压缩机干气密封原理培训课件
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干气密封课件(段)——【精品培训课件】
主要特征
•允许最大的轴向窜量为正负2.5~3mm. •允许最大径向跳动为正负0.4~0.6mm •能够在全压下启动，停车。 •极低的工艺气泄漏。 •能承受速度和压力的快速变化。 •由于非接触运行，使用寿命高。 •集装式设计易安装，保护关键密封组件。
SNS
干气密封操作注意事项
• 密封气要求干燥洁净，固体颗粒的大小小于5um • 必需始终保证干气密封各个密封端面上、下游 • 压差为正压差（3bar左右） • 单向旋转槽型不可反向旋转 • 开车时，先投置隔离气，再投轴承润滑油。 • 停车时，反之。
➢该结构复杂，S但N由S于其可靠性最高，目前在中
高压的离心压缩机轴封中已成为标准配置。
压缩机带中间梳齿串联式干气密封HXGSYFAMA
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。
•均匀分布的具有一定数量的浅槽。 •槽深6-10微米。 •槽形为收敛形状。 •具有方向性。 •非接触间隙3~5微米。 •不能反压工作。
SNS
简化的剖面图
干气密封的原理
• 这是螺旋槽式的干气密封 动环。
• 当旋转环（动环）高速旋 转时，旋转环或静止环端 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。
干气密封
第一部分 干气密封
• 随着石油化工、能源工业的发展以及人们安全环保 意识的提高，对各类转动设备轴封的要求也越来越 高。目前，国内绝大多数石化企业转动设备轴封型 式采用的是单端面机械密封或双端面机械密封。单 端面机械密封结构简单，但存在工艺介质易泄漏的 问题，不适合输送易挥发介质；双端面机械密封用 外引密封液做润滑冷却介质，密封结构及辅助系统 较为复杂。由于机械密封为接触式密封，其使用寿 命已经不能满足石化企业长周期运行的要求。干气 密封的出现，是密封技术的一次革命，它具有使用 寿命长、无介质泄漏、轴功率消耗低等优点，因此， 得到广泛应用。
2019年4月压缩培训干气密封(二) 48页PPT
高压环的作用:是利用密封油在浮环与轴套间 形成的油膜，阻止所密封气体通过浮环与轴 套间的间隙外漏，但会有少量油从此间隙中 向密封气体侧泄漏，因高压环两侧压差较小 ，所以高压环一般为一道。
浮环密封的结构特点
低压环的作用是利用密封油在浮环与轴套间形 成的油膜，产生节流降压，阻止密封油流向低 压侧，起减少密封油消耗、使密封油保压的作 用，因低压环两侧压差较大（低压环外侧一般 同大气连通），为防止泄油量过大，视情况低 压环可选用多道。
开启力
S
P
压缩
膨胀
弹簧力+流体压力
气膜压力分布
如工果作扰动原使理密封面间隙增干大，气端 密封工作原理
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，密封很快达到新的平衡
为止。
间隙增大
FC 闭合力
FC >FO
S
P
FO 开启力
弹簧力+流体压力
气膜压力分布
工作原理 干气密封工作原理
如果某种干扰使密封面间隙减小
推环 (410 S.S.)
一级密封气
腔体 (410 S.S.)
动环 (WC或SiC)
轴套 (410 S.S.)
波纹带或定位环 (蒙耐尔 K-500或4F)
进入压缩机
压紧套 (410 S.S.)
串联式干气密封气路工作原理
双向槽泵送原理
旋向
气体向中心泵送
密封坝
气体受压，压力升高，产生间隙
圆弧槽泵送原理
浮环密封的优点
6)、能用于10000～20000r/min的高速旋转流体机 械，尤其使用于气体压缩机，其许用速度高达 100m/s以上，这是其他密封所不能比拟的。 7)、只要采用耐腐蚀金属材料或里衬耐腐蚀的非 金属材料（如石墨）作浮动环，可以用于强腐蚀 介质的密封。 8)、因密封间隙中是液膜，所以摩擦功率极小， 使机器有较高的效率。
浮环密封的结构特点
低压环的作用是利用密封油在浮环与轴套间形 成的油膜，产生节流降压，阻止密封油流向低 压侧，起减少密封油消耗、使密封油保压的作 用，因低压环两侧压差较大（低压环外侧一般 同大气连通），为防止泄油量过大，视情况低 压环可选用多道。
开启力
S
P
压缩
膨胀
弹簧力+流体压力
气膜压力分布
如工果作扰动原使理密封面间隙增干大，气端 密封工作原理
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，密封很快达到新的平衡
为止。
间隙增大
FC 闭合力
FC >FO
S
P
FO 开启力
弹簧力+流体压力
气膜压力分布
工作原理 干气密封工作原理
如果某种干扰使密封面间隙减小
推环 (410 S.S.)
一级密封气
腔体 (410 S.S.)
动环 (WC或SiC)
轴套 (410 S.S.)
波纹带或定位环 (蒙耐尔 K-500或4F)
进入压缩机
压紧套 (410 S.S.)
串联式干气密封气路工作原理
双向槽泵送原理
旋向
气体向中心泵送
密封坝
气体受压，压力升高，产生间隙
圆弧槽泵送原理
浮环密封的优点
6)、能用于10000～20000r/min的高速旋转流体机 械，尤其使用于气体压缩机，其许用速度高达 100m/s以上，这是其他密封所不能比拟的。 7)、只要采用耐腐蚀金属材料或里衬耐腐蚀的非 金属材料（如石墨）作浮动环，可以用于强腐蚀 介质的密封。 8)、因密封间隙中是液膜，所以摩擦功率极小， 使机器有较高的效率。
压缩机干气密封技术课件
SNS
•人有了知识，就会具备各种分析能力， •明辨是非的能力。 •所以我们要勤恳读书，广泛阅读， •古人说“书中自有黄金屋。 •”通过阅读科技书籍，我们能丰富知识， •培养逻辑思维能力； •通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平， •培养文学情趣； •通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的知识面。 •有许多书籍还能培养我们的道德情操， •给我们巨大的精神力量， •鼓舞我们前进。
SNS
密封安装
•非专业厂家不可随意分解。（装配关系复杂，清洁
程度要求高等）。
•运输,安装,拆卸均需要定位板。 •对腔体与轴的相对位置关系要求高，需提前确认相
关尺寸,必要时加垫片调整。
•安装时需保持转子与机壳的同轴度，同时需将转子
周向、径向固定。
SNS
密封安装
•一般先安装推力盘端,可保证另一端密封安装位
•高压空压站.JPG
低压空压站.JPG
试验标准 •每套干气密封出厂前必须严格按照API617相关规程进 行台架试验，包括超速、静压、运转、启停试验。 •公司采用德国申克动平衡试验机对密封转动件进行动 平衡测试和调校。动平衡试验机.JPG
SNS
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
SNS
干气密封优点
• • • • • • • •
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及油品的贮藏。
避免了工艺气体被油污染的可能性 避免了润滑油被污染的可能性
密封气体泄漏量小，对工况变化适应能力强
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
压缩机干气密封原理培训课件
优化控制系统
采用先进的控制系统，实现对干气密封系统的实 时监控和自动控制，提高系统的稳定性和可靠性 。
03
压缩机干气密封系统安装与调试
压缩机干气密封系统的安装
准备工具和材料
提前准备好安装所需的工具和材料，例如 管钳、螺丝刀、干气密封、密封胶等。
安装干气密封
根据干气密封的说明书，正确安装干气密 封，确保密封件安装正确、紧固。
保护环境
干气密封的使用可以减少密封油的使用量，从 而降低废油的产生，对环境保护也有积极作用 。
提高压缩机效率
干气密封具有较低的摩擦阻力，可以提高压缩 机的工作效率。
压缩机干气密封系统的组成
密封气体供应系统
干气密封本体
该系统包括密封气源、密封气冷却器和密封 气干燥器等组成部分，为干气密封提供清洁 、干燥的密封气体。
轴承损坏主要是由于轴承间隙不当、润滑不良、轴承质量问题等原因引起。针对不同原因 采取调整轴承间隙、改善润滑状况、更换轴承等措施。
压缩机振动
压缩机振动主要是由于转动部件不平衡、支撑件松动、管道振动等原因引起。针对不同原 因采取重新找平衡、紧固支撑件、增加减震装置等措施。
压缩机干气密封系统的可靠性分析
干气密封系统在某电力公司燃汽轮机进气装置 中成功应用，提高了机组效率和可靠性。
密封系统采用单端面干气密封结构，控制系统 采用智能控制方案，有效降低了泄漏量和能耗 。
在机组启动、正常运行和停机过程中，干气密 封系统均能起到良好的密封作用，确保工艺气 体不泄漏。
某制药公司干气密封系统的应用案例
干气密封系统在某制药公司大型发酵装置中成功应 用，为装置的安全稳定运行提供了保障。
选择合适的密 封形式
根据干气密封技术的特 点，选择适合的密封形 式，如单端面、双端面 等。
采用先进的控制系统，实现对干气密封系统的实 时监控和自动控制，提高系统的稳定性和可靠性 。
03
压缩机干气密封系统安装与调试
压缩机干气密封系统的安装
准备工具和材料
提前准备好安装所需的工具和材料，例如 管钳、螺丝刀、干气密封、密封胶等。
安装干气密封
根据干气密封的说明书，正确安装干气密 封，确保密封件安装正确、紧固。
保护环境
干气密封的使用可以减少密封油的使用量，从 而降低废油的产生，对环境保护也有积极作用 。
提高压缩机效率
干气密封具有较低的摩擦阻力，可以提高压缩 机的工作效率。
压缩机干气密封系统的组成
密封气体供应系统
干气密封本体
该系统包括密封气源、密封气冷却器和密封 气干燥器等组成部分，为干气密封提供清洁 、干燥的密封气体。
轴承损坏主要是由于轴承间隙不当、润滑不良、轴承质量问题等原因引起。针对不同原因 采取调整轴承间隙、改善润滑状况、更换轴承等措施。
压缩机振动
压缩机振动主要是由于转动部件不平衡、支撑件松动、管道振动等原因引起。针对不同原 因采取重新找平衡、紧固支撑件、增加减震装置等措施。
压缩机干气密封系统的可靠性分析
干气密封系统在某电力公司燃汽轮机进气装置 中成功应用，提高了机组效率和可靠性。
密封系统采用单端面干气密封结构，控制系统 采用智能控制方案，有效降低了泄漏量和能耗 。
在机组启动、正常运行和停机过程中，干气密 封系统均能起到良好的密封作用，确保工艺气 体不泄漏。
某制药公司干气密封系统的应用案例
干气密封系统在某制药公司大型发酵装置中成功应 用，为装置的安全稳定运行提供了保障。
选择合适的密 封形式
根据干气密封技术的特 点，选择适合的密封形 式，如单端面、双端面 等。
离心式压缩机干气密封系统ppt课件
精选课件PPT
33
L10%H90% 空气到第三级封严
孔板 L250Kpag
400KpagHH
压缩机出口引气
第一级封严排放
设定150KpaG
孔板
第二级封 严排放
安全排放 6500KpaG
站
孔板
第三级封严气排放
出
口
引 气
压差高于进口100Kpag
用
到矿物油箱
于
起
动
100KpagHH
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34
结束语
希望大家努力学习,为西气东输作更大贡献. 精选课件PPT 制作;陈渝申 06.12 35
PCL800压缩机封严气系统
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1
密封装置在压缩机上的位置
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2
密封气体控制柜在撬上的位置
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3
封严气系统的功用
• 本系统向压缩机两端的封 严机构提供过滤后的密封 缓冲气体,以防工艺气体从 设备逸出.
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4
干气密封的特点
• 干气密封最早于20世纪70年代中期由美国的克兰 密封公司研制开发,工业应用表明,干气密封具有下 列特点;
• 机械气体密封
• 压缩机每根轴的两端都装有密封,以防气体 从本设备中逸出.
• 机械气体密封由两部分机械密封构成,带两 个并排排放的有重叠的旋转环(座),材料为碳 化钨或亚硝酸硅,两个静态环(密封面)为碳化 硅。每个机械密封的内部部分(气体侧)用来 承受密封气体压力,外部部分用来备用.
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• 干气密封的弹簧力很小,主要目的是为了当密封不受压时 确保密封面的闭合。
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15
封严气系统的组成
干气密封原理及使用
5/23/2021
29
后置隔离气的作用：
保证二级密封端面不受压缩机轴承润滑油气 的污染。其中一部分气体通过后置密封内侧梳齿迷 宫与从二级密封端面泄漏的少部分密封气高点放空； 另一部分气体通过后置密封外侧梳齿迷宫经轴承润 滑油放空口放空。
5/23/2021
30
以产品气压缩机的干气密封系统为例：
5/23/2021
18
2.双端面干气密封—TM02A
5/23/2021
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双端面干气密封相当于面对面布置的两套单端 面密封，有时两个密封分别使用两个动环。它适用于 没有火炬条件，允许少量阻封气进入工艺介质中的情 况。在两组密封之间通入氮气作阻塞气体而成为一个 性能可靠的阻塞密封系统，控制氮气的压力使其始终 维持在比工艺气体压力高0.2~0.3MPa的水平，这样 密封气泄漏的方向总是朝着工艺气和大气，从而保证 了工艺气不会向大气泄漏。双端面干气密封可以用在 绝大多数离心泵的轴封上。
5/23/2021
34
c. 更换过滤器滤芯时，应先缓慢打开备用过 滤器进、出口球阀，投用备用过滤器。然后 再关闭需更换滤芯的过滤器进、出口球阀， 进行滤芯更换。（用于一级密封气源过滤的 过滤器更换滤芯前，需打开底部阀门泄掉过 滤器腔体内的压力，然后松开终端活接头， 方可卸下外壳更换滤芯）。
d. 定期打开后置隔离气密封导淋阀，检查有 无油污，如有油污及时排放，以保证密封的 安全运行。
★ 省去了庞大的密封油系统，降低了成本； ★ 操作简单，可靠性高； ★ 运行费用和维修费用较低，占地面积小； ★ 结构复杂，技术难度大，要求制造和安 装精度高，气源清洁度高。
5/23/2021
6
三、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，如下图所 示
压缩机干气密封原理培训课件
压缩机干气密封原理培训课件汇报人：日期:•压缩机干气密封概述•压缩机干气密封原理•压缩机干气密封系统设计目录•压缩机干气密封安装与调试•压缩机干气密封维护与保养•压缩机干气密封发展趋势与展望01压缩机干气密封概述干气密封是一种非接触式密封，通过在密封面上形成一层稳定的气膜，实现密封功能。
干气密封定义干气密封具有低摩擦、高可靠性和长寿命等优点，适用于高速、高压、高温等恶劣工况。
干气密封特点干气密封定义与特点干气密封常用于压缩机轴端，以防止气体泄漏和润滑油污染。
压缩机轴端密封压缩机级间密封压缩机出口端密封在多级压缩机中，干气密封可用于级间密封，确保各级之间的气体隔离。
在压缩机出口端，干气密封可防止气体倒流和外部杂质进入。
030201干气密封在压缩机中的应用干气密封能够减少气体泄漏和润滑油污染，提高压缩机效率。
提高压缩机效率干气密封具有长寿命和低维护成本的特点，能够延长压缩机的使用寿命。
延长压缩机寿命干气密封能够确保压缩机在恶劣工况下的稳定运行，避免生产事故的发生。
保障生产安全干气密封的重要性02压缩机干气密封原理干气密封工作原理非接触式密封干气密封工作原理基于非接触式密封，即动环和静环之间保持一定的间隙，不直接接触，从而避免了摩擦和磨损。
流体膜作用在干气密封中，流体膜起到了关键作用。
流体膜是由密封气体和润滑气体共同形成的，它能够阻止气体从低压侧向高压侧泄漏。
反向旋转干气密封采用反向旋转设计，即动环的旋转方向与压缩机轴的旋转方向相反。
这种设计有助于减少密封面的磨损，并提高密封性能。
密封气体和润滑气体密封气体和润滑气体分别用于形成流体膜和润滑动环和静环之间的间隙。
这些气体通常来自压缩机的工艺气体或氮气。
动环动环是干气密封的重要组成部分，它与压缩机轴直接连接，并随压缩机轴一起旋转。
动环的表面经过特殊处理，具有良好的耐磨性和抗腐蚀性。
静环静环固定在压缩机壳体上，不随压缩机轴旋转。
静环的表面也经过特殊处理，以确保与动环之间的密封性能。
《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。
压缩机干气密封原理教学课件
05
干气密封的发展趋势与未来展望
技术创新与改进
01
02
材料优化
结构设计改进
03 智能化控制
应用领域的拓展
化工行业
能源领域
环保领域
对未来发展的展望
高效节能
智能化与自动化
追求更高的密封效率和节能效果，降 低设备运行成本。
加强干气密封的智能化和自动化技术 研发，提高生产效率。
长寿命与可靠性
提高密封件的使用寿命和可靠性，减 少维修和更换频率。
THANKS
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干气密封的应用场景
02
压缩机干气密封系统
压缩机的密封系统
机械密封 干气密封
干气密封的组成
静环
动环
密封面材料，通常为硬 质合金或碳化硅，用于 与动环配合形成密封面。
旋转部分，通常为硬质 合金或碳化硅，与静环
配合形成密封面。
弹簧
密封气
提供静环与动环之间的 压力，确保密封面紧密
贴合。
用于形成密封面的气体， 通常为氮气或二氧化碳。
04
干气密封的安装与维护
安装步骤与注意事项
安装步骤 检查密封面是否平整，无划痕或损伤；
确保安装环境清洁，无尘埃和杂物；
安装步骤与注意事项
按照制造商的指示，正确安装密封圈和弹簧； 轻轻压紧密封圈，确保其与压缩机轴紧密贴合。
安装步骤与注意事项
01
02
Байду номын сангаас
03
04
日常维护与保养
日常维护与保养
日常维护与保养
压缩机干气密封原理 教学课件
contents
目录
• 干气密封简介 • 压缩机干气密封系统 • 干气密封的工作原理 • 干气密封的安装与维护 • 干气密封的发展趋势与未来展望
干气密封原理及使用课件
★ 省去了庞大的密封油系统，降低了成本； ★ 操作简单，可靠性高； ★ 运行费用和维修费用较低，占地面积小； ★ 结构复杂，技术难度大，要求制造和安 装精度高，气源清洁度高。
5/9/2020
6
三、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，如下图所 示
1. 密封油站费用高； 2. 操作麻烦； 3. 运行费用高； 4. 可靠性差。
5/9/2020
3
干气密封是20世纪60年代末期在气体动压轴承
的基础上通过对机械密封进行根本性改进发展起来 的一种新非接触式密封，实际上主要就是通过在机 械密封动环上增开了动压槽以及随之相应设置了辅 助系统而实现密封端面的非接触运行。英国的约翰 克兰公司于上世纪70年代末期率先将干气密封应用
到海洋平台的气体输送设备上并获得成功。干气密 封最初是为解决高速离心式压缩机轴端密封问题而 出现的，由于密封非接触式运行，因此密封摩擦副 材料基本不受PV值的限制，特别适合做为高速高压
设备的轴端密封。目前诸多大型离心式压缩机轴封 均采用了干气密封技术。我部门的大型机组也选用 了此技术。
5/9/2020
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。
5/9/2020
13Biblioteka 5/9/202014
在正常情况下，密封的闭合力等于开启力。当受到外 来干扰（如工艺或操作波动），气膜厚度变小，则气 体的粘性剪力增大，螺旋槽产生的流体动压效应增强， 促使气膜压力增大，开启力随之增大，为保持力平衡 密封恢复到原来的间隙；反之，密封受到干扰气膜厚 度增大，则螺旋槽产生的动压效应减弱，气膜压力减 小，开启力变小，密封恢复到原来的间隙。因此，只 要在设计范围内，当外来干扰消除后，密封总能恢复 到设计的工作间隙，即干气密封具有自我调节的功能 而保证运行稳定可靠。
5/9/2020
6
三、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，如下图所 示
1. 密封油站费用高； 2. 操作麻烦； 3. 运行费用高； 4. 可靠性差。
5/9/2020
3
干气密封是20世纪60年代末期在气体动压轴承
的基础上通过对机械密封进行根本性改进发展起来 的一种新非接触式密封，实际上主要就是通过在机 械密封动环上增开了动压槽以及随之相应设置了辅 助系统而实现密封端面的非接触运行。英国的约翰 克兰公司于上世纪70年代末期率先将干气密封应用
到海洋平台的气体输送设备上并获得成功。干气密 封最初是为解决高速离心式压缩机轴端密封问题而 出现的，由于密封非接触式运行，因此密封摩擦副 材料基本不受PV值的限制，特别适合做为高速高压
设备的轴端密封。目前诸多大型离心式压缩机轴封 均采用了干气密封技术。我部门的大型机组也选用 了此技术。
5/9/2020
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。
5/9/2020
13Biblioteka 5/9/202014
在正常情况下，密封的闭合力等于开启力。当受到外 来干扰（如工艺或操作波动），气膜厚度变小，则气 体的粘性剪力增大，螺旋槽产生的流体动压效应增强， 促使气膜压力增大，开启力随之增大，为保持力平衡 密封恢复到原来的间隙；反之，密封受到干扰气膜厚 度增大，则螺旋槽产生的动压效应减弱，气膜压力减 小，开启力变小，密封恢复到原来的间隙。因此，只 要在设计范围内，当外来干扰消除后，密封总能恢复 到设计的工作间隙，即干气密封具有自我调节的功能 而保证运行稳定可靠。
干气密封原理及使用
精选课件 3/3/2021
29
后置隔离气的作用：
保证二级密封端面不受压缩机轴承润滑油气 的污染。其中一部分气体通过后置密封内侧梳齿迷 宫与从二级密封端面泄漏的少部分密封气高点放空； 另一部分气体通过后置密封外侧梳齿迷宫经轴承润 滑油放空口放空。
精选课件 3/3/2021
30
以产品气压缩机的干气密封系统为例：
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。
精选课件 3/3/2021
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精选课件 3/3/2021
14
在正常情况下，密封的闭合力等于开启力。当受到外 来干扰（如工艺或操作波动），气膜厚度变小，则气 体的粘性剪力增大，螺旋槽产生的流体动压效应增强， 促使气膜压力增大，开启力随之增大，为保持力平衡 密封恢复到原来的间隙；反之，密封受到干扰气膜厚 度增大，则螺旋槽产生的动压效应减弱，气膜压力减 小，开启力变小，密封恢复到原来的间隙。因此，只 要在设计范围内，当外来干扰消除后，密封总能恢复 到设计的工作间隙，即干气密封具有自我调节的功能 而保证运行稳定可靠。
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干气密封是20世纪60年代末期在气体动压轴承
的基础上通过对机械密封进行根本性改进发展起来 的一种新非接触式密封，实际上主要就是通过在机 械密封动环上增开了动压槽以及随之相应设置了辅 助系统而实现密封端面的非接触运行。英国的约翰 克兰公司于上世纪70年代末期率先将干气密封应用
到海洋平台的气体输送设备上并获得成功。干气密 封最初是为解决高速离心式压缩机轴端密封问题而 出现的，由于密封非接触式运行，因此密封摩擦副 材料基本不受PV值的限制，特别适合做为高速高压
精选课件 3/3/2021
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( 压力控制 )
保持机内迷宫间隙最大时最小气流速度为5 m/s。 ( 流量控制 )
压力与流量的组合控制 ( 压力控制 + 流量控制 )
密封气 – 压力控制
取自压缩机平衡管
P 平衡
PDIT
差压远传
取自密封气进气管
P 密封 FI-1
差压控制器 - DCS
P 密封 FI-2 流量计 (可选) PI-1
n
PI-4, 隔离气压力显示 , 最小0.3 barg
工厂氮气
密封气－来源
•
压缩机出口气体 压缩机段间气体 外部气体
•
•
密封气－质量
•
密封气过滤 – 小于 3um
(过滤)
温度应至少高于露点温度10℃以上 ( 保温 / 蒸汽伴热 或 电加热) 密封气无液 ( 凝聚式或Knockout 预处理过滤器 )
•
•
密封气－控制
防止未过滤的气体进入密封腔
保持与平衡管的压差在 0.3 bar g 以上。
推荐：优先采用单向槽，特殊情况双向槽。
正常间隙
间隙增大
间隙减小
KZ
dFo dh
气膜刚度：气膜开启力的变化与膜厚变化的比值 气膜刚度越大，密封工作越稳定。
工作原理
30
非接触密封流体静压与流体动压刚性
刚度(GN/m)
20
静、动压组合刚度
10
单纯流体静压
0
1
2
3
4
5
膜厚 (mm)
非接触密封的热量平衡
静环材料（Primary Ring）
碳石墨
浸金属 浸树脂 (如强腐蚀性介质) 碳化硅+碳/碳化硅+DLC (如超高压)
干气密封材料
动环材料（Mating Ring）
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 – 超高压
干气密封材料
碳化钨 （钴基）
9000 rpm
P 密封 FI-1 P 吸气 P 排气 FI-2
P 密封
( @ 20.3 barg ( 0.3 bar 压差) & 70 ℃，9000 rpm )
P 密封 > P 平衡
密封气 – 流量控制
P 平衡
保持充足的密封气流量。 保持正压以防压缩机腔体内未过滤的 工艺气体流向密封腔
干气密封结构
串联密封
压力较高，允许少量介质气泄漏到大气中的场合 。 现在一般只在改造机组中应用。
带中间迷宫的串联密封
该结构用于易燃、易爆、危险性大的介质气体。 可以做到工艺介质不会泄漏到大气中，引入的外来气源也不泄漏到 工艺介质中。 。 一般用在循环氢压缩机、天然气压缩机、乙烯、丙烯、氨压缩机， 合成气压缩机等 该结构复杂，但由于其可靠性最高，目前在中高压的离心压缩机轴 封中已成为标准配置。
特点：与高速机械密封相比，密封面宽、旋转环（硬环）密封面刻有微米量 级的动压槽，密封面分为槽区和坝区两部分。
干气密封材料
旋转环 －碳化钨 / 碳化硅 静止环 －碳石墨/ 碳化硅+碳/碳化硅+DLC
金属件 －410不锈钢 / 316不锈钢 / 哈氏合金 / 其它 弹簧 －哈氏合金C
干气密封材料
氮气过滤器
P 缓冲
PI
FI
工厂氮气
H L
隔离气系统
采用有隔离气注入的外侧迷宫密封，防止轴 承腔的润滑油气向密封腔扩散。
n n n
n
分瓣式碳环密封可用于替代迷宫密封。 通常采用氮气作为隔离气。
一些用户采用仪表风作为隔离气。
轴承
润滑油
隔离气
隔离气系统
二次放空
二次放空
PI-4
P 隔离
P 隔离
氮气过滤器
Filter unit
FIS L
_______ _______ _______ _______ _______ _______
FIS L
FO PI PDCV
_______ _______ _______ _______ _______ _______
FI optional
PIS H
PIS L
FO
Discharge or a higher stage of the compressor max.100°C
可选 压力显示－ 密封气供气压力 & PDCV后压力 温度显示－ 密封气温度
一级泄漏 / 放空
•
在所有工况下，包括密封失效，以一种安全和可接受的 方式来处理密封气的泄漏。 保持高于火炬线的正压力。 防止从火炬线来的反压。 监测一级密封的运行状态。 在密封失效时产生停车信号。
• • • •
一级泄漏 / 放空
PT-1 &2，压力远传，提
供 4 ～ 20 mA 信号到
DCS.
n n
泄漏高报警 泄漏高高报，压缩机联锁
一级泄漏控制
流量计：
n n n
到火炬
测量正常流量 监测密封流量
止回阀：
n
防止 反压 确保 流动 方向
流量高 / 低报警
n
H
限流孔板：
n n
FI-4
L 高高联锁 PT-1 高报 PI-5 RO
根据正常泄漏量确定孔板尺寸 当泄漏量快速增长时产生背压
P 密封 FI-1 FI-2 P 吸气 P 排气 P 密封
•必须保持足够的密保持充足的密封气流量。 • 保持正压以防压缩机腔体内未过滤的 工艺气体流向密封腔 封气压力，确保压缩机工 作时通过最小间隙处向机内的平均气流速度 不小于 5m/s，以防止工艺气向外的扩散。
P 密封 > P 平衡
密封气 – 压力 & 流量控制
差压控制阀
P 密封 > P 平衡
从过滤器来的密封气
压差△p = P 密封 - P 平衡 = 0.3 Barg (最小)
密封气 – 流量控制
P 平衡
P 吸气 : 20 barg，40 ℃ P 排气 : 40 barg，70 ℃ P 平衡 : 20 barg P 密封 : 20.3 barg，70 ℃ FI-1&FI-2 处流量 = 一级密封泄漏量 ( @20.3 barg&70 ℃) + 通过压缩机迷宫的泄漏量
P 泄漏 压力远传：
n n
密封泄漏较大时高报 密封失效时高高报联锁
缓冲气系统
• • • • • • •
提供工艺气与环境之间的有效隔离 带中间迷宫的串联布置方式采用 降低一级密封的泄漏浓度
缓冲气应为惰性气体 （ 通常为氮气）
缓冲气源必须可靠 缓冲气质量应与密封气一样 缓冲气含氧浓度应小于10％
缓冲气 – 系统 （带中间迷宫的串联）
干气密封主要特征
干气密封特点
允许最大轴向窜量通常为+ 3.0mm
允许最大径向跳动通常为+ 1.0mm
能在全压下启 / 停
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
低能量消耗 能耗低于1KW •无磨损 干气密封为非接触密封（端面分离的间隙大约为3－5 µm） •不需要密封油系统 无油污染 •减少气体泄漏
取自压缩机平衡管
P 平衡
PDIT
差压远传
取自密封气进气管
P 密封
FI-1 流量调节阀
FI-2
P 密封
差压调节器 - DCS
差压调节阀 PI-1
P 密封> P 平衡 △p = P 密封- P 平衡 = 0.5 to 0.7 Barg
密封气 – 监测
流量显示 监测密封气流量 试车过程中可以采用 差压报警（低报） 当密封气压力降低时报警 差压报警（高报） 监测密封气过滤器或凝聚式预处理过滤器
到火炬
n n n n
P 火炬 P 泄漏 > P 火炬
一级泄漏到火炬 FI-4 & 5, 一级密封泄漏量 RO- 在排放线产生背压 PI-5 & 6, 压力显示，监测一级泄漏压力
H H
FI-4
L 高高联锁 PT-1 高报 PI-5 RO RO
FI-5
H H
PI-6
L
高高联锁 高报
PT-2
P 泄漏
n
P 泄漏
H L
FI
工厂氮气
FI 流量= 二级密封泄漏量 + 通过中间迷宫的泄漏量 ( 基于 5m/s)
二次放空
n n n n
密封的外泄漏气应通过管道引至安全区域。 采用氮气作缓冲气，外侧密封泄漏气的二次放空是安全的。 采用不带二级缓冲气进气的串联密封，二次放空中可能含有可燃气体。 可推荐采用可燃气体探测器。 二次放空
n n
FI, 二级密封缓冲气流量 PI, 缓冲气压力显示
P 火炬 P 泄漏 > P 火炬
PI
P 缓冲 > P 泄漏 > P 火炬
RO
FI-5
流量控制 二次放空 P 泄漏
示例:
氮气过滤器
P 火炬: 1 barg P 泄漏 : 1.2 barg P 缓冲: 气量应充足，保持迷宫 P 缓冲
PI
处 5m/s的气流速度
W .9 .8 .7 .6
密封温度高 于环境温度
密封温度 低于环境 温度
气体膨胀热量散发
.5 .4 .3 .2 .1
保持机内迷宫间隙最大时最小气流速度为5 m/s。 ( 流量控制 )
压力与流量的组合控制 ( 压力控制 + 流量控制 )
密封气 – 压力控制
取自压缩机平衡管
P 平衡
PDIT
差压远传
取自密封气进气管
P 密封 FI-1
差压控制器 - DCS
P 密封 FI-2 流量计 (可选) PI-1
n
PI-4, 隔离气压力显示 , 最小0.3 barg
工厂氮气
密封气－来源
•
压缩机出口气体 压缩机段间气体 外部气体
•
•
密封气－质量
•
密封气过滤 – 小于 3um
(过滤)
温度应至少高于露点温度10℃以上 ( 保温 / 蒸汽伴热 或 电加热) 密封气无液 ( 凝聚式或Knockout 预处理过滤器 )
•
•
密封气－控制
防止未过滤的气体进入密封腔
保持与平衡管的压差在 0.3 bar g 以上。
推荐：优先采用单向槽，特殊情况双向槽。
正常间隙
间隙增大
间隙减小
KZ
dFo dh
气膜刚度：气膜开启力的变化与膜厚变化的比值 气膜刚度越大，密封工作越稳定。
工作原理
30
非接触密封流体静压与流体动压刚性
刚度(GN/m)
20
静、动压组合刚度
10
单纯流体静压
0
1
2
3
4
5
膜厚 (mm)
非接触密封的热量平衡
静环材料（Primary Ring）
碳石墨
浸金属 浸树脂 (如强腐蚀性介质) 碳化硅+碳/碳化硅+DLC (如超高压)
干气密封材料
动环材料（Mating Ring）
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 – 超高压
干气密封材料
碳化钨 （钴基）
9000 rpm
P 密封 FI-1 P 吸气 P 排气 FI-2
P 密封
( @ 20.3 barg ( 0.3 bar 压差) & 70 ℃，9000 rpm )
P 密封 > P 平衡
密封气 – 流量控制
P 平衡
保持充足的密封气流量。 保持正压以防压缩机腔体内未过滤的 工艺气体流向密封腔
干气密封结构
串联密封
压力较高，允许少量介质气泄漏到大气中的场合 。 现在一般只在改造机组中应用。
带中间迷宫的串联密封
该结构用于易燃、易爆、危险性大的介质气体。 可以做到工艺介质不会泄漏到大气中，引入的外来气源也不泄漏到 工艺介质中。 。 一般用在循环氢压缩机、天然气压缩机、乙烯、丙烯、氨压缩机， 合成气压缩机等 该结构复杂，但由于其可靠性最高，目前在中高压的离心压缩机轴 封中已成为标准配置。
特点：与高速机械密封相比，密封面宽、旋转环（硬环）密封面刻有微米量 级的动压槽，密封面分为槽区和坝区两部分。
干气密封材料
旋转环 －碳化钨 / 碳化硅 静止环 －碳石墨/ 碳化硅+碳/碳化硅+DLC
金属件 －410不锈钢 / 316不锈钢 / 哈氏合金 / 其它 弹簧 －哈氏合金C
干气密封材料
氮气过滤器
P 缓冲
PI
FI
工厂氮气
H L
隔离气系统
采用有隔离气注入的外侧迷宫密封，防止轴 承腔的润滑油气向密封腔扩散。
n n n
n
分瓣式碳环密封可用于替代迷宫密封。 通常采用氮气作为隔离气。
一些用户采用仪表风作为隔离气。
轴承
润滑油
隔离气
隔离气系统
二次放空
二次放空
PI-4
P 隔离
P 隔离
氮气过滤器
Filter unit
FIS L
_______ _______ _______ _______ _______ _______
FIS L
FO PI PDCV
_______ _______ _______ _______ _______ _______
FI optional
PIS H
PIS L
FO
Discharge or a higher stage of the compressor max.100°C
可选 压力显示－ 密封气供气压力 & PDCV后压力 温度显示－ 密封气温度
一级泄漏 / 放空
•
在所有工况下，包括密封失效，以一种安全和可接受的 方式来处理密封气的泄漏。 保持高于火炬线的正压力。 防止从火炬线来的反压。 监测一级密封的运行状态。 在密封失效时产生停车信号。
• • • •
一级泄漏 / 放空
PT-1 &2，压力远传，提
供 4 ～ 20 mA 信号到
DCS.
n n
泄漏高报警 泄漏高高报，压缩机联锁
一级泄漏控制
流量计：
n n n
到火炬
测量正常流量 监测密封流量
止回阀：
n
防止 反压 确保 流动 方向
流量高 / 低报警
n
H
限流孔板：
n n
FI-4
L 高高联锁 PT-1 高报 PI-5 RO
根据正常泄漏量确定孔板尺寸 当泄漏量快速增长时产生背压
P 密封 FI-1 FI-2 P 吸气 P 排气 P 密封
•必须保持足够的密保持充足的密封气流量。 • 保持正压以防压缩机腔体内未过滤的 工艺气体流向密封腔 封气压力，确保压缩机工 作时通过最小间隙处向机内的平均气流速度 不小于 5m/s，以防止工艺气向外的扩散。
P 密封 > P 平衡
密封气 – 压力 & 流量控制
差压控制阀
P 密封 > P 平衡
从过滤器来的密封气
压差△p = P 密封 - P 平衡 = 0.3 Barg (最小)
密封气 – 流量控制
P 平衡
P 吸气 : 20 barg，40 ℃ P 排气 : 40 barg，70 ℃ P 平衡 : 20 barg P 密封 : 20.3 barg，70 ℃ FI-1&FI-2 处流量 = 一级密封泄漏量 ( @20.3 barg&70 ℃) + 通过压缩机迷宫的泄漏量
P 泄漏 压力远传：
n n
密封泄漏较大时高报 密封失效时高高报联锁
缓冲气系统
• • • • • • •
提供工艺气与环境之间的有效隔离 带中间迷宫的串联布置方式采用 降低一级密封的泄漏浓度
缓冲气应为惰性气体 （ 通常为氮气）
缓冲气源必须可靠 缓冲气质量应与密封气一样 缓冲气含氧浓度应小于10％
缓冲气 – 系统 （带中间迷宫的串联）
干气密封主要特征
干气密封特点
允许最大轴向窜量通常为+ 3.0mm
允许最大径向跳动通常为+ 1.0mm
能在全压下启 / 停
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
低能量消耗 能耗低于1KW •无磨损 干气密封为非接触密封（端面分离的间隙大约为3－5 µm） •不需要密封油系统 无油污染 •减少气体泄漏
取自压缩机平衡管
P 平衡
PDIT
差压远传
取自密封气进气管
P 密封
FI-1 流量调节阀
FI-2
P 密封
差压调节器 - DCS
差压调节阀 PI-1
P 密封> P 平衡 △p = P 密封- P 平衡 = 0.5 to 0.7 Barg
密封气 – 监测
流量显示 监测密封气流量 试车过程中可以采用 差压报警（低报） 当密封气压力降低时报警 差压报警（高报） 监测密封气过滤器或凝聚式预处理过滤器
到火炬
n n n n
P 火炬 P 泄漏 > P 火炬
一级泄漏到火炬 FI-4 & 5, 一级密封泄漏量 RO- 在排放线产生背压 PI-5 & 6, 压力显示，监测一级泄漏压力
H H
FI-4
L 高高联锁 PT-1 高报 PI-5 RO RO
FI-5
H H
PI-6
L
高高联锁 高报
PT-2
P 泄漏
n
P 泄漏
H L
FI
工厂氮气
FI 流量= 二级密封泄漏量 + 通过中间迷宫的泄漏量 ( 基于 5m/s)
二次放空
n n n n
密封的外泄漏气应通过管道引至安全区域。 采用氮气作缓冲气，外侧密封泄漏气的二次放空是安全的。 采用不带二级缓冲气进气的串联密封，二次放空中可能含有可燃气体。 可推荐采用可燃气体探测器。 二次放空
n n
FI, 二级密封缓冲气流量 PI, 缓冲气压力显示
P 火炬 P 泄漏 > P 火炬
PI
P 缓冲 > P 泄漏 > P 火炬
RO
FI-5
流量控制 二次放空 P 泄漏
示例:
氮气过滤器
P 火炬: 1 barg P 泄漏 : 1.2 barg P 缓冲: 气量应充足，保持迷宫 P 缓冲
PI
处 5m/s的气流速度
W .9 .8 .7 .6
密封温度高 于环境温度
密封温度 低于环境 温度
气体膨胀热量散发
.5 .4 .3 .2 .1