FLOWSERVE干气密封PDF
泵用干气密封统一说明书
泄压。 4.3 干气密封系统维护
干气密封在正常的操作条件下，干气密封不需要任何维护，只需对密封气出 口压力或是流量进行监测，建议每天记录数据，如果压力值或者是流量值在不断 的变化，则预示着干气密封的主密封可能出现问题。 4.3.1 串联式干气密封使用中应注意以下几个方面： 4.3.1.1 密封气气量供应应该充足，但是偶然的供气不足或断气，对该串联式干 气密封的影响不会太大，若持续时间太长，会影响干气密封的使用寿命。 4.3.1.2 密封的泄漏，主要是通过监测单元的压力表来显示。压力表值偶然变化 较大时，这可能是由于工艺波动、轴的移动、压力、温度或速度波动所引起，不 会影响密封正常使用。然而压力表值的变化趋势可以预测到密封的问题。如有任 何相关问题，请与成都一通公司联系。 4.3.1.3 在运行过程中，需保证介质的压力高于干气密封密封腔的压力，因为反 压可导致主密封的损坏。 4.3.2 双端面干气密封使用中应注意以下几个方面 4.3.2.1 密封气的气量供应必须充足，且密封气压力必须高于介质压力 0.2～ 0.3MPa。一旦密封气供应不足或是断气，将会造成密封的损坏。所以建议把干气 密封控制系统中的备用气源管线连接在备用氮气源上。 4.3.2.2 密封的泄漏，主要是通过监测单元的流量表来显示。流量表值偶然变化 较大时，这可能是由于工艺波动、轴的移动、压力、温度或速度波动所引起，不 会影响密封正常使用。 4.3.3 进入密封的气体应是清洁干燥，以保证最佳的性能，延长使用寿命。 4.3.4 少量的润滑油或其他液体进入干气密封端面，不会对密封造成危害，但应 尽量避免该情况的发生。 5.系统参数的设定
图 3.1 串联式不带罐（Plan72+76）
图 3.2 串联式带罐（Plan72+75）
干气密封问题分析及处理措施解析
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
2020年10月23日星期五
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
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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。
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。
干气密封原理简单介绍
干气密封原理简单介绍由于离心式压缩机的转子和定子一个高速旋转而另一个固定不动，两部分之间必定具有一定的间隙，因此就一定会有气体在机器内由一个部位泄漏到另一个部位，同时还向机器外部进行泄漏。
为了减少或防止气体的这些泄漏，需要采用密封装置。
防止机器内部流通部分各空腔之间泄漏的密封称内部密封，防止或减少气体由机器向外部泄漏或由外部向机器内部泄漏（在机器内部气体压力低于外部气压时）的密封，称外部密封或轴端密封。
内部密封如轮盖、定距套和平衡盘上的密封，一般做成迷宫型。
对于外部密封来说，如果压缩的气体有毒或易燃易爆，如天然气、甲烷、丙烷、石油气、氢气等，不允许漏至机外，必须采用液体密封、机械接触式密封、抽气密封或充气密封等；当压缩的气体无毒，如空气、氮气等，允许少量气体泄漏，也可以采用迷宫型密封。
离心式压缩机常用的密封有迷宫型密封、浮环油膜密封、机械接触式密封和干气密封等。
干气密封是一种新型的非接触轴封，于20世纪70年代中期由美国的约翰●克兰密封公司研制开发，最早应用于离心式压缩机上。
与其他密封相比，干气密封具有泄漏量少、摩擦磨损小、寿命长、能耗低、操作简单可靠、维修量低、被密封的流体不受油污染等特点。
此外，干气密封可以实现密封介质的零逸出，从而避免对环境和工艺产品的污染；密封稳定性和可靠性明显提高；密封辅助系统大大简化；运行维护费用显著下降。
在压缩机应用领域，干气密封正逐渐替代浮环密封、迷宫密封和机械密封。
涩宁兰压气站的RV040/02或者RV050/04压缩机采用的是flowserve公司的干气密封。
此干气密封为集装式，在制造厂预装并完成压力试验后发货。
它是由两组串联配置的密封（即两个动环、两个弹簧加载的静环组件、腔体、轴套等零件依次排列构成）和内部迷宫密封组成。
在大气侧配置了隔离密封。
在串联密封中，工艺气侧的主密封承受全部的密封作用。
大气侧的密封作为安全备用密封（二次密封）。
一旦主密封失效则安全密封承担起主密封的作用，可以保证压缩机安全停机。
干气密封及产品介绍ppt课件
m
m
A (i,j)P (j)2+ B (i,j)P (j)+C (j)=0〔5〕
i= 1
i= 1
式中j =1,m；m为不同节点编号的总体节点数。
用Newton－Raphson法方程求解式〔5〕，普通5-6次即可到 达10-5-10-6的相对或绝对精度。求解时参与边境条件〔2〕〔4〕， 就可得到螺旋槽密封的端面压力分布P 。给定一个膜厚h，可 求出端面膜压分布P，计算出对应的气膜开启力Fo 。根据 Fo=Fc ,可求出密封的任务点ho 。
发明专利下游泵送双列螺旋槽端面密封技术,“该技术 为国际首创〞 ，到达了“国际先进程度〞；并且突破 了外国垄断，填补了国内空白，处于国内领先位置。
中国石油化工集团公司鉴定结论： “该技术整体上属国际先进程度〞，“技术成熟可
靠，投资远低于国外同类产品，经济效益显著，建议 在石化行业中推行运用〞。
已获支持和奖励
力9.0MPa，转速15000rpm，涉及的机组类型多
〔石化行业90％的大机组类型〕。
鼎名公司干气密封业绩增长趋势图
40
35
30
25
20
15
10
5
3
0 1998年
7 1999年
23 2000年
40 2001年
干气密封应用机组
技 术 学科
干式气体密封技术是涉及多学科的高难度技术，其所涉 及的学科包括：
四、密封布置方式
根据介质类型、工艺要求和环境立法要求选 择。 1．单端面密封〔用于对环境无害气体〕 〔1〕风机轴封 主要用于风机中〔普通采用梳齿密封、碳环 密封〕。
单端面干气密封图
2.作为平安密封〔或称备用密封〕的干气密封 〔1〕传统机械密封＋干气密封
美国Flowserve公司的GASPAC984带中间迷宫密封的串联式干气密封操作规程
美国Flowserve公司的GASPAC984带中间迷宫密封的串联式干气密封操作规程（1）干气密封原理简述循环氢压缩机两端的轴封采用Flowerserve公司的GASPAC型干气密封，专门用于密封离心压缩机内的气体，该类型干气密封为集装式，在制造厂预装并完成压力试验后发货。
干气密封是一种新型的非接触式轴封，是60年代末期从气体润滑轴承的基础上发展起来的，其中以螺旋槽密封最为典型。
实践表明，干气密封在很多方面都优于普通接触式机械密封，由于干气密封属于非接触式密封，它的寿命比普通机械密封长许多倍。
干气密封的出现改变了传统的密封观念，“用气封液或气封气”的新观念替代了传统的“液封气或液封液”观念，可保证任何被密封介质对大气的零泄漏。
它是由两组串联配置的串级密封（即两个动环、两个弹簧加载的静环组件、腔体、轴套等零件依次排列组成）和内部迷宫密封组成，在大气侧配置了隔离密封。
弹簧力和工艺气体压力的共同作用产生密封功能，密封环和保持环间的密封元件（O形圈）起副密封的作用。
在串级密封中，工艺气侧的一级密封起主密封作用，并承受全部的压差，一级密封的运行是在工艺气介质中。
大气侧的二级密封起备用安全的作用，由于在较低的压差下工作，且始终处于非接触状态，没有任何磨损，在一级密封损坏前始终处于理想的运转状态，可以起到良好的备用作用，一旦主密封失效，备用安全密封承担起主密封的作用。
GASPAC型干气密封在动环和静环配合表面处的气体径向密封有其独特的专有技术，其配合表面的平面度和粗糙度很高，动环组件配合表面有一系列浅槽，正是依靠这些浅槽使干气密封能够在运转时产生流体动压，在流体动压效应的作用下使得密封面分开，由于这些浅槽是完全对称的T型槽，从而确保了干气密封能够完全双向旋转，在设计上避免了压缩机倒转引起干气密封损坏的可能性。
（2）密封设计基础数据1）压缩机参数：2）现场环境及公共条件：（3）干气密封选型1）干气密封型号根据机组数据和现场条件，干气密封选用GASPAC984型带中间迷宫密封的两级串联式干气密封,隔离密封为非接触式碳环密封。
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。
干气密封安装维护说明
GASPAC® Model L干气密封安装、运行、维护说明书内部资料不得外传本说明书是专门为经过培训、有经验的技术人员编写的，他们熟悉本说明书中列举的基本原则和工具的使用，管理和维修过机械密封及压缩机。
装卸或者启动之前仔细阅读并且遵守本说明书以及安全方面的信息运行范围以及使用条件FLOWSERVE公司的GASPAC L型干气密封专门用于密封压缩机内的气体，不遵守规定的运行条件的任何情况都是不允许的。
由于不允许的运行所产生的任何损害，制造商不承担责任、风险完全由使用者承担。
FLOWSERVESHANGHAI LTD.福斯（上海）流体设备有限公司1.0 简介、技术参数1.1GASPAC®―L型干气密封为集装式，在制造厂预装并完成压力试验后发货。
它是由两组串联配置的密封（即两个动环、两个弹簧加载的静环组件、腔体、轴套等零件依次排列组成）和内部迷宫密封组成。
在大气侧配置了隔离密封。
1.2弹簧力和工艺气压力的共同作用产生密封功能，密封环和保持环间的密封元件（O形圈）起副密封的作用。
1.3在串联密封中，工艺气侧的主密封(MS)承受全部压差起主要的密封作用。
大气侧的密封作为安全备用密封（SS）.一旦主密封失效则安全密封承担起主密封的作用，可以保证压缩机安全停机。
1.4GASPAC― L型干气密封为双向旋转设计1.5操作条件（重要）GASPAC 干气密封必须满足以下条件：◆密封端面清洁干燥◆保证密封端面和轴的垂直度◆弹簧加载后的旋转部件（1，11）和密封件（2，12）移动自如无卡滞◆避免物料沉积在密封腔体表面、轴和轴套上无物料结晶、聚合等情况◆工艺气侧和大气侧的密封端面形成良好的气膜如果这些操作条件不能满足，可能造成泄漏量增加和工艺介质漏到大气。
2.0 安全注意事项2.1 GASPAC®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。
为了获得预期的性能，操作者应保证满足最低的操作条件。
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Ampliflow™ P&ID
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The Value of Ampliflow™ Ampliflow的意义
• Increases gas pressure any time there is insufficient differential across the Compressor to ensure filtered gas to the seals.在任何时候只要压差不足，即可将过滤后 的密封气增压并送至密封面 • This helps prevent contamination of the seals during start-up or times of recycle. 可防止在启动及循环过程中密封的污染 • Resulting in longer seal life and less chance of failure due to contamination. 可保证密封寿命长以及降低由于污染造成的密封失效 • All for less than the cost of a seal. 所有的费用少于一个新密封的费用
Supply Flow
Filter
Vent
Filter
Vent
12
S
Filter Filter
3
Vent
8.3
Vent 8.2 Pressure Transmitter
Differential Pressure Transmitter
13
10
15 16 14
Pressure Switch
1
8.1
9.1
干气密封基础原理
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TANDEM SEAL 串联密封 = GASPAC T
Clean Buffer Gas 清洁密封气 Leakage 泄漏
Relief
Vent
Vent
Laby Seal
7
Laby Seal Windback
8
9
1 10
Seal Supply Gas
Barrier Supply Gas
8.4 9.1
First Stage Leakage
Second Stage Leakage
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Ampliflow™ System Incorporated in Gas Seal Panel 与干气密封控制系统结合一体的Ampliflow系统
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Flow ions Division Compressor Seal Group
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Application Philosophy应用原则
• System adds to reliability of unit by helping to prevent seal contamination. 此系统增大了装置的可靠性，防止密封气污染。 • Pump is designed to support a “50,000hr dry gas seal life”. 增压泵的设计可支持 “50,000小时干气密封寿命 ” • Controls shut in AMPLIFLOW™ if any problem occurs and does not effect compressor operation or normal flow to the seals. 如果AMPLIFLOW有问题发生，可关闭此系统而不 影响压缩机正常运转及密封气控制部分。
– Set by discharge pressure 通过出口压力设定
•Automatic Operation 自动操作
– Begins operation at low differential pressure 在低压差时开始工作 – Continues operation until sufficient pressure differential re-established 继续工作直至足够的压差建立
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AMPLIFLOW™
Provides pressure boost to seal supply gas to ensure filtered gas to the seals during start-up or times of low pressure differential. 可为密封气进行增压，以保证在启动及低压差时有足够流 量的过滤过的气体提供到密封端面 •Manual Operation手动控制
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Vent
11 4 8.4 First Stage Leakage 5 2 6
Basic Panel and Seal Gas Flow 基本控制板及密封气流程
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AMPLIFLOW™ Process Flow Diagram
AMPLIFLOW工艺流程图
Vent排气口
Drive Air Out驱动气出口
Leakage 泄漏
PROCESS工艺侧
ATMOSPHERE 大气侧
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BARRIER SEALS CENTER TAP LABYRINTH 迷宫式隔离密封
35.00
15.00
AREA OF NO SEAL SUPPLY
-5.00 0 5 10 15 20 25 Time (minutes) 30 35
Dry Seal Supply Flow With AMPLIFLOW (Conservative Estimate) 配AMLIFLOW的密封气工作曲线 Dry Seal Supply Flow Without AMPLIFLOW 无AMPLIFLOW的密封气流曲线
Portable Ampliflow™ For New Unit Start-up or Commissioning 可手提式的Ampliflow 用于启动或试运转
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115.00 Start启动 Based on : Psuction=700psig Pdischarge=880psig Pseal=Psuction
95.00 Flowrate (SCFM per Seal)
Pressurization
75.00 Idle 55.00 Unit Ramp-up
Normal Operation 正常工作
DRY SEAL PANEL 干气密封 控制板 AMPLIFLOW SYSTEM系统 Drive Air In驱动气入口
Filtered Gas In 过滤气体入口 Compressor Discharge Gas压缩机出口气
Boost Gas Out增压气体出口
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Secondary Leakage and Barrier 次级泄漏及隔离气 Barrier Seal Gas 隔离密封气
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– Measuring of leakage flow (local) 现场测量密封泄漏率 – Measuring of leakage gas pressure (remote) 远程测量密封泄漏气压力
• Supply of clean filtered air or N2 to barrier seal 为隔离密封提供清洁过滤的空气或氮气
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Flow Solutions Division Compressor Seal Group
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Stand Alone Ampliflow™ System 独立的Ampliflow 系统
Flow Solutions Division Compressor Seal Group
• Seals require steady supply of clean gas 密封需要清洁稳定的气源 • Supply at higher pressure than process 气源压力高于工艺侧 • Leakage is an indication of seal health 泄漏率是密封健康状况的指示 • Barrier gas prevents oil from entering seal and gas from entering bearing cavity隔离密封可防止油进入密 封以及密封气进入轴承箱 • The number one cause of dry gas seal failures is a result of contamination getting into the seals. 干气密封失效的主要原因是污染物进入密封端面。