干气密封知识点
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一台 典型 的透 平压 缩机 包含 两个 介于 介质 轴承 之间 的集 装式 干气 密封 。
2020/6/5
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干气密封静密封点
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干气密封典型结构
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。
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力1.5MPa)
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螺茨风机干气 密封 （最高压力： 2.0MPa,
最低压力： 微正压）
离心机、离心风机 干气密封 (最大轴径
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干气密封的定义及特点
• 定义 • 干气密封：干运转、气体润滑、非接触式机械端面密封的
为 /客 /户 /生/ 产 /满/ 意/ 商/ 品
目录
•2、干气密封的定义及特点
•3、干气密封结构
•4、干气密封工作原理
•5、系统操作、维护注意事项
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干气密封概述
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离心压缩机单端面干气密封控制系统
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诚信 奉献 改善 利他ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
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系统表盘
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干气密封材料
• 动环材料（接和环）
– 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
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干气密封典型结构及材料
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干气密封材料
• 旋转环
– －碳化钨 / 碳化硅/合金钢
• 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
气体受压，压力升高，产生间隙
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圆弧槽泵送原理 旋向
气体向中心泵送
气体受压，压力升高，产生间隙 密封坝
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干气密封的优点
• 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。随着干气密封技术 的日益成熟，其应用范围也越来越宽广，目前，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 合均可采用干气密封。与机械密封相比，干气密封具有如下优 点：
1979年伽布利尔做出平面惠普尔螺旋槽气体密封，并发表非接触式螺旋槽 端面密封原理的文章。
1985年美国杜拉美特立公司掌握干气密封技术并开始制造干气密封
1987年、1988年德国的伯格曼和美国公司开始从事干气密封生产制造。
1988～1990年石油大学（华东）顾永泉、王建荣等首先研制和试验了泵入式 圆弧槽气体端面密封获我国国家实用型专利
• 弹簧
– －哈氏合金C
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干气密封材料
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• 静环材料（接和环）
– 碳石墨
• 浸金属 • 浸树脂 (如强腐蚀性介质) • 碳化硅+碳/碳化硅+涂层 (如超高压)
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简称。 • 特点 • 以气封气、非接触、气膜润滑、低功耗、长寿命、高可靠
性、低运行维护费用。
• 干气密封－目前最先进的高速透平压缩机轴端密封型式， 是设计院、主机厂和终端用户首选的大机组轴端密封型式。
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• 干气密封动压槽数量、动压槽宽度、动压槽长度
• 理论研究表明，干气密封动压槽数量趋于无限时，动压效应最强 。不过，当动压槽达到一定数量后，再增加槽数时，对干气密封 性能影响已经很小。此外，干气密封动压槽宽度、动压槽长度对 密封性能都有一定的影响。
• 密封介质压力对泄漏量的影响 • 不难想象，在密封工作间隙一定的情况下，密封气压力越高，气
推荐：优先采用单向槽，特殊情况双向槽。
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• 干气密封动压槽深度 • 理论研究表明，干气密封流体动压槽深度与气膜厚度为同一量级
时密封的气膜刚度最大。实际应用中，干气密封的动压槽深度一 般在3—10微米。在其余参数确定的情况下，动压槽深度有一最 佳值。
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单向槽与双向槽的比较
单向槽：圆弧槽、螺旋槽、V形槽 优点：动压效应强，气膜刚度大，抗外界扰动能力强。 缺点：不能反转。
双向槽：枞树、T、双L 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，抗外界扰动能力 较弱。
干气密封动压槽形状
•密封端面的流体动压效应与槽形有关。干气密封端面的流体动压槽有多种形式 ，如螺旋槽、人字形槽等适用于轴单向旋转的槽型，有T形槽、枞树形槽等适用 于轴双向旋转的槽型。
从流体动力学角度来讲，在干气密封端面开任何形状的沟 槽，都能产生动压效应。理论研究表明，对数螺旋槽产生 的流体动压效应最强，用其作为干气密封动压槽而形成的 气膜刚度最大，及干气密封的稳定性最好。
• 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
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双向槽泵送原理
旋向
气体向中心泵送
密封坝
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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
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干气密封工作原理
• 干气密封即干运转气体密 封，是一种新型非接触式 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。
• 典型的干气密封结构如图 所示，由旋转环 、静环 、弹簧 、密封圈以及弹簧 座和轴套组成。
1992年，成都一通密封有限公司开始从事干气密封研究工作，并在离心泵、 离心压缩机、搅拌器上逐渐得到应用。
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干气密封的应用
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离心压缩机干气 密封 （最高转速 16000r/min、 最高压力17MPa ）
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干气密封发展史
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1969年，英国约翰克兰公司在气体润滑轴承的基础上提出干气密封理论并开始 从事干气密封的研究。
1976年，约翰克兰公司设计制造的第一套干气密封在海洋平台输气管线离 心压缩机上得到使用。
螺旋槽
枞树形槽
T形槽 2020/6/5
V形槽
U形槽
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干气密封受力图
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• 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。
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螺杆压缩机干 气密封 （最高压力：
0.3MPa 最低压力：
微正压）
各类泵用干 气密封 （最高温度 330℃、 最低-104℃ ）
干气密 封
各类反应釜、搅拌器干
气密封
(最20低20/转6/5 速69r/min、压
– 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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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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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
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为 /社 /会 /培 /养 /有 /益 /人 /才
• 左图 所示为干气密封旋转环示意图，旋转 环密封面经过研磨、抛光处理，并在其上 面加工出有特殊作用的流体动压槽。
• 干气密封旋转环旋转时，密封气体被吸入 动压槽内，由外径朝向中心，径向分量朝 着密封堰流动。由于密封堰的节流作用， 进入密封面的气体被压缩，气体压力升高 。在该压力作用下，密封面被推开，流动 的气体在两个密封面间形成一层很薄的气 膜，此气膜厚度一般在3微米左右。气体 动力学研究表明，当干气密封两端面间的 间隙在2—3微米时，通过间隙的气体流动 层最为稳定。当气体静压力、弹簧力形成 的闭合力与气膜反力相等时，该气膜厚度 十分稳定。
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干气密封静密封点
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干气密封典型结构
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。
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螺茨风机干气 密封 （最高压力： 2.0MPa,
最低压力： 微正压）
离心机、离心风机 干气密封 (最大轴径
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干气密封的定义及特点
• 定义 • 干气密封：干运转、气体润滑、非接触式机械端面密封的
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目录
•2、干气密封的定义及特点
•3、干气密封结构
•4、干气密封工作原理
•5、系统操作、维护注意事项
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干气密封概述
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离心压缩机单端面干气密封控制系统
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干气密封材料
• 动环材料（接和环）
– 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
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干气密封典型结构及材料
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干气密封材料
• 旋转环
– －碳化钨 / 碳化硅/合金钢
• 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
气体受压，压力升高，产生间隙
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圆弧槽泵送原理 旋向
气体向中心泵送
气体受压，压力升高，产生间隙 密封坝
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干气密封的优点
• 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。随着干气密封技术 的日益成熟，其应用范围也越来越宽广，目前，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 合均可采用干气密封。与机械密封相比，干气密封具有如下优 点：
1979年伽布利尔做出平面惠普尔螺旋槽气体密封，并发表非接触式螺旋槽 端面密封原理的文章。
1985年美国杜拉美特立公司掌握干气密封技术并开始制造干气密封
1987年、1988年德国的伯格曼和美国公司开始从事干气密封生产制造。
1988～1990年石油大学（华东）顾永泉、王建荣等首先研制和试验了泵入式 圆弧槽气体端面密封获我国国家实用型专利
• 弹簧
– －哈氏合金C
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– 碳石墨
• 浸金属 • 浸树脂 (如强腐蚀性介质) • 碳化硅+碳/碳化硅+涂层 (如超高压)
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简称。 • 特点 • 以气封气、非接触、气膜润滑、低功耗、长寿命、高可靠
性、低运行维护费用。
• 干气密封－目前最先进的高速透平压缩机轴端密封型式， 是设计院、主机厂和终端用户首选的大机组轴端密封型式。
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• 干气密封动压槽数量、动压槽宽度、动压槽长度
• 理论研究表明，干气密封动压槽数量趋于无限时，动压效应最强 。不过，当动压槽达到一定数量后，再增加槽数时，对干气密封 性能影响已经很小。此外，干气密封动压槽宽度、动压槽长度对 密封性能都有一定的影响。
• 密封介质压力对泄漏量的影响 • 不难想象，在密封工作间隙一定的情况下，密封气压力越高，气
推荐：优先采用单向槽，特殊情况双向槽。
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• 干气密封动压槽深度 • 理论研究表明，干气密封流体动压槽深度与气膜厚度为同一量级
时密封的气膜刚度最大。实际应用中，干气密封的动压槽深度一 般在3—10微米。在其余参数确定的情况下，动压槽深度有一最 佳值。
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单向槽与双向槽的比较
单向槽：圆弧槽、螺旋槽、V形槽 优点：动压效应强，气膜刚度大，抗外界扰动能力强。 缺点：不能反转。
双向槽：枞树、T、双L 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，抗外界扰动能力 较弱。
干气密封动压槽形状
•密封端面的流体动压效应与槽形有关。干气密封端面的流体动压槽有多种形式 ，如螺旋槽、人字形槽等适用于轴单向旋转的槽型，有T形槽、枞树形槽等适用 于轴双向旋转的槽型。
从流体动力学角度来讲，在干气密封端面开任何形状的沟 槽，都能产生动压效应。理论研究表明，对数螺旋槽产生 的流体动压效应最强，用其作为干气密封动压槽而形成的 气膜刚度最大，及干气密封的稳定性最好。
• 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
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双向槽泵送原理
旋向
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密封坝
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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
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干气密封工作原理
• 干气密封即干运转气体密 封，是一种新型非接触式 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。
• 典型的干气密封结构如图 所示，由旋转环 、静环 、弹簧 、密封圈以及弹簧 座和轴套组成。
1992年，成都一通密封有限公司开始从事干气密封研究工作，并在离心泵、 离心压缩机、搅拌器上逐渐得到应用。
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干气密封的应用
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离心压缩机干气 密封 （最高转速 16000r/min、 最高压力17MPa ）
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干气密封发展史
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1969年，英国约翰克兰公司在气体润滑轴承的基础上提出干气密封理论并开始 从事干气密封的研究。
1976年，约翰克兰公司设计制造的第一套干气密封在海洋平台输气管线离 心压缩机上得到使用。
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枞树形槽
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U形槽
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干气密封受力图
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• 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。
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螺杆压缩机干 气密封 （最高压力：
0.3MPa 最低压力：
微正压）
各类泵用干 气密封 （最高温度 330℃、 最低-104℃ ）
干气密 封
各类反应釜、搅拌器干
气密封
(最20低20/转6/5 速69r/min、压
– 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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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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•1、干气密封概述
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• 左图 所示为干气密封旋转环示意图，旋转 环密封面经过研磨、抛光处理，并在其上 面加工出有特殊作用的流体动压槽。
• 干气密封旋转环旋转时，密封气体被吸入 动压槽内，由外径朝向中心，径向分量朝 着密封堰流动。由于密封堰的节流作用， 进入密封面的气体被压缩，气体压力升高 。在该压力作用下，密封面被推开，流动 的气体在两个密封面间形成一层很薄的气 膜，此气膜厚度一般在3微米左右。气体 动力学研究表明，当干气密封两端面间的 间隙在2—3微米时，通过间隙的气体流动 层最为稳定。当气体静压力、弹簧力形成 的闭合力与气膜反力相等时，该气膜厚度 十分稳定。