干气密封基本结构及主要布置方式..
干气密封技术简介
干气密封技术简介一、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，如图1所示在动环组件和静环配合表面处的气体径向密封有其先进独特的方法。
配合表面平面度和光洁度很高，动环组件配合表面上有一系列的螺旋槽，如图2所示。
随着转子转动，气体被向内泵送到螺旋槽的根部，根部以外的一段无槽区称为密封坝。
密封坝对气体流动产生阻力作用，增加气体膜压力。
该密封坝的内侧还有一系列的反向螺旋槽，这些反向螺旋槽起着反向泵送、改善配合表面压力分布的作用，从而加大开启静环与动环组件间气隙的能力。
反向螺旋槽的内侧还有一段密封坝，对气体流动产生阻力作用，增加气体膜压力。
配合表面间的压力使静环表面与动环组件脱离，保持一个很小的间隙，一般为3微米左右。
当由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。
在动力平衡条件下，作用在密封上的力如图3所示。
闭合力Fc，是气体压力和弹簧力的总和。
开启力Fo是由端面间的压力分布对端面面积积分而形成的。
在平衡条件下Fc=Fo，运行间隙大约为3微米。
如果由于某种干扰使密封间隙减小，则端面间的压力就会升高，这时，开启力Fo大于闭合力Fc，端面间隙自动加大，直至平衡为止。
如图4所示。
类似的，如果扰动使密封间隙增大，端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，密封会很快达到新的平衡状态，见图5。
这种机制将在静环和动环组件之间产生一层稳定性相当高的气体薄膜，使得在一般的动力运行条件下端面能保持分离、不接触、不易磨损，延长了使用寿命。
通过以上结构的不同组合并配合辅助的密封可演化出用于实际工况的几种结构：二、干气密封型式三、单端面干气密封它适用于少量工艺气泄漏到大气中无危害的工况，见图6图四、串联式干气密封它适用于允许少量工艺气泄漏到大气的工况，见图7。
干气密封
3 双端面干气密封3.1 双端面干气密封的结构和原理干气密封结构见图2。
1. 静环2.动环组件（旋转环）3.副密封O型圈4.弹簧5.弹簧座（腔体）图2 干气密封结构弹簧在密封无负荷状态下，使静环与固定在轴上的动环组件配合。
不同的是干气密封的密封面宽，动环或静环端面上（或者同时在两个端面上）开有螺旋槽，其加工精度高，测试手段复杂。
根据泵送原理，随着动环的转动，密封气被向内泵送到螺旋槽的根部。
配合表面间的压力使静环表面与动环组件脱离，保持一个很小的间隙，一般为0.03mm 左右。
当由气体静压力和弹簧力产生的闭合力等于气体膜压力时，便建立了稳定的平衡间隙。
密封气压力始终比富气压力高0.2～0.3MPa ，这样密封气泄漏的方向总是朝着富气和大气，从而保证富气不会向大气泄漏。
干气密封要取得优良的性能，需要保持间隙稳定，同时，为减小泄漏又必须控制间隙很小，保证密封面不会发生接触。
3.2 干气密封控制系统经过滤的干净密封气（一般为氮气）分三路进入压缩机的密封腔：一部分经节流孔板进入缓冲气腔，缓冲气经迷宫后全部进入压缩机内，其作用是阻止机内富气向外扩散污染密封端面，影响密封正常运行；另一部分经流量计后进入主密封腔，这部分主密封气全部经端面形成气膜，对端面起润滑冷却作用。
向内侧泄漏的主密封气和缓冲气混合进入机内，向外侧泄漏的主密封气和隔离气混合放空；第三部分经孔板限流后进入隔离气腔，其中一部分隔离气经轴承箱放空，用来阻止润滑油进入干气密封，另一部分与向外侧泄漏的主密封气混合放空。
双端面干气密封正常运行的主要条件是确保主密封腔与缓冲气腔压差大于0.3MPa ，当压差小于0.05MPa 时，应准备停车。
另外，流量计和差压变送器信号进入DCS系统。
3.3 双端面干气密封的优点（1）端面非接触，寿命长，气膜厚度和刚度更大，可靠性更高；（2）极限速度高，最大达150～180m/s ，适应各种工况；（3）密封消耗的功率与密封介质的密度和粘度有很大关系，液体和气体的密度和粘度几乎相差两个数量级，干气密封消耗的功率仅为浮环密封的5％左右，因此说双端面干气密封功耗低，节省能源；（4）省去了庞大的密封油系统，密封系统总投资比浮环密封低，质量轻，占地面积小；（5）消除了密封油污染润滑油的可能性；（6）控制系统比浮环密封简单，运行和维护费用低。
干气密封原理及使用
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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。
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以产品气压缩机的干气密封系统为例：
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1. 干气密封的由来
这是由于在压缩机密封端面存在着气膜而不是液 膜，所以成为气体机械密封。在国外成为Dry Gas seals,意思是无液体润滑的气体密封，直译为中文 就是干气密封。
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2. 干气密封的特点
★ 非接触式密封，动静环被气膜隔开，操 作能耗极小，属于节能型密封，使用寿命较长；
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。
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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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该结构所用主密封气除用工艺气本身以外，还 需另引一路氮气作为第二级密封的使用气体。通过 一级密封泄漏出的工艺气体被氮气全部引入火炬燃 烧。而通过二级密封漏入大气的全部为氮气。当主 密封失效时，第二级密封同样起到辅助安全密封的 作用。
干气密封工作原理
干气密封工作原理一、引言干气密封是一种广泛应用于各种机械设备中的密封方式，它通过利用气体的特性来实现密封效果，具有结构简单、维护方便等优点。
本文将详细介绍干气密封的工作原理及其应用。
二、工作原理干气密封的工作原理基于气体的压力平衡原理和密封面的相对运动。
一般情况下，干气密封由静密封和动密封两部分组成。
1. 静密封部分静密封部分主要由密封面和密封环组成。
密封面通常采用硬质合金、陶瓷等材料制成，具有良好的耐磨性和耐腐蚀性。
密封环则负责与密封面接触，并通过压缩使其与密封面形成密封。
2. 动密封部分动密封部分主要由活塞、活塞环和密封环组成。
活塞和活塞环的运动可产生压力差，从而形成气体的流动。
密封环则负责承受气体的压力，并通过其自身的弹性使气体无法泄漏。
三、工作过程干气密封的工作过程可以分为压缩、密封和润滑三个阶段。
1. 压缩阶段当活塞运动时，活塞环与密封环之间形成一定的压力差，使气体被压缩。
同时，密封环的弹性使其与密封面紧密接触，形成初步的密封效果。
2. 密封阶段在密封阶段，由于活塞环的运动，压缩气体逐渐流向密封面，与密封面接触。
此时，密封面与密封环之间的压力差逐渐增大，从而形成更好的密封效果。
3. 润滑阶段在润滑阶段，密封面和密封环之间的润滑剂起到重要的作用。
润滑剂可减少密封面和密封环之间的摩擦，提高密封的效果。
四、应用领域干气密封广泛应用于各种机械设备中，特别是涉及高速旋转的轴承和密封件。
其主要应用领域包括但不限于以下几个方面：1. 压缩机在压缩机中，干气密封可有效防止压缩气体泄漏，提高压缩机的工作效率。
同时，干气密封还可减少摩擦磨损，延长设备的使用寿命。
2. 泵站在泵站中，干气密封可防止液体泄漏，保证泵站的正常运行。
与传统的液体密封相比，干气密封不会受到液体蒸发和结晶的影响，具有更好的稳定性和可靠性。
3. 机床在机床中，干气密封可防止切削液进入主轴轴承，保护轴承免受污染。
同时，干气密封还可减少主轴轴承的磨损，提高机床的加工精度和效率。
干气密封结构与基本知识 PPT
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。
排凝阀必须保持打开。
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I.E.
-PDIT-3103
JOHN CRANE（柴油加氢）
四川日机（CCR循环压缩机）
约翰克兰鼎名(天津)(CCR增压机)(高压缸)
约翰克兰鼎名(天津)(CCR增压机)(中压缸)
约翰克兰鼎名(天津)(CCR增压机)(低压缸)
干气密封安装、投用
• 控制盘至机组的管线必须进行酸洗钝化，水冲洗、风吹扫，确保管内 无杂质颗粒。
• 干气密封安装前，彻底吹扫机体上与干气密封腔相连通的开孔；拆卸 下平衡线并进行吹扫。
• 密封气、隔离气必须先于润滑油系统投用，润滑油系统停用后30分钟 以上（考虑高位油箱放油时间）才能停用密封气、隔离气。
• 密封气、隔离气投用前必须彻底脱液后，才能引入控制盘。 • 机组正常开车时应先投主密封气 、再投隔离气。 • 控制好主密封气、隔离气压力。 • 机组油运时，串联干气密封可不投用一级主密封气和增压器，但机体
干气密封技术基本结构原理
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。
在动环组件和静环配合表面处的气体径向密封有其先进独特的方法。
配合表面平面度和光洁度很高，动环组件配合表面上有一系列的螺旋槽，随着转子转动，气体被向内泵送到螺旋槽的根部，根部以外的一段无槽区称为密封坝。
密封坝对气体流动产生阻力作用，增加气体膜压力。
该密封坝的内侧还有一系列的反向螺旋槽，这些反向螺旋槽起着反向泵送、改善配合表面压力分布的作用，从而加大开启静环与动环组件间气隙的能力。
反向螺旋槽的内侧还有一段密封坝，对气体流动产生阻力作用，增加气体膜压力。
配合表面间的压力使静环表面与动环组件脱离，保持一个很小的间隙，一般为3微米左右。
当由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。
在动力平衡条件下，作用在密封上的闭合力Fc，是气体压力和弹簧力的总和。
开启力Fo是由端面间的压力分布对端面面积积分而形成的。
在平衡条件下Fc=Fo，运行间隙大约为3微米。
如果由于某种干扰使密封间隙减小，则端面间的压力就会升高，这时，开启力Fo大于闭合力Fc，端面间隙自动加大，直至平衡为止。
类似的，如果扰动使密封间隙增大，端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，密封会很快达到新的平衡状态。
这种机制将在静环和动环组件之间产生一层稳定性相当高的气体薄膜，使得在一般的动力运行条件下端面能保持分离、不接触、不易磨损，延长了使用寿命。
具体介绍干气密封气体润滑非接触式机械密封 (简称干气密封)液体润滑上游泵送非接触式机械密封 (简称上游泵送密封)都是基于现代流体动压润滑理论的新型非接触式机械密封。
与普通的接触式机械密封相比,干气密封与上游泵送密封可实现密封介质的零泄漏甚至零逸出,彻底消除对环境的污染,且因端面无直接的固体摩擦磨损而使使用寿命延长、密封可靠性提高和运行维护费用下降,从而使经济效益明显提高。
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。
干气密封介绍(上)
干气密封介绍一、干气密封干气密封经过了严格的试验和检验，由制造精度高、质量优良的陶瓷和高合金的金属材料组成，含串联式配置的密封（如：含两个动环、两套装好弹簧的静环组件、腔体、连接轴套等件）和内部迷宫密封。
在大气侧配置了隔离密封。
弹簧力和工艺气压力共同作用形成密封力，密封环和保持环间的密封元件（O形圈）起副密封的作用。
在串联密封中，工艺气侧的主密封承受全压差起主要的密封作用。
大气侧的密封作为安全备用密封，一旦主密封失效安全密封承担起主密封的作用，可以保证设备安全停机。
干气密封分类：单端面，双端面，串联式等多种。
如何选用干气密封：1、对于要求既不允许工艺气体泄漏到大气中，又不允许阻封气进入机体的情况，采用中间进气的串联式干气密封。
普通串联式干气密封适用于少量工艺气泄漏到大气中的工状。
大气侧的一级密封作为保险密封。
2、对于允许气体少量泄漏到大气中，且无任何危害的工况，选用单端面干气密封。
3、对于不允许工艺气体泄漏到大气中，但允许阻封气泄漏到工艺气中的工况，选用双端面干气密封。
二、干气密封密封端面分类及螺旋槽干气密封优点干气密封密封端面根据加工成的形状分成：有扁平密封块，有台阶的密封块，有楔形鞋状密封块的，有螺旋槽的，等等。
螺旋槽干气密封优点：运行可靠性高，使用寿命长，密封气泄漏量小，功耗极低，工艺回路无油污染，工艺气亦不污染润滑油系统，取消了庞大的密封油供给及测控系统，占地面积小，重量轻，运行维护费用低，减小了计划外维修费用和生产停车。
三、干气密封结构图。
图1 串联式干气密封的内部结构四、干气密封系统概述1、主要数据密封型式：TM02D串联式干气密封密封处轴径：100mm密封配置：带中间迷宫的串联式密封（含隔离气密封）密封系统型式：除液装置+增压装置+密封控制系统产地：沈阳透平机械股份有限公司密封材料：㈠、旋转环：硬质合金（碳化钨或碳化硅）㈡、旋转金属件：410SS㈢、静止环：特种石墨（碳化硅+DLC涂层）㈣、静止金属件：410SS㈤、弹簧：哈氏合金2 、干气密封工作原理：干气密封是一种非接触式端面密封，密封单元由两个环构成。
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单端面＋串联式干气密封—TM02E
单端面＋串联式干气密封—TM02E
在串联式干气密封前增加一级与串联密封面对面布置的单
端面密封，从而增加一级密封阻封气压力，保证串联密封的 一级密封始终处于正压差的状态。 串联密封中的第二级密封仍然可以起到辅助安全的作用。 适用于被密封气压力与大气压相近的工况，如化肥生产装 置中的氨冷冻压缩机、乙烯生产装置中的乙烯、丙烯压缩机。
新进员工技术培训资料之四
干气密封基本结构及主要布置方式
约翰克兰鼎名密封（天津）有限公司
干气密封典型结构
静环 (碳石墨) (Cranite 2000)
腔体 (410 S.S.) 动环 (碳化钨) (碳化硅)
(410 S.S.)
弹簧座
弹簧 (哈氏合金 C)
轴套 (410 S.S.)
推环 (410 S.S.)
已有机组类型及介质
炼油装置：催化富气、焦化富气、重整循环氢、加氢精制、解吸气、丙烷等 乙烯装置：乙烯、丙烯、环氧乙烷/乙二醇 化肥装置：二氧化碳、氨冷冻、氨压缩机、天然气（原料气）、液氨（泵）等 煤化工： 甲醇 钢铁： 原料气、高炉气
干气密封总业绩超过200台。
串联式干气密封—28AT
28系列、TM02系列干气密封操作极限 密封反转 －没有损伤的短时间反转可接受，但应避免 －可使用双向密封设计 密封反压 －不被推荐
密封液体污染
－少量液体污染可以接受，但应避免
28系列、TM02系列干气密封操作极限 低速盘车 －不影响密封性 振动 －密封可承受API617振动公差要求 压缩机清洗 －若密封被缓冲气体隔离，可进行压缩机清洗
干气密封主要布置方式
T-28XP 高压干气密封
28AT与28XP的比较
28 AT
28 XP
介质侧
推环
O环
聚合物密封圈
推环
介质侧
干气密封：28AT 与 28XP比较 防止由于O环摩擦使密封卡滞 没有快速减压造成O形环爆裂问题 质保期长 密封圈不象O形环可能被化学侵蚀（抗腐蚀性好）
约翰克兰鼎名干气密封业绩
现场应用参数
最高压力 最低压力 最低温度
7.0-9.0MPa（加氢精制） ＜0 MPaG （串联） 乙烯-101℃ 丙烯-43 ℃ 最大直径 Φ260mm（轴径） Φ296mm（平衡直径） 最高转速 15815r/min 最高线速度 150m/s
28XP串联式干气密封
28EXP串联式干气密封
约翰克兰部分高压业绩
最高密封压力
密封压力＞350bar 密封压力＞300bar 密封压力＞200bar
450bar（单级压差）
30套 60套 200套
干气密封的操作极限
28系列、TM02系列干气密封操作极限
密封开启压力 n=0 RPM, 约 7 BarG 密封开启速度 △p=0, 约0.6 m/s（以轴径计算） 密封轴向窜动 + 3.2 mm 密封径向跳动 + 0.6 mm
适用于不允许工艺气泄漏到大气中，但允许阻封气（例如 氮气）进入机内的工况，比如工艺气比较脏、不稳定或者存 在负压的危险。 控制阻封气体的压力使其始终维持在比工艺气体压力高 0.2~0.3MPa。
串联式干气密封—TM02C
串联式干气密封—TM02C
适用于允许少量工艺气泄漏到大气的工况 。 采用两级串联布置方式，一级为主密封，二级为备用密封。 正常工况下，第一级主密封承担全部或大部分负荷，而另外 一级不承受或承受小部分的压力降，通过主密封泄漏的工艺 气体被引入火炬燃烧，剩余极少量的工艺气通过二级密封泄 漏，引入安全地带放空。当主密封失效时，第二级密封可以 起到辅助安全的作用。
波纹带 (蒙耐尔 K-500)
压紧套 (410 S.S.)
干气密封主要布置方式
TM02 系列干气密封
单端面干气密封—TM02B
单端面干气密封—TM02B
单端面布置适用于少量工艺气泄漏到大气中无危害的工况， 如:CO2机、空压机、氮压机等。
双端面干气密封—TM02A
双端面干气密封—TM02A
82 后置隔离密封
碳环隔离密封
二级放空
隔离气
轴承放空
气封侧
轴承侧
迷宫隔离密封隔离气 二级放 Nhomakorabea 轴承放空
隔离密封的比较 碳环密封 －单侧N2消耗< 1.7Nm3/h 迷宫组
－单侧N2消耗> 8.5Nm3/h
－密封寿命理论上不可预测
－密封寿命超过5年
－浮动密封可防止安装损坏
－安装中易损坏梳齿
带中间进气的串联式干气密封—TM02D
带中间进气的串联式干气密封—TM02D
适用于既不允许工艺气泄漏到大气中，又不允许阻封气进 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。
需另引一路氮气作为第二级密封和中间迷宫间的缓冲气体。 是处理危险性气体介质的高速透平压缩机用干气密封的典 型布置方式（首选布置方式）。