干气密封问题分析及处理措施概述
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2018年8月8日星期三
图4 串联式干气密封结构示意图
一级放空 一级密封气
二级密封气
二级放空Leabharlann Baidu
2018年8月8日星期三
2.1 一级密封工作原理 一级密封也叫主密封，当机组达到一定工作转速时， 密封气沿动环槽进入动静环之间形成刚度较强的气膜，从 而阻止工艺气的泄漏。 在机组未达到最低工作转速时，一级密封气用 8.1MPa的氮气做密封气源。当机组达到最低工作转速 后，从机组出口端引出的工艺气体（压力超过8.1MPa） 经过滤、调压后作为其密封气源，其少量泄漏气送火炬燃 烧（因含少量合成气），一级密封气源多数进入压缩机缸 体内部，作为机组工艺气循环。
2018年8月8日星期三
3.1 开车注意事项 在开油循环之前，必须将隔离气通上，以保证油不 进如干气密封。 投密封气顺序，依次为隔离气、二级密封气、一级 密封气 。
针对103J待缸体压力达2.7MPa以上后方可对机组 进行盘车（建议手动盘车），以保护干气密封。
当机组达到最低工作转速时，需将一级密封气切换 为出口工艺气 。
2018年8月8日星期三
图5 隔离气密封结构示意图
隔离气
弹簧加固 分瓣石墨环
二级放空
油气放空
2018年8月8日星期三
2.4 以螺旋槽为例介绍其工作原理
在密封面上加工有一定的螺旋槽，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（低压侧） 流动，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， 在槽根部形成局部高压区，使端面分开几微米（3-5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。 气膜形成见图6所示，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，反之则反。其 作用力见图7所示。
2018年8月8日星期三
图6 气膜形成示意图
2018年8月8日星期三
图7 动静环受力图
2018年8月8日星期三
3 使用及维护
干气密封的使用主要包括开、停车及正常 运行三个过程，尤其是开停车过程对干气密封的 可靠性及使用寿命影响最为明显。正常运行中应 密切关注工艺负荷波动对密封的影响。 维护过程主要为干气密封的现场整体更换 过程。
2018年8月8日星期三
1.3 动静环材质配合
硬对硬配合，动环为碳化硅，静环为碳化硅 并经表面涂覆DLC处理，以FLOWSERVE 制造厂为代表。 硬对软配合，动环为硬质合金或氮化硅，静 环为石墨（较软且具有自润滑性），以约翰 克兰制造厂为代表。
2018年8月8日星期三
2 工作原理
多采用串联式干气密封，其结构见图4所示， 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，承受全部差压。第二级 干气密封为辅助完全密封，通常情况在很低的压 差下工作。由于其摩擦副始终保持在非接触状态 下运行，没有任何磨损，故能够一直处于理想的 运转状态。在第一级密封失效时会迅速的做出反 应起到密封作用，达到一级密封泄漏紧急停车过 程临时密封效果。
2018年8月8日星期三
2.2 二级密封工作原理 串联是干气密封的二级密封也可叫做备用密封，在 一级密封突然失效的情况下，可阻止工艺气泄漏，保证 机组紧急停车过程不会有工艺气体泄漏。其工作原理与 一级密封完全一样，结构上可实现互换使用。 第二级密封通入经过滤后的氮气作为二级密封缓冲 气，控制其压力比第一级密封泄漏气压力高几十KPa， 这样可确保工艺气不会泄漏到大气中 。因泄漏气为氮气 和隔离气中的油气，可直接放空。
2018年8月8日星期三
2.3 级间梳齿密封及隔离气密封原理 级间梳齿密封 一、二级密封间加入一级迷宫密封，减少二级缓 冲氮气的消耗量。 隔离气密封 干气密封的后端（轴承端）采用梳齿密封或者碳 环制作的隔离气密封组件，引入略高于轴承箱压力的 氮气，其作用是避免轴承箱中的润滑油进入干气密封 内。结构形式见图5所示：
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干气密封问题分析及处理措施
2018年8月8日星期三
简 介
根据云南天安化工有限公司有限公司合成气压缩机
103J干气密封使用及维护情况总结，从以下几方面对 干气密封做简单介绍：
密封结构原理 使用维护总结 频繁泄漏原因分析 初步处理措施
2018年8月8日星期三
1结构
干气密封主要由动环、静环、轴套、静环座、 级间梳齿密封、O形圈、弹簧及壳体等零部件构 成，另外还辅助了相关的装拆专用工具。常用的 干气密封分为油封组件（与轴承紧密相连，主要 起隔离油气的作用）、一级密封组件和二级密封 组件，其主要结构形式如图1所示。
2018年8月8日星期三
3.2 停车注意事项
当机组出口压力低于8.1MPa（机组达最低工作转速） 时，需将一级密封气切换为高压氮气。
停车后需将油循环全部停止，且高位油箱油全部回完 后，方可停密封气 。 密切注意晃电情况的停车，可能出现密封气瞬间中断 的情况，设立增压系统防止此情况的发生。
2018年8月8日星期三
图1 干气密封结构示意图
2018年8月8日星期三
1.1 动环结构形式
动环通常有螺旋槽和梯形槽两种结构形式，槽深小于 10微米。主要形状见图2、图3所示。
图2 螺旋槽结构
图3 梯形槽结构
2018年8月8日星期三
1.1.1 螺旋槽结构优缺点
优点： 1、气膜刚度强 2、气膜稳定 缺点：
1、无防反转功能
由于其自身优点，目前使用较广泛
2018年8月8日星期三
1.1.2 梯形槽结构优缺点
优点： 1、结构的对称性，具有防反转功能 缺点：
1、气膜刚度不如螺旋槽结构强
2、气膜不如螺旋槽结构稳定
综合因素决定，目前使用较少
2018年8月8日星期三
1.2 弹 簧 单弹簧 产生的弹簧力较大，安装简单，较少因为安装问 题导致干气密封失效，但产生的弹簧力不够均匀，一 旦失效将导致整个干气密封失效。 多弹簧 产生的弹簧力较均匀，更稳定，且一个弹簧失效 还有其他弹簧起到保护作用，但安装不方便。 目前多弹簧使用范围较广
图4 串联式干气密封结构示意图
一级放空 一级密封气
二级密封气
二级放空Leabharlann Baidu
2018年8月8日星期三
2.1 一级密封工作原理 一级密封也叫主密封，当机组达到一定工作转速时， 密封气沿动环槽进入动静环之间形成刚度较强的气膜，从 而阻止工艺气的泄漏。 在机组未达到最低工作转速时，一级密封气用 8.1MPa的氮气做密封气源。当机组达到最低工作转速 后，从机组出口端引出的工艺气体（压力超过8.1MPa） 经过滤、调压后作为其密封气源，其少量泄漏气送火炬燃 烧（因含少量合成气），一级密封气源多数进入压缩机缸 体内部，作为机组工艺气循环。
2018年8月8日星期三
3.1 开车注意事项 在开油循环之前，必须将隔离气通上，以保证油不 进如干气密封。 投密封气顺序，依次为隔离气、二级密封气、一级 密封气 。
针对103J待缸体压力达2.7MPa以上后方可对机组 进行盘车（建议手动盘车），以保护干气密封。
当机组达到最低工作转速时，需将一级密封气切换 为出口工艺气 。
2018年8月8日星期三
图5 隔离气密封结构示意图
隔离气
弹簧加固 分瓣石墨环
二级放空
油气放空
2018年8月8日星期三
2.4 以螺旋槽为例介绍其工作原理
在密封面上加工有一定的螺旋槽，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（低压侧） 流动，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， 在槽根部形成局部高压区，使端面分开几微米（3-5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。 气膜形成见图6所示，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，反之则反。其 作用力见图7所示。
2018年8月8日星期三
图6 气膜形成示意图
2018年8月8日星期三
图7 动静环受力图
2018年8月8日星期三
3 使用及维护
干气密封的使用主要包括开、停车及正常 运行三个过程，尤其是开停车过程对干气密封的 可靠性及使用寿命影响最为明显。正常运行中应 密切关注工艺负荷波动对密封的影响。 维护过程主要为干气密封的现场整体更换 过程。
2018年8月8日星期三
1.3 动静环材质配合
硬对硬配合，动环为碳化硅，静环为碳化硅 并经表面涂覆DLC处理，以FLOWSERVE 制造厂为代表。 硬对软配合，动环为硬质合金或氮化硅，静 环为石墨（较软且具有自润滑性），以约翰 克兰制造厂为代表。
2018年8月8日星期三
2 工作原理
多采用串联式干气密封，其结构见图4所示， 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，承受全部差压。第二级 干气密封为辅助完全密封，通常情况在很低的压 差下工作。由于其摩擦副始终保持在非接触状态 下运行，没有任何磨损，故能够一直处于理想的 运转状态。在第一级密封失效时会迅速的做出反 应起到密封作用，达到一级密封泄漏紧急停车过 程临时密封效果。
2018年8月8日星期三
2.2 二级密封工作原理 串联是干气密封的二级密封也可叫做备用密封，在 一级密封突然失效的情况下，可阻止工艺气泄漏，保证 机组紧急停车过程不会有工艺气体泄漏。其工作原理与 一级密封完全一样，结构上可实现互换使用。 第二级密封通入经过滤后的氮气作为二级密封缓冲 气，控制其压力比第一级密封泄漏气压力高几十KPa， 这样可确保工艺气不会泄漏到大气中 。因泄漏气为氮气 和隔离气中的油气，可直接放空。
2018年8月8日星期三
2.3 级间梳齿密封及隔离气密封原理 级间梳齿密封 一、二级密封间加入一级迷宫密封，减少二级缓 冲氮气的消耗量。 隔离气密封 干气密封的后端（轴承端）采用梳齿密封或者碳 环制作的隔离气密封组件，引入略高于轴承箱压力的 氮气，其作用是避免轴承箱中的润滑油进入干气密封 内。结构形式见图5所示：
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干气密封问题分析及处理措施
2018年8月8日星期三
简 介
根据云南天安化工有限公司有限公司合成气压缩机
103J干气密封使用及维护情况总结，从以下几方面对 干气密封做简单介绍：
密封结构原理 使用维护总结 频繁泄漏原因分析 初步处理措施
2018年8月8日星期三
1结构
干气密封主要由动环、静环、轴套、静环座、 级间梳齿密封、O形圈、弹簧及壳体等零部件构 成，另外还辅助了相关的装拆专用工具。常用的 干气密封分为油封组件（与轴承紧密相连，主要 起隔离油气的作用）、一级密封组件和二级密封 组件，其主要结构形式如图1所示。
2018年8月8日星期三
3.2 停车注意事项
当机组出口压力低于8.1MPa（机组达最低工作转速） 时，需将一级密封气切换为高压氮气。
停车后需将油循环全部停止，且高位油箱油全部回完 后，方可停密封气 。 密切注意晃电情况的停车，可能出现密封气瞬间中断 的情况，设立增压系统防止此情况的发生。
2018年8月8日星期三
图1 干气密封结构示意图
2018年8月8日星期三
1.1 动环结构形式
动环通常有螺旋槽和梯形槽两种结构形式，槽深小于 10微米。主要形状见图2、图3所示。
图2 螺旋槽结构
图3 梯形槽结构
2018年8月8日星期三
1.1.1 螺旋槽结构优缺点
优点： 1、气膜刚度强 2、气膜稳定 缺点：
1、无防反转功能
由于其自身优点，目前使用较广泛
2018年8月8日星期三
1.1.2 梯形槽结构优缺点
优点： 1、结构的对称性，具有防反转功能 缺点：
1、气膜刚度不如螺旋槽结构强
2、气膜不如螺旋槽结构稳定
综合因素决定，目前使用较少
2018年8月8日星期三
1.2 弹 簧 单弹簧 产生的弹簧力较大，安装简单，较少因为安装问 题导致干气密封失效，但产生的弹簧力不够均匀，一 旦失效将导致整个干气密封失效。 多弹簧 产生的弹簧力较均匀，更稳定，且一个弹簧失效 还有其他弹簧起到保护作用，但安装不方便。 目前多弹簧使用范围较广