干气密封的诞生和应用
干气密封的特性及主要工作原理
干气密封的特性及主要工作原理一、干气密封概述早在20世纪60年代末期，奠定在气体动压轴承应用的基础上，干气密封发展起来，并成为一种全新的非接触式密封。
该密封利用流体动力学原理，通过在密封端面上开设动压槽而实现密封端面的非接触性运行。
最初，采用干气密封形式，主要为了改善高速离心压缩机的轴封问题。
由于密封采取非接触性的运行方式，因此其密封的摩擦副材料基本不会受到PV值的任何影响，尤其在高压设备、高速设备中应用，具有良好前景。
随着我国密封技术的飞速发展，再加上干气密封的广泛应用，彻底解决了困扰高速离心压缩机运行中的轴封问题，密封使用寿命及性能都得到了很大提高，为机组稳定，长周期运行提供了保证，因此该技术的应用范围进一步扩大，凡使用机械密封的场合均可采用干气密封。
干气密封图二、干气密封与机械密封性能比较机械密封是一种传统的密封型式，其特点是密封结构简单，技术成熟，加工精度要求不太高。
其缺点是泄漏率高，故障频发。
干气密封是目前最先进的一种非接触密封型式，与传统的机械密封形式相比较，采用干气密封技术，主要具备以下优势：1)采用干气密封技术，可有效提高密封的质量与使用时间，确保设备安全、可靠、稳定运行。
2)采用干气密封技术，能源消耗较小。
3)干气密封技术应用到的辅助系统较为可靠，操作简单，在使用过程中不需要任何维护手段。
4)采用干气密封技术，泄漏量较少，应用效果良好。
三、干气密封工作原理一般来讲，典型的干气密封技术，包含了静环、动环(旋转环)、副密封O形圈、静密封、弹簧和弹簧座等。
静环位于弹簧座内，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轴上动环(旋转环)配合。
这类密封与机械密封的区别在于，它是一种气膜润滑的流体动、静压相结合的非接触式机械密封。
动环与静环配合表面具有很高的平面度和光洁度，通常在动环表面上加工有一系列的特种槽。
随着转动，气体被向内泵送到槽的根部，根部以外的无槽区称为密封坝。
密封坝对气体流动产生阻力作用，增加气体膜压力。
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。
压缩机干气密封
压缩机干气密封一、压缩机干气密封的定义和作用压缩机干气密封是指在压缩机轴承处，使用气体代替传统的润滑油，实现轴承的润滑和密封。
其作用是防止润滑油泄漏，减少环境污染，提高设备可靠性和安全性。
二、压缩机干气密封的优点1.减少环境污染：压缩机干气密封不需要使用润滑油，可以有效降低环境污染。
2.提高设备可靠性：由于无需使用润滑油，可以避免因为润滑油泄漏引起的故障。
同时，压缩机干气密封具有较长的使用寿命和较小的维护量。
3.提高设备安全性：由于无需使用润滑油，可以避免因为润滑油泄漏引起的火灾等危险。
4.节约能源：由于无需使用润滑油，可以减少能源消耗。
三、压缩机干气密封的分类1.动态密封：动态密封是指在旋转轴上使用气体密封，通常采用活塞式密封或者旋转式密封。
2.静态密封：静态密封是指在不旋转的部件上使用气体密封，通常采用环形密封或者膜片式密封。
四、压缩机干气密封的工作原理压缩机干气密封的工作原理是利用气体的高速流动产生的离心力和摩擦力，将气体挤入轴承处形成一个气膜，从而实现润滑和密封。
五、压缩机干气密封的优化设计1.合理选择材料：选择高温耐磨材料可以提高干气密封的使用寿命和稳定性。
2.优化结构设计：通过优化结构设计，可以减少泄漏量和摩擦损失，提高干气密封的效率。
3.加强检测监控：通过加强检测监控，可以及时发现故障并进行维修保养，保证设备正常运行。
六、压缩机干气密封在工业生产中的应用压缩机干气密封广泛应用于石油化工、电力、钢铁、航空航天等行业，可以提高设备的可靠性和安全性，降低环境污染，节约能源。
七、压缩机干气密封的发展趋势随着环保意识的不断提高和技术的不断进步，压缩机干气密封将越来越广泛地应用于各个领域。
同时，未来的发展方向是进一步提高干气密封的效率和使用寿命，降低成本，实现智能化监控和维护。
干气密封及其应用
干气密封及其应用实用铆工经验与窍门精选.PDF电子书小商店10干气密封原理及应用一、引言干气密封是一种新型的非接触式轴封，干气密封的概念是六十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。
经过数年的研究，美国约翰·克兰公司率先推出干气密封产品并投入工业使用。
实践表明，干气密封在很多方面都优越于普通接触式机械密封，它主要用于管线、海洋平台、炼油厂、石油化工行业等，适合于任何输送气体的系统。
由于干气密封属于非接触式密封，基本上不受PV值的限制，因此干气密封特别适合作为在高速高压条件下的大型离心压缩机轴封。
干气密封的出现，是密封技术的一次革命，气体密封的难题从此得以解决，而不再会受到密封润滑油的限制，而且其所需的气体控制系统比油膜密封的油系统要简单得多。
另外，干气密封的出现也改变了传统的密封观念，将干气密封技术和阻塞密封原理有机结合，“用气封液或气封气”的新观念替代传统的“液封气或液封液”观念，可保证任何密封介质实现零逸出，这就使得干气密封在泵用轴封领域也将有广泛的应用前景。
下表为压缩机干气密封与其它常见密封的泄漏量比较试验机组使用条件：轴径140mm,转速5000r/min,工艺气压力0.6MPa,封油（气）压力0.75MPa.与普通接触式机械密封相比，干气密封有以下主要优点：（1）省去了密封油系统及用于驱动密封油系统运转的附加功率负荷。
（2）大大减少了计划外维修费用和生产停车。
3）避免了工艺气体被油污染的可能性。
（3）密封气体泄漏量小。
（4）维护费用低，经济实用性好。
（5）密封驱动功率消耗小。
（6）密封寿命长，运行可靠。
二、干气密封的工作原理与其它机械密封相比，干气密封在结构方面基本相同。
其主要区别在于，干气密封的一个密封环上面加工有均匀分布的浅槽，干气密封能在非接触状态下运行就是靠这些浅槽在运转时产生的流体动压效应使密封面分开。
干气密封端面的槽形主要分单旋向和双旋向两大类。
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"
jb∕t11289—2012干气密封技术条件
jb∕t11289—2012干气密封技术条件摘要：1.引言2.干气密封技术定义及应用3.干气密封技术分类4.干气密封技术要求5.干气密封技术实现方法6.干气密封技术性能检测7.我国干气密封技术的发展现状与展望正文：干气密封技术作为一种先进的密封技术，近年来在我国得到了广泛的应用。
其技术条件和实现方法对于提高密封性能、降低泄漏率具有重要意义。
本文将对此进行详细介绍。
1.引言干气密封技术是一种在密封空间内引入干燥气体，通过压力平衡原理实现密封的技术。
该技术在我国的石油、化工、航空等领域有着广泛的应用，是保证设备运行安全、可靠的关键技术之一。
2.干气密封技术定义及应用干气密封技术是指在密封空间内充入一定压力的干燥气体，以提高密封性能、降低泄漏率的一种技术。
该技术主要应用于易燃、易爆、有毒、高温、高压等恶劣环境下的设备密封。
3.干气密封技术分类根据密封形式和压力的不同，干气密封技术可分为压力平衡式、差压式、真空式等类型。
各种类型的干气密封技术均有其适用范围和特点。
4.干气密封技术要求干气密封技术要求包括密封系统设计、密封元件选型、密封气体选择、压力控制等方面。
其中，密封系统设计是关键，需考虑密封形式、密封比压、密封间隙等因素。
5.干气密封技术实现方法干气密封技术的实现方法主要包括静态密封和动态密封。
静态密封主要用于静止设备，动态密封主要用于旋转设备。
实现干气密封技术的方法有多种，如机械密封、填料密封、磁力密封等。
6.干气密封技术性能检测干气密封技术的性能检测主要包括静态试验和动态试验。
静态试验主要检测密封性能，动态试验主要检测密封的可靠性和耐久性。
7.我国干气密封技术的发展现状与展望我国干气密封技术经过多年的发展，已取得了一定的成绩，但在技术水平、产品质量和可靠性方面与国外先进水平相比仍有一定差距。
未来，我国干气密封技术将继续加大研发力度，提高技术水平，满足国内各行业的密封需求。
干气密封原理、设计、制造、试验技术交流(精品)
的泄漏量尚未形成统一的标准。而且干气密封在零部件的设计、
制 造及检验也 由 于各 厂家的设计 理 念 不同， 也未有相关统 一标准 。 通常都以企业内控标准为准。 国内干气密封的行业标准《干气密封技术条件》是在我公司 企业标准的基础上制定，目前已定稿送审，即将颁布。
干气密封设计
核 心 关 注
气膜刚度
产品应用
双端面结构
适用范围： 压力：负压~2.0MPa密封失效后允许少量介质 用于允许微量氮气进入工艺流程 ，压力不高的易燃 、 易爆、有毒介质，要求零泄漏的场合 优点：实现工艺介质零泄漏。 缺点：会有微量的氮气泄漏至压缩机内部。 应用实例：富气压缩机、解析气压缩机、火炬气压 缩机等。
产品应用Βιβλιοθήκη 带中间迷宫的串联式结构增强抗干扰性，稳定性
泄漏量
经济性、环保性
的
参 数
刚漏比 优化设计的最佳工作点
槽型参数
干气密封设计
传统设计
P、T、转速、介质
设计流程
运行参数
新设计
驱动方式、运行工况
公用工程条件
结构选型
工艺特点
流体动压设计
详细设计
流体静压设计
泄漏量、气膜刚 度等
优化计算
极端工况（暖机、盘车、 全压启停）
干气密封技术优势
静环变形计算
SNS
干气密封的设计
干气密封的理论分析 ——摩擦副热应变分析
strain
0.00044 230 0.00040 0.00036 0.00032
1
220
2
210
rotatestrain
200
statestrainV
r(mm)
190
180
干气密封隔离气的作用
干气密封隔离气的作用一、引言干气密封是一种常用的密封方法，它通过使用干燥的气体隔离工作环境和外部环境，具有重要的作用。
本文将详细探讨干气密封隔离气的作用及其在工程中的应用。
二、干气密封的基本原理干气密封是通过使用气体的力学特性来实现密封的。
其基本原理如下：1.气体的压力：气体在容器内部产生压力，这种压力可以阻止外界的液体或气体进入容器内部，从而实现密封的作用。
2.气膜效应：当气体通过密封间隙时，由于速度的差异，会形成一个气膜，这个气膜可以阻挡外界的液体或气体进入密封间隙。
3.气体的稳定性：相比于液体，气体具有较低的黏度和表面张力，因此气体在密封过程中更容易形成稳定的密封效果。
三、干气密封的作用干气密封在工程中具有许多重要的作用，主要包括以下几个方面：1. 隔离液体和气体干气密封可以有效地将工作环境中的液体和气体与外界隔离开来。
在一些特殊的工作环境中，如高温、高湿等条件下，常规的液体密封无法满足要求。
而干气密封正是通过使用气体来隔离，可以在这些恶劣条件下实现可靠的密封效果。
2. 防止液体溢出和泄漏在一些工程设备中，如旋转机械、离心机等，液体的溢出和泄漏将会对设备性能和安全性产生严重的影响。
干气密封能够有效地防止液体的溢出和泄漏，从而保护设备的正常运行和操作人员的安全。
3. 减少摩擦和磨损干气密封可以在工程设备的各种活动部件之间形成一个气膜，减少部件之间的摩擦和磨损。
相比于液体密封，干气密封具有更低的摩擦系数，能够显著延长设备的使用寿命。
4. 防止腐蚀和污染在一些特殊的工作环境中，如化学工程、生物工程等，液体的腐蚀性和污染性将会对设备和产品质量产生严重的影响。
而干气密封可以有效地防止液体的腐蚀和污染，保护设备和产品的安全性和可靠性。
四、干气密封的应用干气密封广泛应用于各个领域的工程中，下面介绍几个常见的应用案例：1. 化工设备在化工设备中，由于工作环境的特殊性，常规的液体密封无法满足要求。
而干气密封则可以在高温、高湿等恶劣条件下实现可靠的密封效果，保护设备的安全和产品的质量。
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干气密封的诞生和应用
离心式压缩机作为气体输送、加压的高速旋转透平设备，其轴端密封在经历迷宫密封、浮环密封、油膜机械密封等三代密封形式后，已进入第四代密封——气体润滑端面密封，简称干气密封，其属于非接触式气体润滑机械密封。
干气密封即“干运转气体密封”( Dry Gas Seals) ，是一种典型的非接触式密封，基于流体动压效应而实现端面非接触的气体密封。
1968 年，英国的约翰克兰( John Crane) 公司申请了第一件干气密封专利。
1975年，约翰克兰公司设计并加工制造了第一套干气密封装置，将其成功地应用于海上气体输送设备。
目前干气密封已被广泛地应用于离心压缩机中。
干气密封动压螺旋槽一般加工在动环表面上，从外缘开始，逐渐向内螺旋扩展至一定距离，如图1所示，槽深一般为4 ～10 μm。
当动环随轴旋转时，密封气沿螺旋槽外缘被挤入槽内，密封端面上的螺旋槽并没有开通至密封面内缘，螺旋槽对吸入气产生泵送作用。
在槽根部，密封气体被不断压缩，并在端面反方向形成开启力。
开启力大于弹簧作用力和介质作用力共同形成的闭合力时，密封端面最终将被打开。
干气密封端面槽型发展至今种类繁多，但大体可以分为两类：单向槽和双向槽，如图2所示。
单向槽，对密封环的旋转方向有明确要求，不支持反转，运行过程中气膜稳定、刚度适中；双向槽，对密封环的旋转方向没有要求，支持反转，但是值得注意的是，在同等条件下，双向旋转密封端面所形成的气膜反力和气膜刚度较小、抗干扰能力也较差，变工况运行时，容易引发气膜失稳甚至破裂，造成介质泄漏和端面磨损。
双向螺旋槽干气密封失效的原因：1）80%以上的密封失效是由密封被污染引起的，包括：带液、杂质、带油等；
2）安装错误，如果安装人员在安装期间操作不当，例如密封组件未安装到位、锁紧螺母未锁紧、进出管线接口未清理干净等，很有可能导致密封环体或端面受到一定的影响。
3）操作问题，包括：长时间低速盘车暖机、频繁开停机、离心压缩机反转，密封排气背压过高等。
反向旋转在双向干气密封中是允许的，单向干气密封必须避免反向旋转。
反转：压缩机组正常工作时主轴维持在一定转速，密封端面之间形成一层气膜达到一种平衡状态。
主轴转速趋近于零时，螺旋槽形成的流体动压效应逐渐减弱，端面开启力远小于闭合力，端面处于闭合的状态。
如果主轴反转，密封槽根部还会产生负压效应，使动环与静环表面吸附得更紧，端面闭合状态加剧，严重损害端面形貌。
反压：往往发生在入口压力较低的压缩机组，如火炬线背压超过密封端面上游压力，会发生反压，密封端面无法打开。
4）机组/工艺条件差，包括：压缩机喘振、机组本身振动大、轴位移持续波动、机组联锁停车、工艺气不稳定等。
5）设计问题，包括：结构设计不合理、系统设计不合理、干气密封槽型设计不合理、干气密封管线设计不合理等。