所用气体为工艺气本身。通常情况下采用两级 结构，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 受压力降，通过主密封泄漏出的工艺气体被引入火炬燃烧。剩余极少量的未 被燃烧的工艺气通过二级密封漏出，引入安全地带排放。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。
linchangji
• 干气密封端面的槽形主要分单旋向和双旋向两大类。 单旋向槽型在目前的压缩机组上使用最多，常见的主 要有以下几种。单旋向槽型只可使用于单向旋转的机组， 在要求的旋向下才可产生开启力，如反转则产生负的开启 力而可能导致密封的损坏。但相对于双旋向的槽型，它可 形成更大的开启力和气膜刚度，产生更高的稳定性而更可 靠的防止端面接触。故在很低的转速下和较大的振动下也 可使用。 •
3干气密封的优势
能耗低 寿命长 无污染 操作维护方便 综合造价与运行维护费用低
linchangji
4螺旋槽的槽型
螺旋槽通常采用单向型 或双向型槽。
linchangji
• 下图所示是典型的干气密封螺旋槽端面的示意图。密封面上加工有一 定数量的螺旋槽，其深度小于10微米。密封运转时，被密封气体周向 吸入螺旋槽内，径向分量由外径朝中心（即低压侧）流动，而密封坝 限制气体流向低压侧。气体随着螺旋槽截面形状的变化被压缩，在槽 根部形成局部的高压区，使端面 分开几微米而形成一定厚度的气 膜。在此厚度气膜下，由气膜作 用力形成的开启力与由弹簧力和 介 质作用力形成的闭合力达到平 衡，于是密封实现非接触运转。 干气密封的密封面间形成的气膜 具有一定的正刚度，保证了密封 运转的稳定性。为了获得必要的 流体动压效应，动压槽必须开在 高压侧。
干气密封工作原理
干气密封工作原理
干气密封是一种常用于轴封的技术，其工作原理如下：
1. 气体压力作用：干气密封通过提供一定的气体压力来阻止液体或气体泄漏。
密封部分被填充或封闭在一个密封腔内，腔内通过一个气体供应系统提供压力。
2. 气体屏障效应：干气密封通过形成一个气体屏障来防止液体或气体进入密封部位。
在密封腔内的气体屏障通过气体流动的原理，在液体或气体传播至密封部位之前截断它们。
3. 速度差效应：干气密封通过利用液体或气体进入密封区域时速度的差异来实现密封。
当液体或气体进入密封部位时，由于速度差异，其无法进一步流动或逃逸。
4. 流量控制：干气密封通过控制气体的流量来控制与外部环境的交换，从而实现密封。
密封部分与外部环境之间需要保持一定的气体对流，以维持压力平衡。
总之，干气密封通过气体压力、气体屏障效应、速度差效应和流量控制等原理工作，从而实现对液体或气体的密封，防止泄漏。
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。
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干气密封的工作原理和特点
干气密封是一种新型的非接触式轴封。
干气密封在结构上与普通的机械密封基本相同，重要的区别在于干气密封其中的一个密封环上面加工有均匀分布的流体动压槽。
运转时进入槽中的气体受到压缩，在密封环之间形成局部的高压区，使密封面开启，从而能在非接触状态下实现密封。
干气密封与普通的机械密封相比主要有以下的优点：
（1）省去了普通密封油系统以及用于驱动密封油系统运转的附加功率负荷。
（2）大大减小了计划外维修费用和生产停车。
（3）避免了工艺气体被油污染的可能性。
（4）密封气体泄漏量小。
（5）维护费用低，经济实用性好。
（6）密封驱动功率消耗小。
（7）密封寿命长，运行可靠。
该压缩机采用的是GCTL01/L99型带中间迷宫的串联式干气密封，是干气密封中安全性、可靠性最高的一种结构。
这种结构可保证工艺介质不会泄漏至大气环境中，同时可以保证干气密封引入的外部气源氮气不会漏入工艺介质中。
串联式干气密封相当于前后串联布置的两组单端面干气密封。
第一级干气密封为主密封，基本上承受全部压差；第二级干气密封为辅助安全密封，正常运行时在很低的压力下工作，当第一级密封失效时，第二级密封可以迅速承受较大的压差，起到密封作用，同时可防止一级密封失效时工艺气体大量向大气环境中泄漏，保证机组安全停车。
大气端的隔离密封可避免轴承箱中的润滑油汽进入干气密封区域，保证干气密封在洁净、干燥的环境中运行。
为了保证干气密封运行的可靠性，每套密封系统都配有与之相匹配的监测、控制系统，其作用是一方面为干气密封提供干净、干燥的气源。
另一方面对干气密封的运行状况进行实时监测，使密封工作在最佳状态，当密封失效时系统能及时报警。
监控系统对密封是否正常运行的监测主要是通过对泄漏气体的流量及相关压力的监测来进行的。