干气密封问题分析及处理措施解析
循环气压缩机干气密封堵塞原因分析及解决措施
循环气压缩机干气密封堵塞原因分析及解决措施摘要：循环气压缩机是化工企业生产组织的重要组成部分，如果它的气密性和封闭性出现故障或者问题，就会在一定程度上影响机械正常运转，同时由于循环气压机干气密闭封堵实效，对生产组织带来了阻碍和危险，因此我们非常有必要从技术角度对此类设备的气密性进行研究。
有鉴于此，文章将在通过查阅相关文献资料以及结合自身多年工作经验背景下，首先分析循环气压缩机干气密封堵塞的原因，然后针对其制定有针对性的措施，从而保证生产顺利进行。
关键词：循环气压缩机；气密；封堵；原因；措施一、循环气压缩机干气密封堵塞原因从技术角度分析，一般情况下循环气压缩机干气密封结构形式主要有单向形式密封和多种方向的密封，而按照它所储存的介质进行分类的话，则要根据介质种类、不同压力和运转速度，具体来就是双向干、串联干密封两种形式。
单向布置适用于小的工艺气体排放到大气中，并且没有危险条件，在实际操作中，比如压缩机、二氧化碳或者是氮气压缩机等等，而双端面布置则适用于不允许工艺气体泄漏到大气中，但允许氮气进入机组组成的工作条件，比如说在实际操作中的工艺气体不稳定或者负压风险比较大。
另外，在操作原理方面来看，在生产条件允许少量工艺气体泄漏到空气之中的情况下，我们可以采用顺序排列形式，主要是以两级串联布置。
总得来说，循环气压缩机干气密封堵塞原因主要有以下几个方面：（一）单槽倒车或低速模式此种情况，主要是在使用干式气密密封过程中，由于安装错误，导致传动装置和非进水端反向输入，不可避免地存在相反的机组停堆模式、低速供暖等条件，导致密封性损坏，发生严重环裂。
（二）后续绝缘密封失效在运行过程中，由于当初设计或运行原因，极有可能发生机械油封表面的污染。
比如说，我们在生产组织过程中的轴承腔中，由于气体供应不稳妥，所设计气体流速低，就会导致过多的空气，迷宫齿数或间隙不合适，机械涉笔的隔膜设计小，容易出现系统控制问题，氮气振荡或供气中断，停机时操作失误或者操作失误等。
干气密封泄漏原因分析与解决措施
分析 ， 并提 出解决措施 。 干气密封
Ｂ
静环
动环
中 图分 类 号
概 述
文献标识码
一
、
大气泄漏 。 外置大气端 （ 轴 承端 ） 的密封型式为碳 环密封 ， 可以避 免轴承箱中的润滑油进入 干气 密封腔 内 ，保证干气密封在洁净 干燥 的环境 下运行 。 干气密封控制监测系统由密封气过滤单元 、 干气密 封泄漏监测单元 、 密封隔离气单 元组成 ， 见图 １ 。 密封气过滤单元是干气密封控制系统的核心 ，氮气经过过
璃纤维床 ， 另包覆 ４ － ６ 层 １ ０ ０目不锈钢布 ， 回装 并焊牢外部过滤 网。 改进取得很好效果 。 主油箱负压可 以达到一 １ ３ ２ ０ ． ２ Ｐ ａ 。 安装经 改进后 的排油烟风机人 口一级油气分离器后 ， 大的液滴被分离并 凝聚沉 降到主油箱 内， 油烟 内其余 的液滴经过 出口分离器二次分 离后 ， 集 聚在 出 口分离器排油液管路排 出， 彻底解决 了 ４台燃气
气分 离器后 ， 解决 了主油箱负压 问题 。但取 消排油烟 风机人 口
一
机组润滑油排空气 系统故障问题 。
四、 结 论
级 油气分 离器后 ，排空 气系统 出 Ｖ Ｉ 管 路二级 油气 分离 器过
负荷 并导致 油气分 离不彻底 ，油 烟 内大 的油滴 未能 完全 分离 而随着油 烟排 出， 在主厂房 顶部排 出管 口附近凝 聚并 滴落 。部 分油 液滴 到了洗涤器 出 口管路 ， 对设备 安全 运行不 利 ， 一段 时
２ ． 千气 密封原理及控制系统
双端 面干气密 封由两组单端 面干气密封组成 ，在两组密封 之间通过 氮气作 阻塞气体形成一个阻塞密封系统 ，氮气 的压力 始终 控制在 比被密 封介质压力 略高 ０ ． ２ ～ ０ ． ３ ＭＰ ａ的水 平 ，使其 在大气 与介质气之 间起 到阻隔作用 ，保证工艺介质气体不会 向
干气密封故障原因分析
干气密封现场失效模式
现场或操作方面：
◆后置隔离密封失效,外侧密封端面进油 ◆开停车处理不当,密封污染 ◆过滤系统失效,密封污染 ◆压缩机前置迷宫失效,密封污染 ◆端面反压 ◆密封供气系统故障(压力中断、带液),引起密封失效
压缩机反转（葫芦岛）
密封损坏案例
过渡盘车造成密封损坏（硬对硬）
密封圈选型错误（晋城）
密封损坏案例
压缩机振动过高（平顶山）
密封损坏案例
压缩机推力瓦装反（唐山）
干气密封失效模式
干气密封现场失效模式
机械方面：
◆单向槽旋向装反或密封反转 ◆低速盘车端面磨损 ◆压缩机振动过高造成密封失效 ◆压缩机平衡系统故障,高压端密封腔压力上升引起失效
串联式密封控制系统
外部气体
过滤器
FO
工艺气体
FI FI
工艺气体
PI FO
FI
FI FI
PCV
过滤后的氮气
FO
隔离气过滤器
过滤后的工艺气体
PI FO FI
工艺气去火炬
火炬 放空
氮气去大气
串联式密封典型故障分析
火炬线流量高 常见原因
◆一级密封磨损或失效 ◆二级密封压力增加或进气量增大 ◆一级密封副密封圈不追随（卡滞） ◆密封端面带液 ◆一级密封腔和火炬腔相通（如密封圈老化或损坏）
干气密封
故障分析及案例
2020年5月7日
目录
干气密封本体 干气密封控制系统 干气密封安装调试 干气密封操作运行维护 干气密封故障分析及案例
双端面干气密封故障分析
双端面密封
要求主密封N2 压力高于工艺气压力2 bar 以上
轴承
工艺气
用于有毒或含颗粒的工艺气和压缩机入口压力低的情况
干气密封基本原理及常见故障分析及应对措施
T28 单向螺旋槽
Film Stiffness (MN/m)
90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 0 2 4 6 8 10
改进型 双向螺旋槽
Speed = 14,500 rpm 6.625 in O/B Seal
最初双向螺旋槽
Min'm Film Thickness (um)
1.密封反转以及低速工况。 2.后置隔离密封失效,外侧密封被污染。 3.压缩机前置迷宫失效,密封污染。 4.开停车处理不当,密封污染。 5.正常运行时,过滤系统失效,密封污染。 6.密封供气系统故障(压力中断、带液),引起密封失效。 7.压缩机振动过高造成密封失效。 8.现场误操作。
9.端面反压。
10.仪表失效。
1.密封反转以及低速工况。
密封反转即压缩机反转，对于双向旋转的干气密封来说不会瞬间损坏干 气密封，但对于单旋向干气密封来说，由于无法形成气膜，摩擦副贴合 在一起短时间即可磨损 应对措施：一方面尽可能靠近压缩机的吸入口和排出口安装单向阀，避 免压缩机出现过大的反向压差；另外一方面在压缩机充压时 避免逆向充压，充压时缓慢升压，使系统压力处于平衡状态。 低速工况即暖机时压缩机的升速以及压缩机停车时的降速，如果长时间 低速工况，由于当压缩机转速低于某一值时（不同干气密封，密封开启 转速不一样）摩擦副处于闭合状态，长时间及出现磨损损坏 应对措施：严格按照制造厂给定的升速曲线进行升速，一方面不要随意更 改升速曲线，保证低转速的运行时间；另一方面在工艺允许的 情况下，尽可能减少启停机次数。
干气密封基本原理
干气密封的工作原理
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。
建议│干气密封常见损坏原因及维护方法
建议│干气密封常见损坏原因及维护方法干气密封是一种常用的动态密封装置，广泛应用于压缩机、泵、离心机和搅拌器等机械设备中。
然而，由于其特殊的工作环境和使用条件，常常会出现损坏的情况。
本文将介绍干气密封常见的损坏原因和维护方法。
一、干气密封常见损坏原因：1.密封面磨损：由于干气密封的密封面直接接触并摩擦，长时间的磨损会导致密封面失效。
造成密封面磨损的原因包括杂质的进入、摩擦力过大、密封面材料的选择不合适等。
2.密封面泄漏：干气密封的密封面存在微小的间隙，当泄漏流经这个间隙时，会导致泄漏现象。
这种泄漏现象可能是由于密封面的磨损、密封材料的老化、密封面松动等原因造成的。
3.密封面腐蚀：干气密封工作环境中可能存在一些腐蚀性物质，这些物质会侵蚀密封面，导致密封面的腐蚀损坏。
4.密封元件疲劳：干气密封的工作要求密封元件频繁地运动和变形，可能会导致密封元件疲劳，使其失去原有的弹性和密封性能。
5.悬浮环磨损：悬浮环是干气密封中的一个重要组成部分，负责提供紧密的接触作用。
由于工作环境的振动和摩擦力的作用，悬浮环可能会磨损，导致密封效果下降。
二、干气密封的维护方法：1.定期检查和维护：定期检查干气密封的运行状态和工作效果，及时发现和处理问题。
检查的重点包括密封面的磨损情况、密封面的泄漏情况、密封材料的老化程度等。
2.清洁和除尘：干气密封的工作环境中可能存在杂质和灰尘等物质，这些物质会对密封面产生磨损和腐蚀。
因此，应定期对密封装置进行清洁和除尘工作，保持干净的工作环境。
3.正确安装和调整：正确安装干气密封，并进行适当的调整和校正，确保密封装置的运行平稳和密封效果良好。
4.使用合适的润滑剂：干气密封的密封面在工作过程中会产生摩擦，为了减少摩擦损耗，应使用合适的润滑剂进行润滑。
5.定期更换密封件：密封元件是干气密封的重要组成部分，其寿命有限。
应根据实际使用情况，定期更换密封元件，确保密封效果和工作效率。
6.注意工作温度和压力：干气密封的工作温度和压力应控制在允许范围之内，避免因温度和压力过高而导致密封面失效或其他损坏。
离心压缩机干气密封故障原因分析与处理 王书
离心压缩机干气密封故障原因分析与处理王书摘要：在工业生产中离心压缩机是一种应用较为广泛的设备，常被应用于对有毒气体、易燃气体的压缩，因此对其密封性能有着较高的要求。
而干气密封是离心压缩机常用的密封方式，其密封有效性将直接影响到离心压缩机的正常工作，因此需加强对其密封故障原因和预防处理措施分析。
关键词：离心压缩机；干气密封；故障原因；处理措施稳定可靠的干气密封是保证离心压缩机正常运转工作的重要基础，但是从当前离心压缩机的实际运行情况来看，干气密封故障却表现出较高的发生率，严重影响到离心压缩机的工作效率，因此针对离心压缩机干气密封故障的具体原因展开分析，并提出对应的预防处理措施具有较高的必要性。
基于此文章主要结合笔者的实际工作经验，对离心压缩机干气密封故障的引起原因做具体分析，并结合这些故障原因提出预防处理措施。
1离心压缩机干气密封原理分析干气密封主要是基于流体的动压效应来保持两个密封端面相互分离，进而达到密封气体的效果，将其应用到离心压缩机中，主要通过在动环的端面上设置单螺旋气体槽，气体随着转子转动被从外向内不断压缩，当运行到底部区域时（也被称之为密封坝），此时气体流动受到阻碍，并产生较大的压力，形成一个较为稳定的气膜（通常在3微米左右），使两个端面之间不能相互接触，从而达到密封的效果。
在离心压缩机正常运转的情况下，两端面压缩气体后会形成较小的密封间隙。
当该密封间隙过大时，则会对离心压缩机干起密封的效果造成影响；当该密封间隙过小时，则会使得两个端面发生接触，使得干气密封性能失效，因此在离心压缩机干气密封过程中关键还在于控制密封间隙的厚度，这也是干气密封效果的关键点。
（见图1）2离心压缩机干气密封故障原因分析对离心压缩机出现干气密封的故障的具体原因展开分析，其中较为主要的原因表现在三个方面：干气密封内有液体进入、干气密封内有固体杂质以及动静环之间干摩擦引起，下面对各类型故障原因做具体的分析。
2.1干气密封内有液体进入当干气密封内进入液体之后，动静环端面在运转的过程中将无法形成稳定可靠的气膜，进而使得两端面发生接触，引起干气密封故障出现。
串联式干气密封失效原因分析及改进措施
串联 式干气 密封 失效原 因分析 及改进措施
杜 中强
（ 中 同石 油 化 工 股 份 有 限公 司沧 州 分 公 司 ，河 北 沧 州 ０ ６ １ ０ ０ ０）
摘 要 ：理论上 分析 了干气密 封的作用机理及 影响干气密封 性能 的主要参 数。分析 了液态烃泵 串联 式干
粗 丙 烯 塔 回流 泵 和 精 丙 烯 塔 回流 泵 干 气 密 封
改 造 后 试 运 ，打 开 泵 入 口阀 门 后 投 用 干 气 密 封 ，
当密 封氮 气 压力 为 ０ ． ３ ＭＰ ａ时 ，密 封气 出 口压 力 为 ０ ． ２ ＭＰ ａ 。电机 启运 后在 打开 出 口阀前 ，密封 气 出 口 压力 为 ０ ． ２ ＭＰ ａ ，打 开 出 口阀后 密 封气 口压力 大
气密封试 运行失效 的原因 ，提 出了改 进设 计参数及 机械密封 冲洗 系统 措施并获得成功 ，极 大地 提高 了液态烃泵 的性 能及 可靠性 。
关 键 词 ：干气密封
失效
改进
某公司 ３ ０万 吨／ 年气 体 分馏 装 置 的液化 气 泵长 期 存 在 机 械 密 封 泄 漏 问题 ，不 仅 维 修 成 本 不 断 增
２ ． ３ ． １ 改造 后试 运行 过程 中出现的 问题
串联 式 干气 密封 的第 一级 为平 衡 型机械 密封 ， 密 封介 质 为液 态 烃 。第 二级 为干 气 密封 ，密 封介 质 为干 净氮 气 ，氮气 压 力 为 Ｏ ＿ ３ ＭＰ ａ左右 。由于 干气 密 封 端 面上 加 工 有 螺 旋 型 动压 槽 ，只 允 许 单 向旋
入 动 压槽 内 ， 由于密封 堰 的节流 作用 ，进入 密 封 面 的气 体被 压 缩 ，压 力升 高 。在 该 气体 膜压 作 用 下 ，
干气密封的浅析及问题处理
干气密封的浅析及问题处理2 干气密封的原理结构干气密封是一种螺旋槽端面密封，其实质是通过气膜来实现润滑的非接触式机械密封。
在动环或者静环的端面上(或者同时在这2个端面上)加工出均匀分布的各种形式的螺旋槽，运转时密封气体沿周向被吸入螺旋槽内，径向分量由外侧向中心流动，而密封坝则节制气体流向中心，气体随着螺旋槽截面形状的变化被压缩，引起压力升高，迫使动、静密封环张开而形成气膜，由气膜产生的开启力与弹簧和介质形成的闭合力达到平衡时，密封系统形成非接触运转。
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。
干气密封结构原理由旋转环、静环、弹簧、密封圈、以及弹簧座和轴套组成。
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别朝着密封堰流动。
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(它替代了普通密封两个密封间的液膜)。
由气体动力学理论,当干气密封两端面间的间隙在2～3mm时,通过间隙的气体流动层最为稳定,因此,气膜厚度一般选在3mm左右,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。
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),密封工作在稳定工作间隙,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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2020年10月23日星期五
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。
2020年10月23日星期五
图4 串联式干气密封结构示意图
一级密封气
一级放空 二级密封气
二级放空
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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。
❖ 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 。
2020年10月23日星期五
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。
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
2020年10月23日星期五
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。
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图1 干气密封结构示意图
2020年10月23日星期五
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
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图3 梯形槽结构
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
2020年10月23日星期五
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
2020年10月23日星期五
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
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图6 气膜形成示意图
2020年10月23日星期五
图7 动静环受力图
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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。
2020年10月23日星期五
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：
2020年10月23日星期五
图5 隔离气密封结构示意图
隔离气
二级放空
弹簧加固 分瓣石墨环
油气放空
2020年10月23日星期五
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。
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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。
❖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。
2020年10月23日星期五
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。
LO月23日星期五
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
2020年10月23日星期五
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。