泵用干气密封系统
干气密封系统原理
调节阀
设定值
调节器
© John Crane
变送器
四、干气密封主要仪表介绍
压力、 差压变送器 压力、差压变送器是基于把压力或压差转换成 各种电量来测量压力、压差的仪表。 常见的电量方式有电阻式、电感式、电容式、 霍尔式、应变式、压电式等。 变送器通常由三部分组成：压力传感器、测量 电路、指示器。 使用变送器时没有必要知道变送器究竟采用了 哪种测量方法，只要知道其测量范围、输出信 号等即可。
© John Crane
一、简介
D.不能反转： 对于单向设计的密封，严禁反转，因为反转时端面不但打不 开，反而会越转越紧，密封会由于干摩擦温度升高而损坏。当然， 对于设计为双向旋转的密封可以克服反向旋转带来的危害，但在 同等条件下，双向旋转的端面产生的气膜刚度较小，抗干扰能力 稍差 。 总而言之，提供连续、清洁、干燥的气体是干气密封连续运转、 免维护和长寿命最重要的条件之一。
RO
FI-5 P 泄漏
二次放空
氮气过滤器
压力控制
示例:
P 缓冲
PI H
P 火炬 : 1 barg P 泄漏 : 1.2 barg P 缓冲: 1.5 barg
L
FI
工厂氮气
FI 流量= 二级密封泄漏量 + 通过中间迷宫的泄漏量
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三、干气密封系统配置及应用
FI, 缓冲气流量
PDI, 缓冲气差压显示
PDCV – 差压控制阀 P 缓冲 > P 参考
双端面系统进气方案
氮气过滤器
PDI
H L LL：联锁
P 参考
FI
P 缓冲
外供氮气
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泵串联式干气密封基础知识
泵串联式干气密封基础知识一、干气密封结构说明干气密封为串联式结构，第一级为平衡型机械密封，第二级为干气密封，密封介质为干净氮气，氮气压力为0.5MPa左右。
由于干气密封端面上加工有螺旋型动压槽，只允许单向旋转，因此，该密封的旋转方向必须与干气密封装配图上标注的旋向一致。
正常情况下，机械密封作为主密封起作用，干气密封为辅助密封。
干气密封主要有以下作用：a)提高主密封的背压，防止端面汽化、减小密封面的磨损，极大地延长了主密封的使用寿命；b)当主密封失效时，干气密封可以起到备用密封的作用，防止意外事故的发生；c)主密封泄漏出的气体随氮气排入火炬，防止危险气体直接进入大气，消除了安全隐患同时起到环保的作用。
二、干气密封控制系统说明流程说明：干气密封控制系统是密封的重要组成部分。
它由密封气过滤单元和泄漏监测单元组成，为干气密封长期稳定运行提供保障。
1）过滤单元：外部氮气由G1进入控制系统首先经过截止阀V1（控制管网氮气进入系统）经过过滤器F1（精度为1μm，为干气密封提供干净的气体）经过减压阀V2，（减压到所需压力0.5MPa，为干气密封提供稳定的密封气）；再经过单向阀V3（防止主密封失效后，介质反串到氮气网管）由G2进入干气密封和主密封形成的密封腔（形成一个带压的干气密封腔，为主密封提供背压，延长主密封的使用寿命）2）泄漏监测单元：由G3泄漏出的微量的介质和氮气经截止阀V4(防止主密封失效后工艺介质大量泄漏)；经过压力表PI-12（监测主密封和辅助密封的使用情况）；经过节流孔板R0-11（起节流作用，在干气密封的密封腔建立所需0.5MPa的压力，同时对氮气耗量进行控制）。
当主密封泄漏过大时，由于限流孔板的作用，干气密封腔压力上升，泄漏管线上的压力表指示上升，超过0.6MPa时表明主密封失效。
最后经过一个单向阀V5（防止火炬管网气体反窜）把主密封泄漏的微量介质随同氮气排向火炬。
三、干气密封的运行及监测1.干气密封的运行在泵运转前应将连接到氮气的干气密封腔进气管线脱开，打开氮气入口阀对系统管线进行吹扫。
泵用干气密封系统
2.通过监测压力、流量等参数，反映密封工作状 态，当这些参量超过设定值时，输出报警信 号，避免事故的发生。
干气密封控制系统组成单元
1.过滤单元：过滤缓冲气，精度1μm。 2.调压单元：将过滤后的缓冲气压力整定到设
计值。
3.测量单元：监测缓冲气压力、流量参数。 4.报警单元： 当压力低于或流量高于设定值时，给出报警信
CSV
CSD
GBI
SNS
3.PLAN75
应用介质：常温下不易挥发的流体，泄漏 物会凝结或气体回收系统会倒流。
应用结构：无压双密封
公用工程要求：需接火炬管网，对管网的 压力有要求。
元件组成：收集器+孔板+高报压力开关 （0.7bar)+阀门
其它：通常与PLAN72配合使用
CSD CSD
4.PLAN74
时应及时更换； 4.先给干气密封送气再启动泵，但应注意氮气压
力的要求；反之，当泵完全停稳后再关闭气 源。
泵用干气密封简介
SNS
干气密封端面典型槽型图
SNS
Fs---弹簧作用力 Fp---介质作用力 Fo---气膜反力 Ha---气膜厚度
闭合力=Fs+Fp 开启力=Fo
干气密封作用力图
SNS
一、泵用干气密封特点
非接触式气体润滑密封，端面无磨损 用“气封液”代替“液封液” 密封更安全可靠 无污染
密封控制系统结构简单,可靠性高 全寿命成本低
应用介质：介质可含固体，但不能是高黏 度或易聚合
应用结构：有压双干气密封
公用工程要求：氮气压力高于泵腔至少 1.75bar
元件组成：截止阀+2~3微米过滤器（清除 颗粒，液体）+调压器(至少高于介质 1.75bar)+(孔板)+流量计+压力表 +(FSH)+低报压力开关+单向阀
干气密封的原理及应用场合
干气密封的原理及应用场合1. 干气密封的定义和基本原理干气密封是一种利用清洁干燥的气体（通常是氮气）在机械轴和密封部件之间形成一个气体屏障，以防止液体或气体泄漏的密封方法。
它主要利用气体压力高于液体或气体的压力，将气体或液体压缩在轴封附近的密封腔内，从而有效地防止泄漏。
干气密封的基本原理是通过气膜将两侧介质隔离开来，从而实现密封效果。
当轴旋转时，密封腔内的气体被强制流动，形成一个气膜屏障，防止液体或气体渗入密封腔。
2. 干气密封的优点•高效性能：干气密封具有较高的密封效果，有效防止液体或气体泄漏，提高设备的工作效率。
•可靠性：由于密封性能稳定可靠，干气密封可保持长时间的使用寿命而不需要频繁维护。
•适应性强：干气密封适用于各种介质，包括化工、石油、医药等不同行业。
•安全性高：由于采用气体作为密封介质，避免了液体泄漏导致的安全隐患。
•环保性好：干气密封无需使用润滑油，减少了对环境的污染。
3. 干气密封的应用场合3.1 化工工业在化工工业中，往往需要处理一些有害、腐蚀性或粘稠的介质。
传统的液体密封在这种条件下容易受到损坏或泄漏，而干气密封可以有效地解决这些问题。
比如，干气密封常被用于泵、压缩机、反应釜等设备的密封，确保介质不泄漏，从而保护操作人员的安全和设备的正常运行。
3.2 石油行业在石油行业中，由于介质种类多样，常常需要在恶劣的工作环境中进行密封。
干气密封可以适应高温、高压、腐蚀等艰苦环境，确保设备的正常运行。
比如，干气密封常用于石油泵、油井采气设备、管线等油气密封系统中。
3.3 医药行业在医药行业中，要求设备的密封性能高、可靠性强，并且要求设备无泄漏和无污染。
干气密封具有符合医药行业要求的特点，被广泛应用于制药设备、灭菌系统、制冷设备等。
3.4 其他行业除了化工、石油和医药行业外，干气密封还广泛应用于其他领域。
例如，干气密封可用于食品加工设备、纸浆设备、电力行业的泄漏控制等。
4. 干气密封的发展趋势随着技术的不断发展，干气密封正朝着更高效、更可靠和更环保的方向发展。
干气密封离心泵工作原理
干气密封离心泵工作原理说起干气密封离心泵的原理，我有一些心得想分享。
你知道吗，就像我们家用的那种普通的水泵，抽水的时候水不能漏出来。
离心泵呢，它是靠叶轮旋转产生离心力，把液体从中心甩到四周，然后从出口送出去。
但这个密封就很关键了，要是密封不好，泵里的液体流出来，不但浪费，还可能损坏泵。
干气密封就像是给这个离心泵请了一个超级保镖。
我一开始看到这个词的时候就很疑惑，啥是干气密封啊？它怎么就能密封好呢？后来慢慢就理解了。
打个比方吧，干气密封就像给通道设置了一道神奇的气体栅栏。
干气本身被源源不断地送进这个密封系统里。
这里面涉及到一种压力平衡的原理。
正常情况下，泵里的液体是有一定压力的，想要冲出来。
干气呢，也有自己的压力，这个干气的压力就顶在密封的地方，液体的压力想把气推开往外漏，但是干气就像坚强的卫士不让液体冲过这道防线。
这有点像拔河，液体压力往左拽，干气压力就往右拉，在正常工作下，维持着一个平衡。
实际应用中，比如说在炼油厂那些复杂的流体输送设备中就用到了干气密封离心泵。
炼油时那些各种各样的化学液体，有的有毒，有的很昂贵。
要是离心泵密封不好，浪费、污染的事就都来了。
所以干线密封就像个大英雄，保证泵送作业安全高效地进行。
说到这里，你可能会问了，那干气要是压力不够了怎么办呢？哈哈，这是个好问题呢！其实整个干气密封系统是有监控装置的呀，一旦压力有异常，就会报警的，操作人员就会去检查供气源之类的东西。
不过，我也得承认，虽然我大概理解了干气密封离心泵的工作原理，但这个里面还有好多细致的控制理论和复杂的机械结构我还没有彻底搞清楚。
咱们可以一起讨论呀，没准你知道一些我不知道的知识呢。
而且这个原理也给咱们一些延伸思考，像是在其他类似要求密封的设备里，是不是也能借鉴这种干气密封的思路呢？这里有个注意事项就是干气的品质也是很重要的，要是干气里夹杂着杂质，那就好像给这个卫兵队伍里混进了坏蛋，会影响密封效果的哦。
干气密封控制系统介绍
二级密封气 – 系统单元
n FI, 二级密封缓冲气流量 n PI, 缓冲气压力显示
P 缓冲 > P 泄漏 > P 火炬
二次放空
P 火炬
FI-5
RO
PI
P 泄漏 > P 火炬
P 泄漏
氮气过滤器 工厂氮气
P 缓冲
PI
H
FI
L
压力控制 示例: P 火炬 : 1 barg P 泄漏 : 1.2 barg P 缓冲: 1.5 barg
n 分瓣式碳环密封可用于替代迷宫密封。 n 通常采用氮气作为隔离气。 n 一些用户采用仪表风作为隔离气。
轴承 润滑油
隔离气
隔离气系统
二次放空
二次放空
PI-4
P 隔离
氮气过滤器 工厂氮气
P 隔离 n PI-4, 隔离气压力显示 , 最小0.3 barg
实物照片及现场照片
保证迷宫处气流速度至少 10m/s
PDI
显示/开关/远传
PI-1
来自压缩机出口气体/外供气体
密封气/一级密封气– 流量控制2
示例: P 吸气 : 20 barg，40 ℃
P 平衡
P 排气 : 40 barg，70
P 密封 : 20.3 barg，70 ℃ FI-1&FI-2 流量
P 密封
FI-1 P 吸气
FI-2 P 排气
P 密封
= 一级密封泄漏量 ( @20.3 barg&70 ℃)
+ 通过压缩机迷宫的泄漏量 ( @ 流向机内的平均气流速度不小于 10 m/s)
P 密封 > P 平衡
一级密封气– 流量控制3
P 平衡
• 保持充足的密封气流量。
泵用干气密封的原理及特点
本文摘自再生资源回收-变宝网（）泵用干气密封的原理及特点泵用干气密封主要应用于离心压缩机等高速流体设备上。
随着甭、反应釜等设备的出现,干气密封技术逐渐在低转速设备上进行了推广,从而形成了泵用干气密封技术。
一、泵用干气密封的工作原理泵用干气密封是一种高性能、长寿命的新型密封型式，在结构上它与普通机械密封显著不同的是：动、静环密封端面较宽；在动环或静环端面上加工出特殊形状的流体动压槽，如螺旋槽，槽深一般在3-10pm之间。
当动环高速旋转时，动环或静环端面上的螺旋槽将外径处的高压气体向下泵入密封端面间，气体由外径向中心流动，而密封坝节制气体流向中心，于是气体被压缩引起压力升高，在槽根处形成高压区。
端面气膜压力形成形成开启力，在密封稳定运转时，该开启力与由作用在补偿环背面的气体压力和弹簧力形成的闭合力平衡，密封保持非接触、无磨损运转，其气膜厚度一般维持在2-3pm。
如果出现某些扰动因素使密封间隙减小，引起开启力减小，而闭合力不变，密封间隙将减小，密封将很快再次恢复平衡。
干气密封的这种抵抗气膜间隙变化的能力称之为气膜刚度。
虽然泵用干气密封的气膜间隙很小，但气膜刚度很大，比液膜润滑机械密封的膜刚度要大得多。
二、泵用干气密封的主要优点与传统的接触式机械密封相比，在离心泵中采用干气密封有以下几个方面的优点：（1）摩擦功耗低由于干气密封的两密封端面被一薄层稳定的气膜所隔离而且密封腔内为低粘度的气体介质，因此干气密封的端面摩擦功耗和动环组件的搅拌摩擦损失要比液体润滑的密封装置的摩擦功耗小很多，一般两者消耗的功率之比约为1：10-20。
（2）无磨损运转、使用寿命长对干气密封，由于两个相对旋转的端面是非接触的，在正常使用条件下，一般都可达到3年以上。
（3）无封液系统、能实现泵送介质的零泄漏或零溢出封液系统时常是复杂的和昂贵的，并存在不可避免的故障危险。
泵送介质的外泄漏和封液冷却密封都依赖于封液系统的完善化。
干气密封避免了所有这些复杂因素，它利用干燥洁净的氮气源作为密封气，很容易实现泵送介质的零泄漏或零溢出，对泵送介质没有任何污染，而且系统比较简单、可靠性非常高。
干气密封在立式高速泵上的应用
之 ，凡使用机械密封 的场合均可采用干 气密封 。 干气密封结构 与机械 密封 近似 ，也 由旋转 环 、静
封液 罐作为缓冲罐 （ 也可不设 ） 。在 现场新安 装 由过 滤器 、流量计 等 组成 的控 制盘 ，连接 管 线 作少量 改
动。
环 、弹簧 、密封 圈以及弹 簧座 和轴套组成 ，不 同之处 在于旋转环 密封 面上加 工 出有 特殊 作用 的流体 动压
维普资讯
维普资讯
２０ ０ ６年 第 ９期
郭
凯 等 ：十 气 密 封 在 立 式 高 速 泵 ｌ的应 用
２３ ２
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 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 ，
（ ）在启 停 瞬 间未形成 有效 气膜 时 密封 面会 发 ３
造成功每 年可 节约 备件 费用 ７万多元 ，经济 效 益 明
显 。据 了解 ，此次改造为全国首例应用于立式高速泵 的干 气密封改造 ，此次改造的成功 ，对同类立式高速
Hale Waihona Puke 生干摩擦 ，在需频繁启动的设备上应用时使用寿命可
泵轴封 的改造具有一定 的参考价值 。
次试车成功 ，密封 气泄漏 量 为 ０ ４ ｍ ／ ． ｈ左右。 随后
（ ）与其它 非 接触式 密 封相 比，干 气密 封气 体 ３
泄漏量小 ；
对 另一 台高 速泵 Ｇ ５ １ Ｘ也进行 了改 造 ，同样 一 次 一２８
试车成 功。２台泵 至今已连续 运转 ８个 月未发生过轴
（ ）可实现介质的零逸 出，是一种环保型密封 ； ４
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3、3NC+BB,3NC+FB,3NC+FF(属 有压双密封）
特点：用干净的密封气（氮气）阻塞被密封介质，密封气压力高于 介质压力1.75bar以上，可实现工艺介质的零泄漏。 优点：适用于没有火炬条件，控制系统简单，造价低,可实现无污染。
应用实例：甘肃银光TDI装置光气泵、普 光气田、镇海炼化POSM装置等
干气密封的工作气体来自空气/工艺气。当主密封泄漏时，泄漏 介质被抑制密封隔离，从CSV（抑制密封排气口）或CSD （抑制密封 排液口）流向回收系统。 优点：不需要一个缓冲气体供应系统，较经济。 缺点：干气密封与机械密封寿命稍短，介质可能发生少量外漏。
应用实例：金陵石化管网丙烯泵等
b.有缓冲气
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三、泵用干气密封系统
干气密封控制系统主要功能 1.给干气密封提供洁净、干燥的工作气体 （缓冲气）；
2.通过监测压力、流量等参数，反映密封工作状 态，当这些参量超过设定值时，输出报警信 号，避免事故的发生。
干气密封控制系统组成单元 1.过滤单元：过滤缓冲气，精度1μm。 2.调压单元：将过滤后的缓冲气压力整定到设 计值。 3.测量单元：监测缓冲气压力、流量参数。 4.报警单元： 当压力低于或流量高于设定值时，给出报警信 号。 5.安全排放： 将故障时超压的，泄漏物不会 凝结。 应用结构：无压双密封 公用工程要求：需接火炬管网，对管网的压力 有要求。 元件组成：孔板+高报压力开关（0.7bar)+阀门 其它：通常与PLAN72配合使用。
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GBI
CSV
CSD
CSV
CSD
GBI
3.PLAN75
应用介质：常温下不易挥发的流体，泄漏 物会凝结或气体回收系统会倒流。 应用结构：无压双密封 公用工程要求：需接火炬管网，对管网的 压力有要求。 元件组成：收集器+孔板+高报压力开关 （0.7bar)+阀门 其它：通常与PLAN72配合使用
泵用干 气密封控制盘
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四、泵用干气密封适用范围和条件
1.一般情况均可采用，对易燃、易爆、
易汽化、有毒、有害物料尤其适用。 2.对颗粒介质及高温工况慎用。 3.需要时，现场应具备管道氮气。 4.有足够的密封腔轴向、径向尺寸
。
五、操作与维护
一般情况下，干气密封控制系统不需维护， 操作时只要注意以下几点即可： 1.现场配管时充分清洁所配管路； 2.慢慢开启球阀，尽量减少对流量计的冲击； 3.注意观察过滤器滤芯颜色的变化，当滤芯变黄 时应及时更换； 4.先给干气密封送气再启动泵，但应注意氮气压 力的要求；反之，当泵完全停稳后再关闭气 源。
干气密封控制系统方案 1. PLAN72
应用介质：各类烃类、腐蚀性流体。 应用结构：无压双密封 公用工程要求：需低压（通常）氮气作为缓冲 气吹扫泄漏，稀释排放物。应接火炬管网 组成元件：截止阀+10微米过滤器（清除颗粒和 液体）+调压器(至少高于大气0.5bar，低于 0.7bar)+1.5mm孔板+流量计+(FSH)+PSL+ 压力表+单向阀 其它： 可与PLAN75, PLAN76配合使用
干气密封由外部气源提供缓冲气（P>0.5bar)，使用缓冲气的目 的是有利于端面气膜的形成，同时可带走或稀释主密封的泄漏介质， 介质不会泄漏到大气。 优点：密封的寿命得到延长 。
应用实例：青岛炼油气分、上海石化PX装置
2、2NC+CS(无压双密封)
特点：流体动压式机械密封作内侧密封，干 气密封作为抑制密封使用。适用于高 压高速，可减小摩擦热。
泵用干气密封简介
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干气密封端面典型槽型图
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Fs---弹簧作用力 Fp---介质作用力 Fo---气膜反力 Ha---气膜厚度
闭合力=Fs+Fp 开启力=Fo
干气密封作用力图
一、泵用干气密封特点
用“气封液”代替“液封液”
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非接触式气体润滑密封，端面无磨损
密封更安全可靠
无污染 密封控制系统结构简单,可靠性高 全寿命成本低
二、泵用干气密封结构
1、2CW+CS(属无压双密封)
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特点：接触式机械密封作内侧密封，干气密封作为抑制密封 使用。 可分为两种工作方式
a.无缓冲气（PLAN71，常与PLAN75或 PLAN76配合使用)
b.有缓冲气（PLAN72，常与PLAN75或 PLAN76配合使用)
a.无缓冲气
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CSD
CSD
4.PLAN74 应用介质：介质可含固体，但不能是高黏 度或易聚合 应用结构：有压双干气密封 公用工程要求：氮气压力高于泵腔至少 1.75bar 元件组成：截止阀+2~3微米过滤器（清除 颗粒，液体）+调压器(至少高于介质 1.75bar)+(孔板)+流量计+压力表 +(FSH)+低报压力开关+单向阀