干气密封结构及基本知识
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干气密封基本原理及应用
Pressure [barG]
单向槽与双向槽的比较
单向槽：螺旋槽、V型槽 优点：动压效应强，气膜刚度大，抗外界扰动能力 强。
双向槽：枞树、U型槽、T型槽 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。 推荐：优先采用单向槽，特殊情况双向槽。
工作原理
FC 闭合力
S
P
弹簧力+流体压力
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
干气密封主要特征
减少新机器的成本 集装式设计易安装，保护关键密封组
件 超过1亿5仟万小时运转经验 已安装1万2千套集装式干气密封
干气密封主要特性
取消了密封油系统 减少了维修费用 节能 防止了油系统的污染
10 6.625 in 密封直径
8 6 4 2
单向螺旋槽 改进型双向螺旋槽
最初的双向螺旋槽 雷列台阶
0
0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 14000 16000
Speed (rpm)
单向螺旋槽 与 改进型双向螺旋槽（ 5.687” ） －泄漏量与压力关系曲线
Leakage [std.l/min]
CSTEDY / CTRANS -功能
输入
压力，温度，转速，气 体组份，材料，槽形， 密封几何形状
输出
密封面间隙，泄漏量， 摩擦，功率，温升，气 膜稳定性
动态密封性能分析
密封直径 162mm 转速 16,110 rpm
压力 0 bar 温度 150 ℃
泄漏量 = 1.5 l/min
5 Microns/ div
New BD vs. UD : Seal Size 5.687"
干气密封结构与基本知识
结构复杂，泄露量小，需要 一套复杂的密封油系统，有 时会污染润滑油系统，因而 运行费用高，维修复杂
需要密封油系统，工作寿命 较短其不稳定。
干气密封 泄漏少、寿命长、能耗低、 操作简单可靠
用于级间密封或油密封。 用于轴端密封的内侧部分， 或空气介质类压缩机的轴端 密封，如催化主风机 用于易燃爆介质类压缩机
干气密封结构与基本知识
压缩机密封
• 由于压缩机转子与定子之间存在间隙， 因而不可避免的存在泄 漏，为了阻止这 种泄漏发生，必须设计一种密封结构。
• 压缩机密封分为轴端密封、级间密封、 油密封等等。
密封型式
轴端密封几种型式
特点
应用场合
迷宫密封 或梳齿密 封或拉别 令
结构简单、泄漏大
浮环密封
机械接触 式密封
RSD、HC、柴油加、 CCR循环氢压缩机， CCR新氢增压机
单端面干气密封
静环
动环
双端面干气密封
隔离气N2 排放口
主密封气N2
轴承
缓冲气N2
工艺介 质
带中间迷宫串联干气密封
Clean Buffer Gas 主密封气
Leakage泄漏至火炬I源自ert Buffer Gas 二次密封氮气
Leakage泄漏至大气
• 隔离气注入密封于轴承之间，其作用是防止润滑油进入密封腔，同时 防止工艺气进入轴承腔。
• 缓冲气（或称作前置隔离气）用于并联双端面密封，注入密封于机壳 梳齿密封之间，其作用是防止未过滤、脱液的工艺介质进入密封腔， 造成密封损坏，使用惰性气体(氮气)。
全厂密封气使用情况
装置 机组名称 一级主 二级主 隔离 缓冲
名称
密封气 密封 气
气
备注
干气密封基础
一、基本概念干气密封即“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。
二、干气密封工作原理分析干气密封的一般设计形式是集装式，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。
密封面的内区域(密封墙)是平面，靠它的节流效应限制了泄漏量。
干气密封结构与原理
优化方向
优化密封面设计、选择合适的弹性 元件和摩擦材料，以提高开启力。
泄漏率
01
02
03
泄漏率
干气密封在工作过程中， 气体通过密封面的流量， 通常以气体流量或泄漏量 的形式表示。
影响因素
泄漏率受密封面粗糙度、 间隙大小、气体压力和温 度等因素影响。
优化方向
减小密封面粗糙度、减小 间隙大小、提高气体压力 和温度等措施，以降低泄 漏率。
。
低能耗
干气密封的运行能耗较低，能 够降低企业的生产成本。
长寿命
干气密封的使用寿命较长，减 少了维修和更换的频率，降低 了维护成本。
高可靠性
干气密封的可靠性较高，能够 保证设备的长期稳定运行，减
少意外停机事故的发生。
缺点
高成本
安装要求高
干气密封的结构复杂，制造成本较高，导 致其整体价格较高。
干气密封的安装精度要求较高，需要专业 人员进行安装和调试，以确保其正常工作 。
03
干气密封的工作原理
工作原理概述
干气密封是一种非接触式机械密封，通过在密封端面之间形成一层稳定的气膜来实 现密封。
与传统的接触式机械密封相比，干气密封具有较低的摩擦阻力、磨损小、寿命长等 优点。
干气密封适用于高速、高温、高压等苛刻的工况条件，广泛应用于石油、化工、制 药等领域。
静环与动环的相互作用
旋转环
旋转环是干气密封中的另一个关键组件，它与静止环形成一 对相互作用的密封面。旋转环通常由经过特殊处理的硬质材 料制成，如碳化钨或碳化硅。
旋转环的表面经过精密研磨和抛光，使其能够在高速旋转时 保持与静止环的紧密接触，从而实现非接触式密封。
弹簧
弹簧是干气密封中的一个重要组成部 分，它为静止环提供必要的预紧力， 确保静止环与旋转环之间的紧密接触 。
优化密封面设计、选择合适的弹性 元件和摩擦材料，以提高开启力。
泄漏率
01
02
03
泄漏率
干气密封在工作过程中， 气体通过密封面的流量， 通常以气体流量或泄漏量 的形式表示。
影响因素
泄漏率受密封面粗糙度、 间隙大小、气体压力和温 度等因素影响。
优化方向
减小密封面粗糙度、减小 间隙大小、提高气体压力 和温度等措施，以降低泄 漏率。
。
低能耗
干气密封的运行能耗较低，能 够降低企业的生产成本。
长寿命
干气密封的使用寿命较长，减 少了维修和更换的频率，降低 了维护成本。
高可靠性
干气密封的可靠性较高，能够 保证设备的长期稳定运行，减
少意外停机事故的发生。
缺点
高成本
安装要求高
干气密封的结构复杂，制造成本较高，导 致其整体价格较高。
干气密封的安装精度要求较高，需要专业 人员进行安装和调试，以确保其正常工作 。
03
干气密封的工作原理
工作原理概述
干气密封是一种非接触式机械密封，通过在密封端面之间形成一层稳定的气膜来实 现密封。
与传统的接触式机械密封相比，干气密封具有较低的摩擦阻力、磨损小、寿命长等 优点。
干气密封适用于高速、高温、高压等苛刻的工况条件，广泛应用于石油、化工、制 药等领域。
静环与动环的相互作用
旋转环
旋转环是干气密封中的另一个关键组件，它与静止环形成一 对相互作用的密封面。旋转环通常由经过特殊处理的硬质材 料制成，如碳化钨或碳化硅。
旋转环的表面经过精密研磨和抛光，使其能够在高速旋转时 保持与静止环的紧密接触，从而实现非接触式密封。
弹簧
弹簧是干气密封中的一个重要组成部 分，它为静止环提供必要的预紧力， 确保静止环与旋转环之间的紧密接触 。
干气密封知识点
储存与运输
在储存和运输过程中，应避免密封圈受到 撞击和挤压，以免造成损坏。
常见问题及解决方案
密封圈卡阻
可能是由于密封圈尺寸不匹配或密封面 不清洁导致。解决方案是检查密封圈尺
寸和清洁密封面。
密封圈过热
可能是由于摩擦过大或润滑不足导致 。解决方案是增加润滑或更换摩擦系
数更低的材料。
密封圈泄漏
可能是由于密封圈老化或安装不当引 起。解决方案是更换密封圈或重新正 确安装。
干气密封对压力波动的敏 感度较低，但仍需保持一 定的压力稳定性，以防止
密封性能下降。
压力分布
干气密封的密封效果受到 压力分布的影响，需要确 保密封面上的压力分布均 匀，以获得更好的密封效
果。
温度环境
温度范围
干气密封能够在低温到高温的环 境中工作，具体温度范围取决于 密封的设计和材料。
温度稳定性
干气密封对温度波动的敏感度较 低，但仍需保持一定的温度稳定 性，以防止密封性能下降。
温度分布
干气密封的密封效果受到温度分 布的影响，需要确保密封面上的 温度分布均匀，以获得更好的密 封效果。
介质环境
介质种类
干气密封适用于各种气体介质，包括空气、氮气、氢气、氦气等。
介质清洁度
干气密封对介质清洁度要求较高，应避免介质中含有颗粒物、水蒸 气等杂质，以免损坏密封面或影响密封性能。
介质压力
02
这些组件的作用是固定密封件、传递旋转动力和保 护密封面不受外部环境的影响。
03
在干气密封中，这些组件也是必不可少的，它们共 同协作，实现干气密封的功能。
03
干气密封的工作环境
压力环境
压力范围
干气密封能够在极低到高 真空、高压或负压的环境 中工作，具体压力范围取 决于密封的设计和材料。
在储存和运输过程中，应避免密封圈受到 撞击和挤压，以免造成损坏。
常见问题及解决方案
密封圈卡阻
可能是由于密封圈尺寸不匹配或密封面 不清洁导致。解决方案是检查密封圈尺
寸和清洁密封面。
密封圈过热
可能是由于摩擦过大或润滑不足导致 。解决方案是增加润滑或更换摩擦系
数更低的材料。
密封圈泄漏
可能是由于密封圈老化或安装不当引 起。解决方案是更换密封圈或重新正 确安装。
干气密封对压力波动的敏 感度较低，但仍需保持一 定的压力稳定性，以防止
密封性能下降。
压力分布
干气密封的密封效果受到 压力分布的影响，需要确 保密封面上的压力分布均 匀，以获得更好的密封效
果。
温度环境
温度范围
干气密封能够在低温到高温的环 境中工作，具体温度范围取决于 密封的设计和材料。
温度稳定性
干气密封对温度波动的敏感度较 低，但仍需保持一定的温度稳定 性，以防止密封性能下降。
温度分布
干气密封的密封效果受到温度分 布的影响，需要确保密封面上的 温度分布均匀，以获得更好的密 封效果。
介质环境
介质种类
干气密封适用于各种气体介质，包括空气、氮气、氢气、氦气等。
介质清洁度
干气密封对介质清洁度要求较高，应避免介质中含有颗粒物、水蒸 气等杂质，以免损坏密封面或影响密封性能。
介质压力
02
这些组件的作用是固定密封件、传递旋转动力和保 护密封面不受外部环境的影响。
03
在干气密封中，这些组件也是必不可少的，它们共 同协作，实现干气密封的功能。
03
干气密封的工作环境
压力环境
压力范围
干气密封能够在极低到高 真空、高压或负压的环境 中工作，具体压力范围取 决于密封的设计和材料。
干气密封
带中间进气串级干气密封
适用于既不允许工艺气泄漏到大气中，又不允许主密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。 需要引一路氮气作为第二级密封和中间迷宫间的使用气体。
碳环隔离密封
迷宫隔离密封
6、干气密封控制系统
7、密封极限工况
1、密封反转 没有损伤的短时间反转可接受,但应避免,需停车解体检查 可使用双向密封设计 2、密封反压(串级密封火炬气倒灌) 不允许,必须保证密封端面的正压差 3、低速盘车 不影响密封性能,建议按旋向盘车 4、密封液体污染 少量液体污染可以接受,但应避免 5、密封颗粒污染 避免固体颗粒、脏物进入密封面(过滤器后管路需处理洁净)
动环
静环和弹簧及弹簧座
• 螺旋槽干气密封工作原理如下图所示，动静端面上 开有螺旋槽，整个端分为槽区、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：当动环按图逆时针旋转时，由于粘性 作用气体以速度V进入螺旋槽；速度V可以分解为垂 直于螺旋槽速度和与螺旋槽相切速度，其中与螺旋 槽相切速度主要提供流体动压力，而气流以速度V 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 方面可以起到润滑冷却作用，从而省去复杂的油封 系统，图示为泵如示干气密封。
4、双向旋转干气密封
5、结构布置
• 螺旋槽干气密封结构布置主要取决于密封 工况条件（包括被密封气体组分、压力、 温度、轴的转速等）、安全性以及环保要 求等。典型结构布置有单端面、双端面和 串级结构。
单端面干气密封
干气密封知识与操作注意事项-化工培训内部资料
2021/2/23
10
五.干气密封结构
干气密封基本结构：由旋转环 、静环 、弹簧 、密封圈以及弹簧座和轴套 组成。
干气密封即干运转气体密封，是一种新型非接触式密封。 利用流体动力学原理，通过在密封端面上开设动压槽（可以开在动环端面、
也可以开在静环端面），当动、静环相对转动超过一定的转速后，动压槽 中的气体产生动压力而形成气膜，实现密封作用，并实现密封端面的非接 触运行。 基本结构于普通接触式机械密封基本相同，典型的干气密封结构如下页图 所示。
5
悬臂离心泵 多级泵 高速泵 液下泵
二.干气密封的在化工领域应用场合
介质方面 压缩机组：裂解气、乙烯、丙烯、丙烷、循环氢气、甲烷、氢
气、富气、氨 气、天然气、二氧化碳、合成气等。 离心泵：轻烃类、含有毒气体不易挥发的C4~C6介质（酸性水、 甲苯、苯乙烯、丁二烯、轻石脑油）；导热油、焦油、凝缩油、 胺液、氨液、甲醇等。
干气密封处于静止状态时，没有流体动压效应，靠密封坝与密封堰的紧密 贴合起到密封作用。
2021/2/23
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四.干气密封与机械密封的异同
干气密封与机械密封异同之处
相同之处是 干气密封基本结构与机械密封一样。干气密封工作与普通的液相泵用
机械密封类似，主要由动环（随轴旋转）、静环（固定在机壳上，不随轴旋转）， 弹簧元件,动静环辅助密封圈，其它结构元件组成。
为防止泵切换时因抽空产生喘振而影响干气密封的稳定性，应将 切入的泵腔气体排空。
2021/2/23
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七.干气密封操作注意事项
开机注意事项
开机初期到机组运行平稳期间，必须多次检查干气密封及其气源 控制系统是否有任何异常，一旦有异常应果断处理，必要时立即停 车处理。
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。
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机组升压时，气体所产生的静压力将使得两个环分开并形成一极薄的 气膜（约3μm）。这间隙允许少量的密封气泄漏。 • 当机组开始旋转时，由于动环上槽的作用把气体向密封坝泵送，槽内 压力从外径向内径增加，靠近槽的根部产生一高压区域，并扩大两环 间的间隙，同时泄漏量也增加。 • 当弹簧力和气体的静压力与槽和密封坝的流体动力相等时，密封面之 间形成稳定的气膜间隙。 • 当间隙减小时，流体动力学作用使得端面之间的分离力迅速增加，间 隙将扩大。间隙的增大时将导致打开力减小，间隙将减小。干气密封 的自动平衡原理使得密封端面之间形成了稳定的间隙和泄漏量。当轴 旋转时密封面非接触，所以没有磨损。
干气密封的基本原理（二）
• 一级主密封气使用工艺介质的机组，在一定的运行模式下，例如循环 和启动，压缩机还没有产生足够给干气密封供气的压差。在 这种运行 模式下，干气密封容易受到来自于机壳内的未经过滤的气体进入密封 腔的污染。未经过滤的气体流入到密封腔称为“倒灌”。所以需要设 置增压器(如、 的干气密封控制盘)。
名称
密封气 密封 气
气
备注
柴油 加氢
富气压缩机 无 （1台）
氮气
循环氢压缩 压缩机 氮气 机（2台） 出口氢
循环氢压缩 机（1台）
循环氢压缩 脱氯氢 氮气 机（1台） 和氮气
新氢增压机 脱氯氢 氮气 和氮气
循环氢压缩 压缩机 氮气 机（1台） 出口氢
仪表 风
氮气
氮气 无
只有一级主密封气
一级主密封气经除 湿，配自动增压器
静环
动环
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
带中间迷宫串联干气密封
Clean Buffer Gas 主密封气
Leakage泄漏至火炬
Inert Buffer Gas 二次密封氮气
Leakage泄漏至大气
缓冲氮气
Inert Buffer Gas
惰性隔离气
PROCESS 工艺侧ຫໍສະໝຸດ 氮气 无 氮气 无 氮气 无
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
干气密封力学原理图一
闭合力
S
P
间隙正常
<
打开力
压缩 膨胀
干气密封力学原理图二
闭合力
S
P
间隙减小
<
打开力
干气密封力学原理图三
闭合力
S
P
间隙增加
＞
打开力
干气密封的几种常用类型
类型
特点
在我厂的使用
单端面干气密封 双端面并联密封
目前石化企业较少使用
广泛用于石化企业各种易燃、 易爆、有毒介质类离心压缩 机
干气密封的基本原理（一）
• 干气密封是一种密封全部工艺气压力的非接触式端面密封。 • 该密封包括轴向浮动的碳化物环——静环，和旋转环——动环，旋转
环密封面的外径部位刻有槽，槽的下面是被称为密封坝的光滑区域。 • 在轴处于静止和机组未升压时，静环背后的弹簧使其与动环接触。当
结构复杂，泄露量小，需要 一套复杂的密封油系统，有 时会污染润滑油系统，因而 运行费用高，维修复杂
需要密封油系统，工作寿命 较短其不稳定。
干气密封 泄漏少、寿命长、能耗低、 操作简单可靠
用于级间密封或油密封。 用于轴端密封的内侧部分， 或空气介质类压缩机的轴端 密封，如催化主风机 用于易燃爆介质类压缩机
干气密封结构与基本知识
压缩机密封
• 由于压缩机转子与定子之间存在间隙， 因而不可避免的存在泄漏，为了阻止这 种泄漏发生，必须设计一种密封结构。
• 压缩机密封分为轴端密封、级间密封、 油密封等等。
密封型式
轴端密封几种型式
特点
应用场合
迷宫密封 或梳齿密 封或拉别 令
结构简单、泄漏大
浮环密封
机械接触 式密封
进气
出气 平衡管
高点放空
PG 1709
主密封氮气
轴承
PG 1706
PG 1702
PG 1704
H
FIA
1701
FT 1701
PT 1702
PDIA 1701
：60
PDT 1701
PDIA
1702 L
PCV1
压缩机
轴承
PG 1705
PT 1703
FT 1702
PIDA
1703 L
PAL 1701
ATMOSPHERE 大气侧
干气密封厂家一览表
装置名称
机组名称
干气密封厂家
富气压缩机（1台）
约翰克兰鼎名（天津）
循环氢压缩机（2台）
循环氢压缩机（1台）
循环氢压缩机（1台）
四川日机
新氢增压机
约翰克兰鼎名（天津）
柴油加氢
循环氢压缩机（1台）
约翰克兰（英国）
约翰克兰鼎名(天津)(富气压缩机)
高点放空
干气密封的基本原理（二）
• 干气密封顾名思义是指干燥的、洁净的气体密封。 • 干气密封的密封面之间在运行时有非常小的间隙，密封气流过该间隙。
密封面之间的微小间隙要求密封气中不能含有直径超过间隙的颗粒， 也不能含有液体，干气密封控制盘的特点是具有过滤装置、除湿装置 （密封气用工艺介质时），提供高清洁度的气体以延长密封面的寿命， 并防止静环背面堆积污染物。 • 密封气分为主密封气、隔离气（缓冲气）。 • 干气密封设计压力为机组的进气压力。主密封进气腔的压力稍许高于 进气压力，确保密封腔内清洁的环境。由于密封腔与工艺气腔有压差， 对于串联式结构来讲大部分经除湿、过滤的密封气流经工艺气拉别令 密封进入压缩机，只有一小部分密封气流经密封面之间，成为泄漏气 体；对于并联式双端面密封来讲，密封气流经两个密封面之间，成为 泄漏气体。串联式结构主密封气又分一级主密封气（内侧端面）、二 级主密封气（外侧端面），内侧端面起主要密封作用，外侧端面是一 个安全密封，当内侧主密封突然失效时，危险介质不会发生大量外泄， 造成安全事故。一级主密封气使用工艺介质或氮气，二级主密封气只 能使用惰性气体(氮气)。
一个密封面，安全性较差， 多用于非有害介质
两个断面并列布置，两个静 环在外侧，安全性较单端面 有所提高，用于压力18以下
的提升风机 富气压缩机
双端面串联密封
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
、、柴油加、循环氢压 缩机，新氢增压机
单端面干气密封
• 隔离气注入密封于轴承之间，其作用是防止润滑油进入密封腔，同时 防止工艺气进入轴承腔。
• 缓冲气（或称作前置隔离气）用于并联双端面密封，注入密封于机壳 梳齿密封之间，其作用是防止未过滤、脱液的工艺介质进入密封腔， 造成密封损坏，使用惰性气体(氮气)。
全厂密封气使用情况
装置 机组名称 一级主 二级主 隔离 缓冲
干气密封的基本原理（二）
• 一级主密封气使用工艺介质的机组，在一定的运行模式下，例如循环 和启动，压缩机还没有产生足够给干气密封供气的压差。在 这种运行 模式下，干气密封容易受到来自于机壳内的未经过滤的气体进入密封 腔的污染。未经过滤的气体流入到密封腔称为“倒灌”。所以需要设 置增压器(如、 的干气密封控制盘)。
名称
密封气 密封 气
气
备注
柴油 加氢
富气压缩机 无 （1台）
氮气
循环氢压缩 压缩机 氮气 机（2台） 出口氢
循环氢压缩 机（1台）
循环氢压缩 脱氯氢 氮气 机（1台） 和氮气
新氢增压机 脱氯氢 氮气 和氮气
循环氢压缩 压缩机 氮气 机（1台） 出口氢
仪表 风
氮气
氮气 无
只有一级主密封气
一级主密封气经除 湿，配自动增压器
静环
动环
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
带中间迷宫串联干气密封
Clean Buffer Gas 主密封气
Leakage泄漏至火炬
Inert Buffer Gas 二次密封氮气
Leakage泄漏至大气
缓冲氮气
Inert Buffer Gas
惰性隔离气
PROCESS 工艺侧ຫໍສະໝຸດ 氮气 无 氮气 无 氮气 无
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
干气密封力学原理图一
闭合力
S
P
间隙正常
<
打开力
压缩 膨胀
干气密封力学原理图二
闭合力
S
P
间隙减小
<
打开力
干气密封力学原理图三
闭合力
S
P
间隙增加
＞
打开力
干气密封的几种常用类型
类型
特点
在我厂的使用
单端面干气密封 双端面并联密封
目前石化企业较少使用
广泛用于石化企业各种易燃、 易爆、有毒介质类离心压缩 机
干气密封的基本原理（一）
• 干气密封是一种密封全部工艺气压力的非接触式端面密封。 • 该密封包括轴向浮动的碳化物环——静环，和旋转环——动环，旋转
环密封面的外径部位刻有槽，槽的下面是被称为密封坝的光滑区域。 • 在轴处于静止和机组未升压时，静环背后的弹簧使其与动环接触。当
结构复杂，泄露量小，需要 一套复杂的密封油系统，有 时会污染润滑油系统，因而 运行费用高，维修复杂
需要密封油系统，工作寿命 较短其不稳定。
干气密封 泄漏少、寿命长、能耗低、 操作简单可靠
用于级间密封或油密封。 用于轴端密封的内侧部分， 或空气介质类压缩机的轴端 密封，如催化主风机 用于易燃爆介质类压缩机
干气密封结构与基本知识
压缩机密封
• 由于压缩机转子与定子之间存在间隙， 因而不可避免的存在泄漏，为了阻止这 种泄漏发生，必须设计一种密封结构。
• 压缩机密封分为轴端密封、级间密封、 油密封等等。
密封型式
轴端密封几种型式
特点
应用场合
迷宫密封 或梳齿密 封或拉别 令
结构简单、泄漏大
浮环密封
机械接触 式密封
进气
出气 平衡管
高点放空
PG 1709
主密封氮气
轴承
PG 1706
PG 1702
PG 1704
H
FIA
1701
FT 1701
PT 1702
PDIA 1701
：60
PDT 1701
PDIA
1702 L
PCV1
压缩机
轴承
PG 1705
PT 1703
FT 1702
PIDA
1703 L
PAL 1701
ATMOSPHERE 大气侧
干气密封厂家一览表
装置名称
机组名称
干气密封厂家
富气压缩机（1台）
约翰克兰鼎名（天津）
循环氢压缩机（2台）
循环氢压缩机（1台）
循环氢压缩机（1台）
四川日机
新氢增压机
约翰克兰鼎名（天津）
柴油加氢
循环氢压缩机（1台）
约翰克兰（英国）
约翰克兰鼎名(天津)(富气压缩机)
高点放空
干气密封的基本原理（二）
• 干气密封顾名思义是指干燥的、洁净的气体密封。 • 干气密封的密封面之间在运行时有非常小的间隙，密封气流过该间隙。
密封面之间的微小间隙要求密封气中不能含有直径超过间隙的颗粒， 也不能含有液体，干气密封控制盘的特点是具有过滤装置、除湿装置 （密封气用工艺介质时），提供高清洁度的气体以延长密封面的寿命， 并防止静环背面堆积污染物。 • 密封气分为主密封气、隔离气（缓冲气）。 • 干气密封设计压力为机组的进气压力。主密封进气腔的压力稍许高于 进气压力，确保密封腔内清洁的环境。由于密封腔与工艺气腔有压差， 对于串联式结构来讲大部分经除湿、过滤的密封气流经工艺气拉别令 密封进入压缩机，只有一小部分密封气流经密封面之间，成为泄漏气 体；对于并联式双端面密封来讲，密封气流经两个密封面之间，成为 泄漏气体。串联式结构主密封气又分一级主密封气（内侧端面）、二 级主密封气（外侧端面），内侧端面起主要密封作用，外侧端面是一 个安全密封，当内侧主密封突然失效时，危险介质不会发生大量外泄， 造成安全事故。一级主密封气使用工艺介质或氮气，二级主密封气只 能使用惰性气体(氮气)。
一个密封面，安全性较差， 多用于非有害介质
两个断面并列布置，两个静 环在外侧，安全性较单端面 有所提高，用于压力18以下
的提升风机 富气压缩机
双端面串联密封
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
、、柴油加、循环氢压 缩机，新氢增压机
单端面干气密封
• 隔离气注入密封于轴承之间，其作用是防止润滑油进入密封腔，同时 防止工艺气进入轴承腔。
• 缓冲气（或称作前置隔离气）用于并联双端面密封，注入密封于机壳 梳齿密封之间，其作用是防止未过滤、脱液的工艺介质进入密封腔， 造成密封损坏，使用惰性气体(氮气)。
全厂密封气使用情况
装置 机组名称 一级主 二级主 隔离 缓冲