泵用干气密封的原理及特点
干气密封的原理及使用分析
干气密封的原理及使用分析一、引言干气密封是一种新型的无接触轴封，由它来密封旋转机器中的气体或液体介质。
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。
因此，在压缩机应用领域，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。
干气密封使用的可靠性和经济性已经被许多工程应用实例所证实。
目前，干气密封主要用在离心式压缩机上，也还用在轴流式压缩机、齿轮传动压缩机和透平膨胀机上。
干气密封已经成为压缩机正常运转和操作可靠的重要元件，随着压缩机技术的发展，干气密封正逐步取代浮环密封、迷宫密封和油润滑密封。
本文针对德国博格曼公司的干气密封产品进行了研究，结合压缩机的工作特点，重点论述压缩机干气密封的原理、结构特点、密封材料、使用要求和制造等方面的内容。
二、干气密封工作原理分析干气密封和普通平衡型机械密封相似，也由静环和动环组成，其中：静环由弹簧加载，并靠O型圈辅助密封。
端面材料可采用碳化硅、氮化硅、硬质合金或石墨。
干气密封与液体普通平衡型机械密封的区别在于：干气密封动环端面开有气体槽，气体槽深度仅有几微米，端面间必须有洁净的气体，以保证在两个端面之间形成一个稳定的气膜使密封端面完全分离。
气膜厚度一般为几微米，这个稳定的气膜可以使密封端面间保持一定的密封间隙，间隙太大，密封效果变差；而间隙太小会使密封面发生接触，因干气密封的摩擦热不能散失，端面间无润滑接触将很快引起密封端面的变形，从而使密封失效。
气体介质通过密封间隙时靠节流和阻塞的作用而被减压，从而实现气体介质的密封，几微米的密封间隙会使气体的泄漏率保持最小。
动环密封面分为两个功能区(外区域和内区域)。
气体进入密封间隙的外区域有空气动压槽，这些槽压缩进来的气体。
为了获得必要的泵效应，动压槽必须被开在高压侧。
密封间隙内的压力增加将保证即使在轴向载荷较大的情况下也将形成一个不被破坏的稳定气膜。
干气密封无接触无磨损的运行操作是靠稳定的气膜来保证的，稳定的气膜是由密封墙的节流效应和所开动压槽的泵效应得到的。
泵用干气密封系统
2.通过监测压力、流量等参数，反映密封工作状 态，当这些参量超过设定值时，输出报警信 号，避免事故的发生。
干气密封控制系统组成单元
1.过滤单元：过滤缓冲气，精度1μm。 2.调压单元：将过滤后的缓冲气压力整定到设
计值。
3.测量单元：监测缓冲气压力、流量参数。 4.报警单元： 当压力低于或流量高于设定值时，给出报警信
CSV
CSD
GBI
SNS
3.PLAN75
应用介质：常温下不易挥发的流体，泄漏 物会凝结或气体回收系统会倒流。
应用结构：无压双密封
公用工程要求：需接火炬管网，对管网的 压力有要求。
元件组成：收集器+孔板+高报压力开关 （0.7bar)+阀门
其它：通常与PLAN72配合使用
CSD CSD
4.PLAN74
时应及时更换； 4.先给干气密封送气再启动泵，但应注意氮气压
力的要求；反之，当泵完全停稳后再关闭气 源。
泵用干气密封简介
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干气密封端面典型槽型图
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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
干气密封作用力图
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一、泵用干气密封特点
非接触式气体润滑密封，端面无磨损 用“气封液”代替“液封液” 密封更安全可靠 无污染
密封控制系统结构简单,可靠性高 全寿命成本低
应用介质：介质可含固体，但不能是高黏 度或易聚合
应用结构：有压双干气密封
公用工程要求：氮气压力高于泵腔至少 1.75bar
元件组成：截止阀+2~3微米过滤器（清除 颗粒，液体）+调压器(至少高于介质 1.75bar)+(孔板)+流量计+压力表 +(FSH)+低报压力开关+单向阀
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。
泵用干气密封讲稿2011
易燃易爆有毒的 主要用于常温 易汽化的清洁流 清洁流体 。 体如： 1.非聚合流体， 饱和蒸汽压高于 封液。 2.易结晶流体如 含碱，胺。
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串联式干气密封 双端面干气密封 串联式机械密封 （PLAN72＋76） （PLAN74） （PLAN52） 安全性高。一级 机械密封泄漏出 的介质通过密封 气排火炬，二级 干气密封泄漏到 大气的为氮气， 不会对现场造成 威胁；主密封失 效，次级密封起 到备用密封的作 用。 安全性高。密封 气一部分进入介 质，一部分排向 大气，保证介质 零泄漏。 安全较高。一级 机械密封泄漏出 来的微量介质可 通过储罐排向火 炬，且主密封失 效时次级密封在 短时间内起到备 用密封的作用。
闭合力=Fs+Fp 开启力=Fo B．间隙增大 闭合力＞开启力
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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
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干气密封的自我平衡过程：
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PLAN74控制系统流程图
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泵用干气密封控制盘PLAN74
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泵用干 气密封控制盘(现场)
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泵用干 气密封控制盘（现场）
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三．泵用干气密封与机械密封的比较 （易挥发、轻烃类介质）
环 保 方 面
环保性好。介质 全部送至火炬燃 烧，不会泄漏到 环境中，次级密 封泄漏到现场的 为氮气，不会对 现场造成任何污 染。
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。
干气密封离心泵工作原理
干气密封离心泵工作原理说起干气密封离心泵的原理，我有一些心得想分享。
你知道吗，就像我们家用的那种普通的水泵，抽水的时候水不能漏出来。
离心泵呢，它是靠叶轮旋转产生离心力，把液体从中心甩到四周，然后从出口送出去。
但这个密封就很关键了，要是密封不好，泵里的液体流出来，不但浪费，还可能损坏泵。
干气密封就像是给这个离心泵请了一个超级保镖。
我一开始看到这个词的时候就很疑惑，啥是干气密封啊？它怎么就能密封好呢？后来慢慢就理解了。
打个比方吧，干气密封就像给通道设置了一道神奇的气体栅栏。
干气本身被源源不断地送进这个密封系统里。
这里面涉及到一种压力平衡的原理。
正常情况下，泵里的液体是有一定压力的，想要冲出来。
干气呢，也有自己的压力，这个干气的压力就顶在密封的地方，液体的压力想把气推开往外漏，但是干气就像坚强的卫士不让液体冲过这道防线。
这有点像拔河，液体压力往左拽，干气压力就往右拉，在正常工作下，维持着一个平衡。
实际应用中，比如说在炼油厂那些复杂的流体输送设备中就用到了干气密封离心泵。
炼油时那些各种各样的化学液体，有的有毒，有的很昂贵。
要是离心泵密封不好，浪费、污染的事就都来了。
所以干线密封就像个大英雄，保证泵送作业安全高效地进行。
说到这里，你可能会问了，那干气要是压力不够了怎么办呢？哈哈，这是个好问题呢！其实整个干气密封系统是有监控装置的呀，一旦压力有异常，就会报警的，操作人员就会去检查供气源之类的东西。
不过，我也得承认，虽然我大概理解了干气密封离心泵的工作原理，但这个里面还有好多细致的控制理论和复杂的机械结构我还没有彻底搞清楚。
咱们可以一起讨论呀，没准你知道一些我不知道的知识呢。
而且这个原理也给咱们一些延伸思考，像是在其他类似要求密封的设备里，是不是也能借鉴这种干气密封的思路呢？这里有个注意事项就是干气的品质也是很重要的，要是干气里夹杂着杂质，那就好像给这个卫兵队伍里混进了坏蛋，会影响密封效果的哦。
干气密封原理
干气密封原理
干气密封是一种利用气体的高压力将两个接触面之间形成密封的方法。
它常用于各种机械设备中，例如压缩机、泵和旋转轴等。
干气密封的原理是利用气体的压力产生一个密闭的空气隔离区域，使得两个接触面之间的润滑剂不会泄露出去，从而保证机械设备的正常运转。
具体来说，当气体进入密封区域时，它会填充在两个接触面之间的间隙中，形成一个气体隔离层。
这个气体隔离层会受到压缩机或泵的高压力控制，从而保持一定的压力，从而防止润滑剂的泄漏。
在干气密封中，还常常使用轴封和密封环等辅助部件来加强密封效果。
轴封通常由金属和橡胶制成，能够保持密封区域的稳定性。
而密封环则可以填补密封区域的缺陷，使得气体无法从缺陷处泄漏出去。
总的来说，干气密封的原理是利用气体的高压力形成一个密闭的隔离区域，防止润滑剂泄漏。
通过辅助部件的使用，可以进一步提高密封效果，确保机械设备的正常运转。
干气密封的工作原理和特点
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。
干气密封原理、设计、制造、试验技术交流(精品)
的泄漏量尚未形成统一的标准。而且干气密封在零部件的设计、
制 造及检验也 由 于各 厂家的设计 理 念 不同， 也未有相关统 一标准 。 通常都以企业内控标准为准。 国内干气密封的行业标准《干气密封技术条件》是在我公司 企业标准的基础上制定，目前已定稿送审，即将颁布。
干气密封设计
核 心 关 注
气膜刚度
产品应用
双端面结构
适用范围： 压力：负压~2.0MPa密封失效后允许少量介质 用于允许微量氮气进入工艺流程 ，压力不高的易燃 、 易爆、有毒介质，要求零泄漏的场合 优点：实现工艺介质零泄漏。 缺点：会有微量的氮气泄漏至压缩机内部。 应用实例：富气压缩机、解析气压缩机、火炬气压 缩机等。
产品应用Βιβλιοθήκη 带中间迷宫的串联式结构增强抗干扰性，稳定性
泄漏量
经济性、环保性
的
参 数
刚漏比 优化设计的最佳工作点
槽型参数
干气密封设计
传统设计
P、T、转速、介质
设计流程
运行参数
新设计
驱动方式、运行工况
公用工程条件
结构选型
工艺特点
流体动压设计
详细设计
流体静压设计
泄漏量、气膜刚 度等
优化计算
极端工况（暖机、盘车、 全压启停）
干气密封技术优势
静环变形计算
SNS
干气密封的设计
干气密封的理论分析 ——摩擦副热应变分析
strain
0.00044 230 0.00040 0.00036 0.00032
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干气密封工作原理
干气密封工作原理一、引言干气密封是一种广泛应用于各种机械设备中的密封方式，它通过利用气体的特性来实现密封效果，具有结构简单、维护方便等优点。
本文将详细介绍干气密封的工作原理及其应用。
二、工作原理干气密封的工作原理基于气体的压力平衡原理和密封面的相对运动。
一般情况下，干气密封由静密封和动密封两部分组成。
1. 静密封部分静密封部分主要由密封面和密封环组成。
密封面通常采用硬质合金、陶瓷等材料制成，具有良好的耐磨性和耐腐蚀性。
密封环则负责与密封面接触，并通过压缩使其与密封面形成密封。
2. 动密封部分动密封部分主要由活塞、活塞环和密封环组成。
活塞和活塞环的运动可产生压力差，从而形成气体的流动。
密封环则负责承受气体的压力，并通过其自身的弹性使气体无法泄漏。
三、工作过程干气密封的工作过程可以分为压缩、密封和润滑三个阶段。
1. 压缩阶段当活塞运动时，活塞环与密封环之间形成一定的压力差，使气体被压缩。
同时，密封环的弹性使其与密封面紧密接触，形成初步的密封效果。
2. 密封阶段在密封阶段，由于活塞环的运动，压缩气体逐渐流向密封面，与密封面接触。
此时，密封面与密封环之间的压力差逐渐增大，从而形成更好的密封效果。
3. 润滑阶段在润滑阶段，密封面和密封环之间的润滑剂起到重要的作用。
润滑剂可减少密封面和密封环之间的摩擦，提高密封的效果。
四、应用领域干气密封广泛应用于各种机械设备中，特别是涉及高速旋转的轴承和密封件。
其主要应用领域包括但不限于以下几个方面：1. 压缩机在压缩机中，干气密封可有效防止压缩气体泄漏，提高压缩机的工作效率。
同时，干气密封还可减少摩擦磨损，延长设备的使用寿命。
2. 泵站在泵站中，干气密封可防止液体泄漏，保证泵站的正常运行。
与传统的液体密封相比，干气密封不会受到液体蒸发和结晶的影响，具有更好的稳定性和可靠性。
3. 机床在机床中，干气密封可防止切削液进入主轴轴承，保护轴承免受污染。
同时，干气密封还可减少主轴轴承的磨损，提高机床的加工精度和效率。
干气密封基本原理及常见故障分析及应对措施
T28 单向螺旋槽
Film Stiffness (MN/m)
90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 0 2 4 6 8 10
改进型 双向螺旋槽
Speed = 14,500 rpm 6.625 in O/B Seal
最初双向螺旋槽
Min'm Film Thickness (um)
1.密封反转以及低速工况。 2.后置隔离密封失效,外侧密封被污染。 3.压缩机前置迷宫失效,密封污染。 4.开停车处理不当,密封污染。 5.正常运行时,过滤系统失效,密封污染。 6.密封供气系统故障(压力中断、带液),引起密封失效。 7.压缩机振动过高造成密封失效。 8.现场误操作。
9.端面反压。
10.仪表失效。
1.密封反转以及低速工况。
密封反转即压缩机反转，对于双向旋转的干气密封来说不会瞬间损坏干 气密封，但对于单旋向干气密封来说，由于无法形成气膜，摩擦副贴合 在一起短时间即可磨损 应对措施：一方面尽可能靠近压缩机的吸入口和排出口安装单向阀，避 免压缩机出现过大的反向压差；另外一方面在压缩机充压时 避免逆向充压，充压时缓慢升压，使系统压力处于平衡状态。 低速工况即暖机时压缩机的升速以及压缩机停车时的降速，如果长时间 低速工况，由于当压缩机转速低于某一值时（不同干气密封，密封开启 转速不一样）摩擦副处于闭合状态，长时间及出现磨损损坏 应对措施：严格按照制造厂给定的升速曲线进行升速，一方面不要随意更 改升速曲线，保证低转速的运行时间；另一方面在工艺允许的 情况下，尽可能减少启停机次数。
干气密封基本原理
干气密封的工作原理
当端面外侧开设有流体动压槽（2.5～10µm） 的动环旋转时，流体动压槽把外径侧（称之为上游 侧）的高压隔离气体泵入密封端面之间，由外径至 槽径处气膜压力逐渐增加，而自槽径至内径处气膜 压力逐渐下降，因端面膜压增加使所形成的开启力 大于作用在密封环上的闭合力，在摩擦副之间形成 很薄的一层气膜（1～3µm）从而使密封工作 在非接触状态下。所形成的气膜完全阻塞了相对低 压的密封介质泄漏通道，实现了密封介质的零泄漏 或零逸出。
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。
泵用干气密封工作原理及应用
泵用干气密封工作原理及应用【摘要】分析了泵用干气密封的工作原理、特点及受力分析；介绍了在液态烃泵上采用双端面干气密封的一个应用实例。
为用户在装置关键离心泵上选择、使用干气密封提供指导。
【关键词】干气密封离心泵非接触1 前言离心泵作为石油化工生产装置中最常用的动设备，约占机泵总用量的90%左右。
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，以保证安全、满足生产为目标，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机械密封就显得尤为重要。
新型机械密封具备干运转、动静环不接触、动静环之间利用工作时形成气膜来润滑的特点，是对机械密封的另一种诠释。
为了达到工艺介质的零逸出、零泄漏，新型机械密封采取“以气封气”或“以气封液”两种方式（表1）。
2 泵用干气密封的工作原理由旋转环（动环）、静环、弹簧、密封圈以及弹簧座和轴套组成典型的干气密封形式，并在旋转环的密封面上加工流体动压槽并进行抛光打磨处理。
工作原理如图1所示：旋转环被安装在机泵转动轴上，当转动轴转动时旋转环跟随一起转动，致使密封气体沿着动压槽由外沿向内运动，动压槽围堰的节流作用使进入动压槽内的气体被压缩，随着动静环之间气体压力的逐渐升高，在密封面之间形成气膜使动静环分开，由于气膜的压力是一定的，当动静环之间的距离达到一定程度时，气膜被破坏，压力开始降低，动静环之间的距离开始变小，当距离减小至开始条件时气体压力又开始升高，形成新的气膜。
如此周而复始的重复建立新气膜、旧气膜被破坏的过程。
这个过程时间极短以至于被密封的介质来不及发生泄漏。
3 干气密封静环受力分析4 应用实例某装置的液态烃泵（P-304AB）为一国产卧式单级离心泵。
现场安装两台，一开一备。
其作用是用液化气打进稳定塔上部，提供回流。
液化气泵的运行条件为：介质名称：液化气；机泵入口压力：1.0Mpa：额定流量：44 m3/h ；机泵出口压力；1.68Mpa；密封介质：液化气；正常流量：29 m3/h；最小稳定流量8m3/h；入口温度：50℃；电机转速：2950rpm；密封轴径：43mm 。
泵用干气密封技术简介
泵用干气密封技术简介作者：李雪怡来源：《中国化工贸易·中旬刊》2019年第07期摘要：干气密封作为一种新型密封，其应用市场日益扩大，强劲不衰。
本文介绍了泵用干气密封的工作原理、结构特点、布置方式，并分析了失效原因，并就密封系统的运行维护进行了说明，希望给相关工作人士以借鉴。
关键词：干气密封;端面槽型;密封试验干气密封与传统的接触式机械密封相比，具有摩擦功耗低、使用寿命长工作可靠性高、辅助系统简单、没有环境勿扰、运行维护费用低等系列优点，是目前离心泵轴封型式中最先进的一种密封型式。
1 干气密封工作原理密封端面的外侧开有流体动压槽，密封运行时，端面外侧的阻封气被泵送至密封端面之间，形成气膜，气膜压力由外径向动压槽坝区逐渐增加，自坝区向端面内径逐渐降低，当气膜压力与密封端面闭合力平衡时，密封面间产生一道平衡间隙，使密封在非接触的状态下运行。
气膜阻塞了密封液体的泄漏通道，实现密封介质的零泄漏。
2 干气密封结构特点干气密封与普通机械密封相比，其结构特点为：密封面宽（包括槽区和坝区）、硬环（动环或静环）端面开槽，槽深为微米量级;与高速透平压缩机用干气密封相比，其结构特点为：转速低（动压效应小）;径向和轴向尺寸小（密封面窄，要求结构相对简单）。
3 端面槽型的选择干气密封的密封端面上的动压槽可以加工成各种槽型，分为单向槽和双向槽两种。
单向槽包括圆弧槽、螺旋槽、V型槽等，其优点是动压效应强，气膜刚度大，抗外界扰动能力强，缺点是不能反向旋转;双向槽包括枞树、U型槽、T型槽，其优点是备件少，可以长时间反转，缺点是较单向槽动压效应弱，气模刚度小，抗外界扰动能力差。
推荐优先采用单向槽，特殊情况选用双向槽。
4 干气密封布置方式干气密封布置方式主要有三种，分别为双端面外压式干气密封、串联式干气密封和双端面内压式干气密封。
4.1 双端面外压式干气密封布置的特点①在工艺介质和大气间引入较高压力的阻封气（比介质压力高2bar左右）。
泵用干气密封-1
SNS
选型
机械+干气结构
适用于输送各类液态烃介质。 适用易挥发流体的泵。 压力：使用范围宽，最高可至5.0 MPa。 应用：丙烷、乙烯、丙稀、液氨、氨水，含硫污水， 液化气，酸性水，汽油、LPG、碳四，甲醇，富胺液， 贫胺液、各类液态烃等。
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Sichuan Nikki Seals Co., LTD
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泵用干气API682冲洗方案及系统作用
常见组 合形式
PLAN 11+72+75 PLAN 11+72+76
PLAN 74
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泵用干气API682冲洗方案及系统作用
作用
提供干气密封工作气源 处理密封泄漏物
监测密封工作状态
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基本结构及应用
压力适用范围：
负压~2.0MPa。
介质适用范围：
任何清洁介质，工艺允许少量密封气进入、 泵出口压力较低且现场气源稳定的场合。 适用于有毒、有害、不允许介质泄漏到大 气（有少量氮气进入工艺介质）的工况。
应用实例：
甲醇泵、液氨泵、液氯泵、光气泵等。
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基本原理
PLAN 11+72+75 PLAN 11+72 +76
API冲 洗方案
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基本结构及应用
机械+干气（有缓冲气）
氮气压力要求低，一般要 求大于0.5Bar。 可带走稀释内侧密封泄漏， 使介质不会泄漏至大气。 内侧密封失效后，外侧密 封也可短时间坚持运转， 保证安全停车。 整套密封非接触运行，功 率消耗极低。
泵用干气密封详细介绍
一、 干气密封干气密封概述 干气密封干气密封是二十世纪六十年代末期从气体动压轴承的基础上发展起来的一种新型非接触式密封。
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运行。
经过数年的研究，英国的约翰克兰公司于七十年代末期率先将干气密封干气密封干气密封应用到海洋平台的气体输送设备上，并获得成功。
干气密封干气密封最初是为解决高速离心压缩机轴封问题而出现的，由于密封非接触运行，因此密封摩擦副材料基本不受PV 值的限制，特别适合作为高速、高压设备的轴封。
随着干气密封干气密封干气密封技术的日益成熟，其应用范围也越来越宽广，目前，干气密封干气密封正逐渐在离心泵及搅拌器上得到应用。
总之，凡使用机械密封的场合均可采用干气干气密封密封。
与机械密封相比，干气密封干气密封干气密封具有如下优点： 1、密封使用寿命长、运行稳定可靠；2、密封功率消耗小，仅为接触式机械密封的5%左右；3、与其他非接触式密封相比，干气密封干气密封干气密封气体泄漏量小； 4、可实现介质的零逸出，是一种环保型密封；5、密封辅助系统简单、可靠，使用中不需要维护二、离心泵用干气密封干气密封离心泵输送的介质为液体。
根据不同工况条件，可采用以下几种密封形式：1、 双端面干气密封干气密封双端面干气密封干气密封干气密封可以用在绝大多数离心泵的轴封上，它具有以下特点： 1）用“气体阻塞”替代传统的“液体阻塞”原理，即用带压密封气替代带压密封液，保证工艺介质实现“零逸出”；2）整套密封非接触运行，其功率消耗仅为传统双端面密封的5%，使用寿命比传统密封长5倍以上；3）结构简单的辅助系统，保证工艺介质不受污染及工艺介质不向大气泄漏，彻底摆脱了传统双端面机械密封对油系统的依赖。
密封气采用工业氮气或工业仪表风，其压力高于介质0.15—0.2MPa 。
泵用双端面干气密封干气密封干气密封的不足之处是： 1）需要一定压力的气源，气源压力至少高于介质压力0.2MPa;2）有微量气体进入工艺流程。
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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。
三、泵用干气密封的技术难点
与高速透平压缩机用干气密封相比，离心泵用干气密封存在三个方面的难点：
（1）结构尺寸受限制。
离心泵填料箱径向空间相对较小，特别是对一些老泵轴封的改造，问题就更显突出。
这样，一般泵用干气密封的密封面相对就比较窄，由于密封面必须包括起向下泵送作用的槽区和起密封作用的坝区两部分，因此泵用干气密封的端面结构参数（包括流槽的几何参数）的设计与透平压缩机用干气密封并不一样，其难度更大。
（2）转速低，动压效应小。
由于离心泵主轴转速不高，为了尽可能提高密封在工作膜厚下的气膜刚度以增强密封工作的可靠性，在端面槽型的选择及其结构参数的优化上必须作特殊的考虑。
（3）性能价格比高。
由于离心泵机器本身的价值相对于透平压缩机而言要小很多，因此泵用干气密封的价格相对于透平压缩机用干气密封而言就要低很多，这就要求其性能价格比必须非常高。
因此在设计泵用干气密封及其控制系统时，在保证密封和系统性能的前提下，还必须充分考虑其经济性，以便于泵用干气密封的推广应用，这就增加了密封和系统设计和生产的难度。
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