干气密封基本结构及主要布置方式
干气密封技术简介
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。
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。
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。
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。
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
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。
干气密封工作原理
干气密封工作原理及结构布置山东省东营市油田分公司油气集输总厂东营压气站 王玉军[摘 要]详尽阐述了干气密封的工作原理,端面结构。
指出根据现场实际工况及环境保护法要求,可分别采用的三种典型布置,以及干气密封在使用时的维护,为用户在干气密封选择上提供指导。
[关键词]机械密封 干气密封 螺旋槽 零泄漏 零溢出 作为一种非接触式机械密封,干气密封以其使用寿命长、无泄漏、节能、环保、运行维护费用低等一系列技术优势,逐渐在石油、化工以及冶金等工业的大型离心式压缩机和转子泵上得到广泛应用[1-2]。
本文主要论述了干气密封,特别是螺旋槽干气密封的工作原理,结构特征以及使用时的维护,可为用户在干气密封选择、使用及维护方面提供借鉴。
1、工作原理干气密封是基于现代流体动压润滑理论的一种新型非接触式气膜密封。
气膜密封动环或静环端面上通常开出微米级流槽,主要依靠端面相对运转产生的流体动压效应在两端面间形成流体动压力来平衡闭合力,实现密封端面非接触运转。
工程实际中使用较为广泛的流槽形式有雷列台阶式、斜平面式和螺旋槽面式,其中尤以螺旋槽面式密封性能最佳。
螺旋槽干气密封工作原理如图1所示。
动环端面上开有螺旋槽,整个端面分为槽区、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:当动环按图示逆时针方向旋转时,由于粘性作用气体以速度V 进入螺旋槽;速度V 可分解为垂直于螺旋槽速度和与螺旋槽相切速度,其中主要提供流体动压力,而气流以速度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,另一方面可起润滑冷却作用,因而省去复杂的封油系统。
图示干气密封为泵入式(气体从上游向下游流动)结构。
理想设计工况下,密封端面气膜开启力等于闭合力(密封介质压力和弹簧力)。
干气密封工作原理及结构布置
作为一种非接触式机械密封, 干气密封以其使用寿命长、无 泄漏、节能、环保、运行维护费用低等一系列技术优势, 逐渐在石 油、化工以及冶金等工业的大型离心式压缩机和转子泵上得到 广泛应用[1- 2]。本文主要论述了干气密封, 特别是螺旋槽干气密 封的工作原理, 结构特征以及使用时的维护, 可为用户在干气密 封选择、使用及维护方面提供借鉴。
科技信息
工程技术
干气密封工作原理及结构布置
山东省东营市油田分公司油气集输总厂东营压气站 王玉军
[ 摘 要 ]详尽阐述了干气密封的工作原理, 端面结构。 指出根据现场实际工况及环境保护法要求, 可分别采用的三种 典型布置, 以及干气密封在使用时的维护, 为用户在干气密封选择上提供指导。 [ 关键词 ]机械密封 干气密封 螺旋槽 零泄漏 零溢出
图 2d 所示密封环中间开槽, 内外径侧均设置密封坝。 其特 点是可以实现端面双向旋转: 当密封环顺时针旋转时就像图 2b 所示螺旋槽泵出式结构, 而当密封环逆时针旋转时就如图 2a 中 所示螺旋槽泵入式结构。 内外径侧密封坝既可减少工艺气体泄 漏, 又可增大气膜刚度。
此外, 还有 Y 形槽和人字形槽等组合结构以及内外径开槽 中间设置密封坝等多种结构形式。通常, 通过在密封端面设计不 同形式流槽以期改善端面流体流动状况, 增强气体动压效应, 促 进端面热循环, 保证密封动力学稳定性及挠性安装环具有良好 追随性, 从而获得性能优越并能适应特殊工况的密封端面结构。
2、典型端面 近年来, 国内外学者对螺旋槽干气密封端面结构形式作了
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大量研究工作, 以期能从结构形式改变来改善密封性能, 其研究 主要集中于如图 2 所示的螺旋槽及其组合结构形式[3- 4]。
图2 中黑色部分为螺旋槽。图2a 为外径侧开槽泵入式结构, 当密封环逆时针旋转时, 外径侧高压阻塞气体被泵入到端面间 并形成一层稳定气膜从而使端面分离, 阻塞气体既可润滑密封 表面, 又可防止工艺气体向外径侧泄漏。
干气密封原理动画
干气密封原理动画干气密封是一种常用于轴封的密封方式，其原理是利用气体的压力将两个具有不同气压的区域隔离，以阻止气体和液体的泄漏。
干气密封的应用广泛，包括在液压系统、离心机、压缩机和其他旋转机械中。
干气密封的组成干气密封主要由以下几个部分组成：1.轴封体：轴封体是干气密封的主要组成部分，通常由金属或橡胶材料制成，其主要作用是支撑并保护轴和密封元件。
2.密封元件：密封元件是实现气密封的核心部分，常见的有活塞环、l型密封圈、燕尾环等。
密封元件通常由耐磨材料制成，以确保其较长的使用寿命。
3.流体供应装置：流体供应装置提供气体供应，保证轴封工作时间内始终有足够的气体供应，同时还需要能够调节和控制供气压力。
4.压力平衡装置：压力平衡装置用于平衡轴封两侧的气压差异，以防止气体泄漏。
常见的压力平衡装置有平衡腔、平衡管等。
干气密封的工作原理干气密封的工作原理可以简单描述为以下几个步骤：1.气体供应：当轴开始旋转时，流体供应装置会将压力略高的气体输送到轴封的密封室中。
2.密封元件接触：密封元件在气体的压力作用下与轴表面接触，形成密封间隙。
密封间隙的大小和形状取决于密封元件的设计。
3.气动力效应：当密封元件与轴表面接触时，气体将填充到密封间隙中，并将部分气体压缩。
由于压缩气体具有较高的压力，它将产生一个向内的气动力，将密封元件推向轴表面。
4.气体排放：当轴停止旋转时，气体供应装置停止供气，密封间隙内的气体压力逐渐降低，密封元件与轴表面的接触力减小，从而实现气密封。
干气密封的优点干气密封相比其他密封方式具有以下几个优点：•无泄漏：干气密封采用气体作为密封介质，具有良好的密封性能，可以有效阻止气体和液体的泄漏。
•节能环保：由于干气密封无需使用润滑油等液体介质，在工作过程中不会产生液体污染物，具有较好的环境友好性。
同时，干气密封的摩擦阻力较小，可以减少能量消耗。
•维护成本低：干气密封的密封元件一般由耐磨材料制成，寿命较长，换件周期较长，因此维护成本较低。
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。
干气密封结构与基本知识演示版.ppt
• 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
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
RSD、HC、柴油加、 CCR循环氢压缩机， CCR新氢增压机
精选
11
单端面干气密封
静环
动环
精选
12
双端面干气密封
隔离气N2 排放口
主密封气N2
缓冲气N2
轴承
工艺介 质
精选
13
带中间迷宫串联干气密封
精选
氮气 无
无 无 无
只有一级主密封气 一级主密封气经除 湿，配自动增压器
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7
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
精选
8
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
精选
9
轴承
PG 1706
PG 1702
PG 1704
H
FIA
1701
FT 1701
PT 1702
PDIA 1701
：60
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
干气密封即“干运转气体密封”（Dry Running gas seals）是将开槽密封技术用于气体密封的一种新型轴端密封，属于非接触密封。
其作用原理：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。
操作的注意事项：]①干气密封元件加工精度高，因此要求密封气体是清洁的，最大颗粒尺寸为5μm②防止密封面上带油或其它液体③单向的干气密封要严禁倒转，否则将干气密封失效甚至损坏，密封气的流量是干气密封运行工况好坏的晴雨表，流量稳定则说明干气密封运行情况良好。
干气密封运行时如出现密封N2气流量渐渐增大，说明干气密封的工作元件出现了问题，这时要引起重视，具体情况具体分析.另外：安装单向干气密封时,一定要注意盘车的方向要与密封环旋转方向相同，而安装双向干气密封是就没有这样的要求。
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。
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。
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
目录机组干气密封 (1)一. 原理简述 (2)二．密封系统操作说明 (4)泵用干气密封 (9)一．干气密封结构说明 (9)二.干气密封系统简要说明 (10)三．密封的操作与维护 (11)机组干气密封一. 原理简述一般来讲，典型的干气密封包含了静环、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。
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轴上的旋转环——动环组件配合，如图1所示。
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。
图2图2左图所示为单向旋转的槽型。
随着转动，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。
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。
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。
二．密封系统操作说明2．1流程说明0.7 MPa(G)氮气，经过滤器F1 、F3(或F2、F4)过滤达到1μ精度后，再经自励式减压阀PCV31701稳压在0.5 MPa(G)，分成六路：两路主密封气：一路经FT31702进入高压端主密封腔，另一路经FT31701进入低压端主密封腔。
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
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。
干气密封详解
典型结构
➢单端面干气密封（GCS） • 用于密封失效时允许少量介质气泄漏到大气中的场合。
• 一般在空气、氮气、二氧化碳机组中使用
➢双端面密封(GCD） • 主要用于压力不高的有毒、易燃、易爆气体。
• 适应于机组入口负压或者压力较低的情况。 • 必须允许微量氮气进入机组。 • 常用于富气、解析气压缩机及各种改造的氨冰机。
干气密封
▪ 干气密封是一种机 械密封，靠近工艺 气的一端是干气密 封，引用的密封气 是天然气；靠近轴 承箱一端的是碳环 密封，引用的密封 气是隔离气。
▪ 密封气要求干燥洁净，固体颗粒的大小小 于5um，充当密封作用的天然气经调压阀
将压力调整到比压缩机平衡腔高3bar左右 的压力。
▪ 在碳环密封结构的外围引入了大约20kp的 压缩空气，其主要作用是隔离润滑油和天 然气，并起到安全密封的作用。
▪ 干气密封是一种非接触式的机械密封,即以”气 封气“来达到密封的目的。
▪ 干气密封的出现，是密封技术的一次革命，气 体密封的难题从此得以解决，而不再会受到密 封润滑油的限制，而且其所需的气体控制系统 比油膜密封的油系统要简单得多。
▪ 干气密封的出现也改变了传统的密封观念，将 干气密封技术和阻塞密封原理有机结合，“用 气封液或气封气”的新观念替代传统的“液封 气或液封液”观念，可保证任何密封介质实现 零逸出，这就使得干气密封在泵用轴封领域也 将有广泛的应用前景。
干气密封的材料
▪ 旋转环 －碳化钨 / 碳化硅
▪ 静止环 －碳石墨
▪ 金属件 －4 其它
▪ 弹簧 －哈氏合金C
干气密封的结构
▪ 干气密封主要有 静环座、弹簧环、 静环、动环、动 环座、轴套等组 成。
干气密封剖面图
工作原理
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思考题
1。干气密封动静环常采用什么材料？ 2。指出高速透平压缩机用干气密封常用的几种布置方式，主要应用场合。 3。分析说明带中间迷宫的串联式干气密封的优点。 4。指出克兰28AT和鼎名TM02干气密封结构上的主要区别。 5。克兰28AT和鼎名TM02干气密封开启压力和开启速度各是多少？ 6。采用碳环密封作为后置隔离密封与迷宫密封相比有什么优点？ 7。28XP与28AT相比有什么优点？ 8。克兰28AT、XP、EXP的极限设计压力各是多少？ 9。了解鼎名TM02干气密封现场使用参数（压力、温度和转速）情况以及 涉及的炼油、化肥和乙烯装置压缩机的类型。
干气密封主要布置方式
T-28XP 高压干气密封
28AT与28XP的比较
28 AT
28 XP
介质侧
推环
O环
聚合物密封圈
推环
介质侧
干气密封：28AT 与 28XP比较 防止由于O环摩擦使密封卡滞 没有快速减压造成O形环爆裂问题 质保期长 密封圈不象O形环可能被化学侵蚀（抗腐蚀性好）
带中间进气的串联式干气密封—TM02D
带中间进气的串联式干气密封—TM02D
适用于既不允许工艺气泄漏到大气中，又不允许阻封气进 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。
需另引一路氮气作为第二级密封和中间迷宫间的缓冲气体。 是处理危险性气体介质的高速透平压缩机用干气密封的典 型布置方式（首选布置方式）。
已有机组类型及介质
炼油装置：催化富气、焦化富气、重整循环氢、加氢精制、解吸气、丙烷等 乙烯装置：乙烯、丙烯、环氧乙烷/乙二醇 化肥装置：二氧化碳、氨冷冻、氨压缩机、天然气（原料气）、液氨（泵）等 煤化工： 甲醇 钢铁： 原料气、高炉气
干气密封总业绩超过300台。
串联式干气密封—28AT
28系列、TM02系列干气密封操作极限 密封反转 －没有损伤的短时间反转可接受，但应避免 －可使用双向密封设计 密封反压 －不被推荐
密封液体污染
－少量液体污染可以接受，但应避免
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
约翰克兰鼎名干气密封业绩
现场应用参数
最高压力 最低压力 最低温度
7.0-9.0MPa（加氢精制） ＜0 MPaG （串联） 乙烯-101℃ 丙烯-43 ℃ 最大直径 Φ260mm（轴径） Φ296mm（平衡直径） 最高转速 15815r/min 最高线速度 150m/s
单端面＋串联式干气密封—TM02E
单端面＋串联式干气密封—TM02E
在串联式干气密封前增加一级与串联密封面对面布置的单
端面密封，从而增加一级密封阻封气压力，保证串联密封的 一级密封始终处于正压差的状态。 串联密封中的第二级密封仍然可以起到辅助安全的作用。 适用于被密封气压力与大气压相近的工况，如化肥生产装 置中的氨冷冻压缩机、乙烯生产装置中的乙烯、丙烯压缩机。
28XP串联式干气密封
28EXP串联干气密封
约翰克兰部分高压业绩
最高密封压力
密封压力＞350bar 密封压力＞300bar 密封压力＞200bar
450bar（单级压差）
30套 60套 200套
干气密封的操作极限
28系列、TM02系列干气密封操作极限
密封开启压力 n=0 RPM, 约 7 BarG 密封开启速度 △p=0, 约0.6 m/s（以轴径计算） 密封轴向窜动 + 3.2 mm 密封径向跳动 + 0.6 mm
技术培训资料
干气密封基本结构及主要布置方式
约翰克兰科技（天津）有限公司 工程部 王海滨
干气密封典型结构
静环 (碳石墨) (Cranite 2000)
腔体 (410 S.S.) 动环 (碳化钨) (碳化硅)
(410 S.S.)
弹簧座
弹簧 (哈氏合金 C)
轴套 (410 S.S.)
推环 (410 S.S.)
适用于不允许工艺气泄漏到大气中，但允许阻封气（例如 氮气）进入机内的工况，比如工艺气比较脏、不稳定或者存 在负压的危险。 控制阻封气体的压力使其始终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
适用于允许少量工艺气泄漏到大气的工况 。 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的压力降，通过主密封泄漏的工艺 气体被引入火炬燃烧，剩余极少量的工艺气通过二级密封泄 漏，引入安全地带放空。当主密封失效时，第二级密封可以 起到辅助安全的作用。
82 后置隔离密封
碳环隔离密封
二级放空
隔离气
轴承放空
气封侧
轴承侧
迷宫隔离密封
隔离气 二级放空 轴承放空
隔离密封的比较 碳环密封 －单侧N2消耗< 1.7Nm3/h 迷宫组
－单侧N2消耗> 8.5Nm3/h
－密封寿命理论上不可预测
－密封寿命超过5年
－浮动密封可防止安装损坏
－安装中易损坏梳齿
波纹带 (蒙耐尔 K-500)
压紧套 (410 S.S.)
干气密封主要布置方式
TM02 系列干气密封
单端面干气密封—TM02B
单端面干气密封—TM02B
单端面布置适用于少量工艺气泄漏到大气中无危害的工况， 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