干气密封结构与基本知识
干气密封
3 双端面干气密封3.1 双端面干气密封的结构和原理干气密封结构见图2。
1. 静环2.动环组件（旋转环）3.副密封O型圈4.弹簧5.弹簧座（腔体）图2 干气密封结构弹簧在密封无负荷状态下，使静环与固定在轴上的动环组件配合。
不同的是干气密封的密封面宽，动环或静环端面上（或者同时在两个端面上）开有螺旋槽，其加工精度高，测试手段复杂。
根据泵送原理，随着动环的转动，密封气被向内泵送到螺旋槽的根部。
配合表面间的压力使静环表面与动环组件脱离，保持一个很小的间隙，一般为0.03mm 左右。
当由气体静压力和弹簧力产生的闭合力等于气体膜压力时，便建立了稳定的平衡间隙。
密封气压力始终比富气压力高0.2～0.3MPa ，这样密封气泄漏的方向总是朝着富气和大气，从而保证富气不会向大气泄漏。
干气密封要取得优良的性能，需要保持间隙稳定，同时，为减小泄漏又必须控制间隙很小，保证密封面不会发生接触。
3.2 干气密封控制系统经过滤的干净密封气（一般为氮气）分三路进入压缩机的密封腔：一部分经节流孔板进入缓冲气腔，缓冲气经迷宫后全部进入压缩机内，其作用是阻止机内富气向外扩散污染密封端面，影响密封正常运行；另一部分经流量计后进入主密封腔，这部分主密封气全部经端面形成气膜，对端面起润滑冷却作用。
向内侧泄漏的主密封气和缓冲气混合进入机内，向外侧泄漏的主密封气和隔离气混合放空；第三部分经孔板限流后进入隔离气腔，其中一部分隔离气经轴承箱放空，用来阻止润滑油进入干气密封，另一部分与向外侧泄漏的主密封气混合放空。
双端面干气密封正常运行的主要条件是确保主密封腔与缓冲气腔压差大于0.3MPa ，当压差小于0.05MPa 时，应准备停车。
另外，流量计和差压变送器信号进入DCS系统。
3.3 双端面干气密封的优点（1）端面非接触，寿命长，气膜厚度和刚度更大，可靠性更高；（2）极限速度高，最大达150～180m/s ，适应各种工况；（3）密封消耗的功率与密封介质的密度和粘度有很大关系，液体和气体的密度和粘度几乎相差两个数量级，干气密封消耗的功率仅为浮环密封的5％左右，因此说双端面干气密封功耗低，节省能源；（4）省去了庞大的密封油系统，密封系统总投资比浮环密封低，质量轻，占地面积小；（5）消除了密封油污染润滑油的可能性；（6）控制系统比浮环密封简单，运行和维护费用低。
干气密封结构、原理和密封气供给流
干气密封结构、原理和密封气供给流程及要求1、干气密封结构和工作原理涩北首站压缩机采用的二级串联干气密封，具体结构如图1。
图1干气密封剖面图参照图1干气密封剖面图，对干气密封的结构和气体流向说明如下。
图1中，1——动环，2——静环，3——推环，4——弹簧所在空间（弹簧未画出），A ——密封气进气口，B——一级密封气排气口，C——未使用，D——隔离气排气口（二级密封泄露的少量密封气亦从此通道排除），E——隔离气进气口。
干气密封主要由动环1、静环2、弹簧组件（3和弹簧）等元件构成，静环、动环端面均为环形平面，但在动环端面具有一组“T”型槽，槽的深度大约5微米。
压缩机不运转时，在弹簧力的作用下，动环与静环之间的端面紧贴而无间隙。
但是，压缩机运转时，密封工作，密封气通过A孔进入动环上的“T”型流道，由于气体具有粘性以及两平行平面间具有沟槽，根据雷诺方程在两平行平面之间产生流体动压力，当流体动压力与作用在密封上的气体静压力以及弹簧力平衡时，就在两端面之间形成并维持一层极薄的气膜，气膜厚度大约5微米。
通常，从A孔进入的密封气压力高于压缩机平衡管的压力，该气体一部分进入压缩机内阻挡机内脏的介质气；另一部分从动静环之间的气膜泄漏到下游的腔室内，从而形成对压缩机内工艺气的密封。
由于气膜厚度非常小，泄漏出的气体量也非常小。
该密封包括两级相同的密封，两者为串联布置。
第一级密封即主密封，密封气体是经过过滤的天然气，第二级密封的密封气体是从一级密封中泄漏出来的天然气。
在主密封正常工作时，二级密封作为主密封的安全备用密封，加强密封的安全性，当主密封出现故障而不能正常工作时，二级密封就替代主密封，保证干气密封正常发挥密封功能和压缩机安全停机检修。
在靠近压缩机内侧（图1中的右侧），迷宫密封位于干气密封的前端，作为前置密封。
通过对密封气压力的调节使得从A孔进入的密封气压力高于迷宫密封内侧工艺气体的压力（此压力实际为压缩机平衡管压力），从而保证压缩机内脏的天然气不会向干气密封侧流动，保证干气密封始终在干燥、干净的气氛中运行。
干气密封结构与基本知识 PPT
机组升压时，气体所产生的静压力将使得两个环分开并形成一极薄的 气膜（约3μm）。这间隙允许少量的密封气泄漏。 • 当机组开始旋转时，由于动环上槽的作用把气体向密封坝泵送，槽内 压力从外径向内径增加，靠近槽的根部产生一高压区域，并扩大两环 间的间隙，同时泄漏量也增加。 • 当弹簧力和气体的静压力与槽和密封坝的流体动力相等时，密封面之 间形成稳定的气膜间隙。 • 当间隙减小时，流体动力学作用使得端面之间的分离力迅速增加，间 隙将扩大。间隙的增大时将导致打开力减小，间隙将减小。干气密封 的自动平衡原理使得密封端面之间形成了稳定的间隙和泄漏量。当轴 旋转时密封面非接触，所以没有磨损。
排凝阀必须保持打开。
BY "
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I.E.
-PDIT-3103
JOHN CRANE（柴油加氢）
四川日机（CCR循环压缩机）
约翰克兰鼎名(天津)(CCR增压机)(高压缸)
约翰克兰鼎名(天津)(CCR增压机)(中压缸)
约翰克兰鼎名(天津)(CCR增压机)(低压缸)
干气密封安装、投用
• 控制盘至机组的管线必须进行酸洗钝化，水冲洗、风吹扫，确保管内 无杂质颗粒。
• 干气密封安装前，彻底吹扫机体上与干气密封腔相连通的开孔；拆卸 下平衡线并进行吹扫。
• 密封气、隔离气必须先于润滑油系统投用，润滑油系统停用后30分钟 以上（考虑高位油箱放油时间）才能停用密封气、隔离气。
• 密封气、隔离气投用前必须彻底脱液后，才能引入控制盘。 • 机组正常开车时应先投主密封气 、再投隔离气。 • 控制好主密封气、隔离气压力。 • 机组油运时，串联干气密封可不投用一级主密封气和增压器，但机体
干气密封结构与原理
优化密封面设计、选择合适的弹性 元件和摩擦材料，以提高开启力。
泄漏率
01
02
03
泄漏率
干气密封在工作过程中， 气体通过密封面的流量， 通常以气体流量或泄漏量 的形式表示。
影响因素
泄漏率受密封面粗糙度、 间隙大小、气体压力和温 度等因素影响。
优化方向
减小密封面粗糙度、减小 间隙大小、提高气体压力 和温度等措施，以降低泄 漏率。
。
低能耗
干气密封的运行能耗较低，能 够降低企业的生产成本。
长寿命
干气密封的使用寿命较长，减 少了维修和更换的频率，降低 了维护成本。
高可靠性
干气密封的可靠性较高，能够 保证设备的长期稳定运行，减
少意外停机事故的发生。
缺点
高成本
安装要求高
干气密封的结构复杂，制造成本较高，导 致其整体价格较高。
干气密封的安装精度要求较高，需要专业 人员进行安装和调试，以确保其正常工作 。
03
干气密封的工作原理
工作原理概述
干气密封是一种非接触式机械密封，通过在密封端面之间形成一层稳定的气膜来实 现密封。
与传统的接触式机械密封相比，干气密封具有较低的摩擦阻力、磨损小、寿命长等 优点。
干气密封适用于高速、高温、高压等苛刻的工况条件，广泛应用于石油、化工、制 药等领域。
静环与动环的相互作用
旋转环
旋转环是干气密封中的另一个关键组件，它与静止环形成一 对相互作用的密封面。旋转环通常由经过特殊处理的硬质材 料制成，如碳化钨或碳化硅。
旋转环的表面经过精密研磨和抛光，使其能够在高速旋转时 保持与静止环的紧密接触，从而实现非接触式密封。
弹簧
弹簧是干气密封中的一个重要组成部 分，它为静止环提供必要的预紧力， 确保静止环与旋转环之间的紧密接触 。
干气密封技术基本结构原理
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。
在动环组件和静环配合表面处的气体径向密封有其先进独特的方法。
配合表面平面度和光洁度很高，动环组件配合表面上有一系列的螺旋槽，随着转子转动，气体被向内泵送到螺旋槽的根部，根部以外的一段无槽区称为密封坝。
密封坝对气体流动产生阻力作用，增加气体膜压力。
该密封坝的内侧还有一系列的反向螺旋槽，这些反向螺旋槽起着反向泵送、改善配合表面压力分布的作用，从而加大开启静环与动环组件间气隙的能力。
反向螺旋槽的内侧还有一段密封坝，对气体流动产生阻力作用，增加气体膜压力。
配合表面间的压力使静环表面与动环组件脱离，保持一个很小的间隙，一般为3微米左右。
当由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。
在动力平衡条件下，作用在密封上的闭合力Fc，是气体压力和弹簧力的总和。
开启力Fo是由端面间的压力分布对端面面积积分而形成的。
在平衡条件下Fc=Fo，运行间隙大约为3微米。
如果由于某种干扰使密封间隙减小，则端面间的压力就会升高，这时，开启力Fo大于闭合力Fc，端面间隙自动加大，直至平衡为止。
类似的，如果扰动使密封间隙增大，端面间的压力就会降低，闭合力Fc大于开启力Fo，端面间隙自动减小，密封会很快达到新的平衡状态。
这种机制将在静环和动环组件之间产生一层稳定性相当高的气体薄膜，使得在一般的动力运行条件下端面能保持分离、不接触、不易磨损，延长了使用寿命。
具体介绍干气密封气体润滑非接触式机械密封 (简称干气密封)液体润滑上游泵送非接触式机械密封 (简称上游泵送密封)都是基于现代流体动压润滑理论的新型非接触式机械密封。
与普通的接触式机械密封相比,干气密封与上游泵送密封可实现密封介质的零泄漏甚至零逸出,彻底消除对环境的污染,且因端面无直接的固体摩擦磨损而使使用寿命延长、密封可靠性提高和运行维护费用下降,从而使经济效益明显提高。
干气密封知识点
在储存和运输过程中，应避免密封圈受到 撞击和挤压，以免造成损坏。
常见问题及解决方案
密封圈卡阻
可能是由于密封圈尺寸不匹配或密封面 不清洁导致。解决方案是检查密封圈尺
寸和清洁密封面。
密封圈过热
可能是由于摩擦过大或润滑不足导致 。解决方案是增加润滑或更换摩擦系
数更低的材料。
密封圈泄漏
可能是由于密封圈老化或安装不当引 起。解决方案是更换密封圈或重新正 确安装。
干气密封对压力波动的敏 感度较低，但仍需保持一 定的压力稳定性，以防止
密封性能下降。
压力分布
干气密封的密封效果受到 压力分布的影响，需要确 保密封面上的压力分布均 匀，以获得更好的密封效
果。
温度环境
温度范围
干气密封能够在低温到高温的环 境中工作，具体温度范围取决于 密封的设计和材料。
温度稳定性
干气密封对温度波动的敏感度较 低，但仍需保持一定的温度稳定 性，以防止密封性能下降。
温度分布
干气密封的密封效果受到温度分 布的影响，需要确保密封面上的 温度分布均匀，以获得更好的密 封效果。
介质环境
介质种类
干气密封适用于各种气体介质，包括空气、氮气、氢气、氦气等。
介质清洁度
干气密封对介质清洁度要求较高，应避免介质中含有颗粒物、水蒸 气等杂质，以免损坏密封面或影响密封性能。
介质压力
02
这些组件的作用是固定密封件、传递旋转动力和保 护密封面不受外部环境的影响。
03
在干气密封中，这些组件也是必不可少的，它们共 同协作，实现干气密封的功能。
03
干气密封的工作环境
压力环境
压力范围
干气密封能够在极低到高 真空、高压或负压的环境 中工作，具体压力范围取 决于密封的设计和材料。
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。
干气密封介绍(上)
干气密封介绍一、干气密封干气密封经过了严格的试验和检验，由制造精度高、质量优良的陶瓷和高合金的金属材料组成，含串联式配置的密封（如：含两个动环、两套装好弹簧的静环组件、腔体、连接轴套等件）和内部迷宫密封。
在大气侧配置了隔离密封。
弹簧力和工艺气压力共同作用形成密封力，密封环和保持环间的密封元件（O形圈）起副密封的作用。
在串联密封中，工艺气侧的主密封承受全压差起主要的密封作用。
大气侧的密封作为安全备用密封，一旦主密封失效安全密封承担起主密封的作用，可以保证设备安全停机。
干气密封分类：单端面，双端面，串联式等多种。
如何选用干气密封：1、对于要求既不允许工艺气体泄漏到大气中，又不允许阻封气进入机体的情况，采用中间进气的串联式干气密封。
普通串联式干气密封适用于少量工艺气泄漏到大气中的工状。
大气侧的一级密封作为保险密封。
2、对于允许气体少量泄漏到大气中，且无任何危害的工况，选用单端面干气密封。
3、对于不允许工艺气体泄漏到大气中，但允许阻封气泄漏到工艺气中的工况，选用双端面干气密封。
二、干气密封密封端面分类及螺旋槽干气密封优点干气密封密封端面根据加工成的形状分成：有扁平密封块，有台阶的密封块，有楔形鞋状密封块的，有螺旋槽的，等等。
螺旋槽干气密封优点：运行可靠性高，使用寿命长，密封气泄漏量小，功耗极低，工艺回路无油污染，工艺气亦不污染润滑油系统，取消了庞大的密封油供给及测控系统，占地面积小，重量轻，运行维护费用低，减小了计划外维修费用和生产停车。
三、干气密封结构图。
图1 串联式干气密封的内部结构四、干气密封系统概述1、主要数据密封型式：TM02D串联式干气密封密封处轴径：100mm密封配置：带中间迷宫的串联式密封（含隔离气密封）密封系统型式：除液装置+增压装置+密封控制系统产地：沈阳透平机械股份有限公司密封材料：㈠、旋转环：硬质合金（碳化钨或碳化硅）㈡、旋转金属件：410SS㈢、静止环：特种石墨（碳化硅+DLC涂层）㈣、静止金属件：410SS㈤、弹簧：哈氏合金2 、干气密封工作原理：干气密封是一种非接触式端面密封，密封单元由两个环构成。
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
干气密封介绍
螺旋槽的形式：
1、双旋向：
甲 醇 中 心 员 工 培 训
典型的干气密封螺旋槽端面的示意图。
甲 醇 中 心 员 工 培 训
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。
甲 醇 中 心 员 工 培 训
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。在目前的压缩机组上使用最多。
螺旋槽的形式：
1、单旋向：
甲 醇 中 心 员 工 培 训
甲 醇 中 心 员 工 培 训
3) 严禁机组运转过程中保证密封气的供给，因 为密封气的中断会导致密封面干磨，很短时间 内密封就会烧坏，另外采用压缩机自身工艺气 作为密封气时要注意密封气的脱液，防止液滴 进入密封面破坏密封，还要注意压缩机工艺参 数变化对密封的影响，不能保证密封气供给时 及时投用辅助密封气。 4) 杜绝机组倒转，根据螺旋槽的设计方向，气 体只有沿设计方向进入螺旋槽，密封面之间才 能形成气膜，脱离接触；如果机组倒转，则会 导致动静环直接接触发生干摩擦，密封很快烧 毁。所以，操作上遇到机组突然停车时，要迅 速关掉机组出口阀，防止机组倒转。
干气密封的优点：
省去了密封油系统及用于驱动密封油系
干气密封基本结构及主要布置方式
干气密封主要布置方式
单端面干气密封—TM02B
单端面干气密封—TM02B
单端面布置合用于少许工艺气泄漏到大气中无危害旳工况，如:CO2机、空压机、氮压机等。
双端面干气密封—TM02A
双端面干气密封—TM02A
合用于不允许工艺气泄漏到大气中，但允许阻封气（例如氮气）进入机内旳工况，例如工艺气比较脏、不稳定或者存在负压旳危险。 控制阻封气体旳压力使其一直维持在比工艺气体压力高0.2~0.3MPa。
串联式干气密封—TM02C
串联式干气密封—TM02C
合用于允许少许工艺气泄漏到大气旳工况 。 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，第一级主密封承担全部或大部分负荷，而另外一级不承受或承受小部分旳压力降，经过主密封泄漏旳工艺气体被引入火炬燃烧，剩余极少许旳工艺气经过二级密封泄漏，引入安全地带放空。当主密封失效时，第二级密封能够起到辅助安全旳作用。
密封反转－没有损伤旳短时间反转可接受，但应防止－可使用双向密封设计密封反压－不被推荐密封液体污染 －少许液体污染能够接受，但应防止
28系列、TM02系列干气密封操作极限
低速盘车－不影响密封性 振动－密封可承受API617振动公差要求压缩机清洗 －若密封被缓冲气体隔离，可进行压缩机清洗
28系列、TM02系列干气密封操作极限
82 后置隔离密封
轴承侧
气封侧
隔离气
二级放空
轴承放空
碳环隔离密封
隔离气
轴承放空
二级放空
迷宫隔离密封
碳环密封－单侧N2消耗< 1.7Nm3/h－密封寿命超出5年－浮动密封可预防安装损坏
迷宫组－单侧N2消耗> 8.5Nm3/h－密封寿命理论上不可预测－安装中易损坏梳齿
干气密封知识点
– 密封使用寿命长、运行稳定可靠； – 密封功率消耗小，仅为接触式机械密封的5%左右； – 与其他非接触式密封相比，干气密封气体泄漏量小； – 可实现介质的零逸出，是一种环保型密封； – 密封辅助系统简单、可靠，使用中不需要维护；
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透平压缩机干气密封结构原理与 使用使用
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•1、干气密封概述
体泄漏量越大。
• 介质温度对密封泄漏量的影响是由于温度对介质粘度有影响而造 成的。介质粘度增加，动压效应增强，气膜厚度增加，但同时流 经密封端面间隙的阻力增加。因此，其对密封泄漏量的影响不是 很大。
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• 气体压缩机密封
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• 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。
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影响干气密封性能的主要参数
干气密封典型结构及材料
2020/6/5
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干气密封知识
干气密封技术简介一、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，如图1所示图1在动环组件和静环配合表面处的气体径向密封有其先进独特的方法。
配合表面平面度和光洁度很高，动环组件配合表面上有一系列的螺旋槽，如图2所示。
2图随着转子转动，气体被向内泵送到螺旋槽的根部，根部以外的一段无槽区称为密封坝。
密封坝对气体流动产生阻力作用，增加气体膜压力。
该密封坝的内侧还有一系列的反向螺旋槽，这些反向螺旋槽起着反向泵送、改善配合表面压力分布的作用，从而加大开启静环与动环组件间气隙的能力。
反向螺旋槽的内侧还有一段密封坝，对气体流动产生阻力作用，增加气体膜压力。
配合表面间的压力使静环表面与动环组件脱离，保持一个很小的间隙，一般为3微米左右。
当由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。
在动力平衡条件下，作用在密封上的力如图3所示。
图 3闭合力Fc，是气体压力和弹簧力的总和。
开启力Fo是由端面间的压力分布对端面面积积分而形成的。
在平衡条件下Fc=Fo，运行间隙大约为3微米。
如果由于某种干扰使密封间隙减小，则端面间的压力就会升高，这时，开启力Fo大于闭合力Fc，端面间隙自动加大，直至平衡为止。
如图4所示。
4图类似的，如果扰动使密封间隙增大，端面间的压力就会降低，闭合力Fc大于开启力Fo，端面间隙自动减小，密封会很快达到新的平衡状态，见图5。
图5这种机制将在静环和动环组件之间产生一层稳定性相当高的气体薄膜，使得在一般的动力运行条件下端面能保持分离、不接触、不易磨损，延长了使用寿命。
通过以上结构的不同组合并配合辅助的密封可演化出用于实际工况的几种结构：二、干气密封型式三、单端面干气密封它适用于少量工艺气泄漏到大气中无危害的工况，见图6图四、串联式干气密封它适用于允许少量工艺气泄漏到大气的工况，见图7。
干气密封的结构和工作原理
干气密封的结构和工作原理干气密封的结构和工作原理其实蛮有意思的，听起来高大上，其实就像一件很简单的衣服，里面却藏着不少巧妙的设计。
先说说它的结构吧，干气密封基本上是由几个主要部分构成的，像是密封环、固定环和气体供应系统。
你想啊，这就像是一个团队，每个人都有各自的角色，缺了哪个都不行。
密封环呢，负责紧紧地包住核心部分，确保没有气体溜出去，简直就像个守卫，把“敌人”挡在外面。
固定环呢，起着支撑的作用，保持整个结构的稳定，就像是个强壮的小伙伴，给大家撑腰。
气体供应系统则负责提供必要的气体，保持压力平衡，确保密封状态好得不能再好了。
工作原理说起来更有趣了，干气密封利用了气体的压力和流动来实现密封。
想象一下，就像你在游泳池里，水流动时形成的那种涟漪。
而这些气体的流动就像在场上跳舞，轻盈而又充满节奏。
气体在密封环和固定环之间形成了一层保护膜，保持着低摩擦，减少了磨损。
可以说，这一切都像是一场华丽的表演，每个环节都紧密配合，不容有失。
因为干气密封的设计，摩擦系数可以降到最低，就像是给它穿上了滑滑的衣服，让它在工作时毫无压力。
你或许会问，这种密封有什么好处？哦，简直是太多了。
干气密封的耐用性很高，使用寿命长，这样一来就减少了维修和更换的麻烦。
简直就像买了一件高质量的衣服，不用担心洗几次就变形了。
干气密封在极端环境下也能发挥出色，像高温、高压的地方，它都能稳定工作，绝对是个可靠的伙伴。
再加上它的设计还减少了泄漏的可能性，对环境也更友好，真的是一举多得。
此外，干气密封的维护也比较简单，定期检查就能保持它的良好状态。
说白了，就像你给自己的爱车做保养，定期加油、换油，保持它的最佳状态。
这种密封装置也能减少能耗，提高设备的效率，长久以来就像是给企业省了一笔可观的开支，真是聪明之举。
任何事物都有两面性，干气密封也不例外。
虽然它的优点多多，但在安装和调试上，还是需要一些专业的知识。
就像一个新手厨师在尝试做一道复杂的菜，得小心翼翼，不能随便来。
干气密封结构与基本知识.26页PPT
51、没有哪个社会可以制订一部永远 适用的 宪法， 甚至一 条永远 适用的 法律。 ——杰 斐逊 52、法律源于人的自卫本能。——英 格索尔
53、人们通常会发现，法律就是这样 一种的 网，触 犯法律 的人， 小的可 以穿网 而过， 大的可 以破网 而出， 只有中 等的才 会坠入 网中。 ——申 斯通 54、法律就是法律它是一座雄伟的大 夏，庇 护着我 们大家 ；它的 每一块 砖石都 垒在另 一块砖 石上。 ——高 尔斯华 绥 55、今天的法律只有永远躺在泥坑里的人，才不会再掉进坑里。——黑格尔 32、希望的灯一旦熄灭，生活刹那间变成了一片黑暗。——普列姆昌德 33、希望是人生的乳母。——科策布 34、形成天才的决定因素应该是勤奋。——郭沫若 35、学到很多东西的诀窍，就是一下子不要学很多。——洛克
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结构复杂，泄露量小，需要 一套复杂的密封油系统，有 时会污染润滑油系统，因而 运行费用高，维修复杂
需要密封油系统，工作寿命 较短其不稳定。
干气密封 泄漏少、寿命长、能耗低、 操作简单可靠
用于级间密封或油密封。 用于轴端密封的内侧部分， 或空气介质类压缩机的轴端 密封，如催化主风机 用于易燃爆介质类压缩机
干气密封结构与基本知识
压缩机密封
• 由于压缩机转子与定子之间存在间隙， 因而不可避免的存在泄 漏，为了阻止这 种泄漏发生，必须设计一种密封结构。
• 压缩机密封分为轴端密封、级间密封、 油密封等等。
密封型式
轴端密封几种型式
特点
应用场合
迷宫密封 或梳齿密 封或拉别 令
结构简单、泄漏大
浮环密封
机械接触 式密封
RSD、HC、柴油加、 CCR循环氢压缩机， CCR新氢增压机
单端面干气密封
静环
动环
双端面干气密封
隔离气N2 排放口
主密封气N2
轴承
缓冲气N2
工艺介 质
带中间迷宫串联干气密封
Clean Buffer Gas 主密封气
Leakage泄漏至火炬I源自ert Buffer Gas 二次密封氮气
Leakage泄漏至大气
• 隔离气注入密封于轴承之间，其作用是防止润滑油进入密封腔，同时 防止工艺气进入轴承腔。
• 缓冲气（或称作前置隔离气）用于并联双端面密封，注入密封于机壳 梳齿密封之间，其作用是防止未过滤、脱液的工艺介质进入密封腔， 造成密封损坏，使用惰性气体(氮气)。
全厂密封气使用情况
装置 机组名称 一级主 二级主 隔离 缓冲
名称
密封气 密封 气
气
备注
FCC RDS HC CCR
柴油 加氢
富气压缩机 无 （1台）
氮气
循环氢压缩 压缩机 氮气 机（2台） 出口氢
循环氢压缩 机（1台）
循环氢压缩 脱氯氢 氮气 机（1台） 和氮气
新氢增压机 脱氯氢 氮气 和氮气
循环氢压缩 压缩机 氮气 机（1台） 出口氢
仪表 风
氮气
氮气 无
只有一级主密封气
一级主密封气经除 湿，配自动增压器
氮气 无 氮气 无 氮气 无
开停机时用氮气
开停机时用氮气
一级主密封气经除 湿，配自动增压器
干气密封力学原理图一
FC 闭合力
S
P
间隙正常
FC<FO
FO 打开力
压缩 膨胀
干气密封力学原理图二
FC 闭合力
S
P
间隙减小
FC<FO
FO 打开力
干气密封力学原理图三
FC 闭合力
S
P
间隙增加
FC＞FO
FO 打开力
干气密封的几种常用类型
类型
特点
在我厂的使用
单端面干气密封 双端面并联密封
双端面串联密封
一个密封面，安全性较差， CCR的提升风机 多用于非有害介质
两个断面并列布置，两个静 FCC富气压缩机 环在外侧，安全性较单端面 有所提高，用于压力18bar以 下
两个断面串联布置，内侧密 封损坏，外侧密封还可继续 维持密封，不致发生大量外 泄漏，多用于危险场合
机组升压时，气体所产生的静压力将使得两个环分开并形成一极薄的 气膜（约3μm）。这间隙允许少量的密封气泄漏。 • 当机组开始旋转时，由于动环上槽的作用把气体向密封坝泵送，槽内 压力从外径向内径增加，靠近槽的根部产生一高压区域，并扩大两环 间的间隙，同时泄漏量也增加。 • 当弹簧力和气体的静压力与槽和密封坝的流体动力相等时，密封面之 间形成稳定的气膜间隙。 • 当间隙减小时，流体动力学作用使得端面之间的分离力迅速增加，间 隙将扩大。间隙的增大时将导致打开力减小，间隙将减小。干气密封 的自动平衡原理使得密封端面之间形成了稳定的间隙和泄漏量。当轴 旋转时密封面非接触，所以没有磨损。
目前石化企业较少使用
广泛用于石化企业各种易燃、 易爆、有毒介质类离心压缩 机
干气密封的基本原理（一）
• 干气密封是一种密封全部工艺气压力的非接触式端面密封。 • 该密封包括轴向浮动的碳化物环——静环，和旋转环——动环，旋转
环密封面的外径部位刻有槽，槽的下面是被称为密封坝的光滑区域。 • 在轴处于静止和机组未升压时，静环背后的弹簧使其与动环接触。当
干气密封的基本原理（二）
• 一级主密封气使用工艺介质的机组，在一定的运行模式下，例如循环 和启动，压缩机还没有产生足够给干气密封供气的压差。在 这种运行 模式下，干气密封容易受到来自于机壳内的未经过滤的气体进入密封 腔的污染。未经过滤的气体流入到密封腔称为“倒灌”。所以需要设 置增压器(如Flowserve、John crane的干气密封控制盘)。
干气密封的基本原理（二）
• 干气密封顾名思义是指干燥的、洁净的气体密封。 • 干气密封的密封面之间在运行时有非常小的间隙，密封气流过该间隙。
密封面之间的微小间隙要求密封气中不能含有直径超过间隙的颗粒， 也不能含有液体，干气密封控制盘的特点是具有过滤装置、除湿装置 （密封气用工艺介质时），提供高清洁度的气体以延长密封面的寿命， 并防止静环背面堆积污染物。 • 密封气分为主密封气、隔离气（缓冲气）。 • 干气密封设计压力为机组的进气压力。主密封进气腔的压力稍许高于 进气压力，确保密封腔内清洁的环境。由于密封腔与工艺气腔有压差， 对于串联式结构来讲大部分经除湿、过滤的密封气流经工艺气拉别令 密封进入压缩机，只有一小部分密封气流经密封面之间，成为泄漏气 体；对于并联式双端面密封来讲，密封气流经两个密封面之间，成为 泄漏气体。串联式结构主密封气又分一级主密封气（内侧端面）、二 级主密封气（外侧端面），内侧端面起主要密封作用，外侧端面是一 个安全密封，当内侧主密封突然失效时，危险介质不会发生大量外泄， 造成安全事故。一级主密封气使用工艺介质或氮气，二级主密封气只 能使用惰性气体(氮气)。
约翰克兰鼎名（天津）
柴油加氢
循环氢压缩机（1台）
约翰克兰（英国）
约翰克兰鼎名(天津)(FCC富气压缩机)
PG 1709
主密封氮气
高点放空
进气
轴承
PG 1706
PG 1702
PG 1704
缓冲氮气
Inert Buffer
Gas 惰性隔离气
PROCESS 工艺侧
ATMOSPHERE 大气侧
干气密封厂家一览表
装置名称
机组名称
干气密封厂家
FCC
富气压缩机（1台）
约翰克兰鼎名（天津）
RDS
循环氢压缩机（2台）
FLOWSERVE
HC
循环氢压缩机（1台）
CCR
循环氢压缩机（1台）
四川日机
新氢增压机