干气密封的原理
干气密封介绍教材
双端面机械密封与干气密封系统比较
2、干气密封工作原理
典型的干气密封结构如图1所示，由旋转环、静环、弹簧、密封圈 以及弹簧座和轴套组成。图2所示为干气密封旋转环示意图，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。
图1 干气密封结构示意图
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，径向分量朝着密封 坝流动。由于密封坝的节流作用，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，此气膜厚度一般在3微米左 右。当气体静压力、弹簧力形成的闭合力与气膜反力相等时，气膜厚度十分稳定。
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
三）.釜用双端面干气密封:HXGS-JFB
一） 1．压缩机用单端面干气密封HXGS-YFA 单级干气密封主要用于允许少量工艺气泄漏到环境中的场 合。 适合介质：空气、N2、CO2、蒸汽等对环境无污染介质。
2．压缩机双端面干气密封HXGS-YFB
密封采用双端面结构，密封气体为外部引入的非工艺介质气体，密封气压应高于工艺气体压力0.15—0.3MPa；该 结构适用于有毒、可燃或工艺中含有颗粒的气体。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。双端面干气密封结构主要用于输送有毒、易燃、易爆气体的场合。该类密封一般采用氮气作为阻封气体。
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
© John Crane
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
© John Crane
串联干气密封
串联干气密封串联干气密封是一种常用于工业设备中的密封方式，它的主要作用是防止气体泄漏，保证设备的正常运行。
串联干气密封的原理是通过在密封处注入干燥的气体，形成一个气体屏障，阻止液体或气体的泄漏。
一、串联干气密封的优点1. 高效密封：串联干气密封可以有效地防止气体泄漏，保证设备的正常运行。
相比传统的液体密封，串联干气密封具有更高的密封效率和更长的使用寿命。
2. 节能环保：串联干气密封使用干燥的气体作为密封介质，不会产生液体泄漏，减少了对环境的污染。
同时，由于密封效果好，设备的运行效率也得到提高，从而节约了能源。
3. 维护方便：串联干气密封的结构相对简单，维护起来比较方便。
不需要频繁更换密封件，减少了设备的停机时间和维护成本。
串联干气密封适用于各种工业设备，尤其是那些对气体泄漏要求较高的设备。
下面以某化工企业的离心泵为例，介绍串联干气密封在实际应用中的情况。
离心泵是常用的输送液体的设备，它的密封问题一直是工程师们关注的焦点。
传统的液体密封在泵的运行过程中容易泄漏，导致能源浪费和环境污染。
而采用串联干气密封后，离心泵的密封问题得到了有效解决。
在离心泵的密封部位，工程师安装了干燥的气体注入装置，通过密封腔与泵体形成一个气体屏障，阻止液体的泄漏。
同时，这种干燥的气体还可以起到冷却润滑的作用，保证设备的正常运行。
三、串联干气密封的注意事项1. 选择合适的气体：在串联干气密封中，选择合适的气体是非常重要的。
一般情况下，常用的气体有氮气、氩气等。
选择气体时需要考虑密封要求、工作温度等因素。
2. 控制气体流量：在串联干气密封中，需要控制气体的流量，以保证密封效果。
过大的气体流量会导致能源浪费，过小的流量则无法达到良好的密封效果。
3. 定期维护保养：串联干气密封需要定期进行维护保养，检查密封装置是否正常工作。
同时，需要定期更换密封介质，保证密封效果。
四、总结串联干气密封是一种常用的密封方式，具有高效密封、节能环保和维护方便等优点。
干气密封基本原理及投用步骤
干气密封基本原理及投用步骤１、干气密封基本原理干气密封动静环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，随着转动，气体被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。
２、干气密封投用步骤注意事项：ａ、不得在不投入使用干气密封的情况下，关上压缩机的出入口阀。
ｂ、干气密封应依次投用一级密封气，二级密封气，后置隔离气。
ｃ、严禁在不投用干气密封的情况下，启动压缩机润滑油泵。
ｄ、必须确保排放火炬和放空的背压小于进入干气密封的密封气压力。
ｅ、在开机后应当尽量避免在干气密封在高于3000转回以下长时间运转。
ｆ、严禁在增压泵活塞杆漏气大于50kpａ的情况下启动增压泵。
步骤：干活气密封系统加装后，在一级，二级，后置隔绝气入口法兰端口处接通洁净的仪表风或扰动氮气已连续吹起洗4～6小时以上，直至用细纱漂白布切合六个出口吹起洗5分钟以上，用眼仔细观察杜预灰尘、油污、水分等杂质为合格。
吹起洗整洁后停用所有阀门，处在待命状态。
打开系统所有常开取压阀，投用现场压力表、变送器、压力开关，液位计等并检查各管线，活接头连接情况。
关上扰动n气回去干气密封系统阀门，充份脱液后展开氮气转让，时间为四小时，并通过一级密封气和均衡管差压控制阀调节一级密封高低压端流量不低于１１７nm3/h（柴油不低于２５０nm3/h）二级密封高低压端的流量不高于２．９nm3/h（柴油不高于６．５nm3/h）排放量火炬流量７－１１nm3/h,（柴油５－８nm3/h），并通过自力调节阀使阀后压力不高于0.185mp ａ（柴油0.1mpａ）后置隔离气高低压端,流量不低于42.81nm3/h，（柴油15nm3/h），并通过自力调节阀使阀后压力不低于0.068mpａ（柴油不低于0.01mpａ）。
3干气密封的原理及应用.PPT
90年代初年石油大学顾永泉、王建荣等首先研制和试验了泵入式圆弧槽气体端面密封并获国家专利。
1996年，天津鼎名研制的第一台国产干气密封在巴陵石化成功应用。 2001年，成都一通首台干气密封成功应用于大庆石化化工一厂。 21世纪，国内干气密封技术快速发展，基本取代了进口干气密封，国产化率超过90%。 2008年，国内自主知识产权的首台高压密封在大庆炼油厂成功应用，压力：17.4MPa。 国内现状：压力：17.4MPa，轴径350mm，转速：50000r/min。
成都一通密封有限1公2 司
串联式干气密封-YTG803
与YTG804形特点基本 相当有,如下区别:
➢ 适用于压缩机密封 腔体紧张的场合。
➢ 适用于密封气比较 昂贵，需要回收的 场合。
➢ 典型应用于LNG行 业冷剂压缩机。
2020/9/18
成都一通密封有限1公3 司
隔离密封结构对比
隔离密封——碳环密封
质零泄漏。 ➢ 缺点：会有微量的氮气
进行工艺。
2020/9/18
成都一通密封有限1公1 司
串联式干气密封-YTG804
2020/9/18
➢ 该密封适用于所有输送有 毒、易燃易爆介质的压缩 机。
➢ 压力：负压~高压。 ➢ 优点：安全性、可靠性高，
保证工艺介质不往大气泄 漏，同时氮气不进入工艺 流程。 ➢ 缺点：有少量工艺气损耗， 结构复杂，成本较高。
成都一通密封有限公司
干气密封的原理及应用
2020/9/18
1
离心压缩机轴封常见结构型式
梳齿密封
干气密封结构与原理
优化密封面设计、选择合适的弹性 元件和摩擦材料，以提高开启力。
泄漏率
01
02
03
泄漏率
干气密封在工作过程中， 气体通过密封面的流量， 通常以气体流量或泄漏量 的形式表示。
影响因素
泄漏率受密封面粗糙度、 间隙大小、气体压力和温 度等因素影响。
优化方向
减小密封面粗糙度、减小 间隙大小、提高气体压力 和温度等措施，以降低泄 漏率。
。
低能耗
干气密封的运行能耗较低，能 够降低企业的生产成本。
长寿命
干气密封的使用寿命较长，减 少了维修和更换的频率，降低 了维护成本。
高可靠性
干气密封的可靠性较高，能够 保证设备的长期稳定运行，减
少意外停机事故的发生。
缺点
高成本
安装要求高
干气密封的结构复杂，制造成本较高，导 致其整体价格较高。
干气密封的安装精度要求较高，需要专业 人员进行安装和调试，以确保其正常工作 。
03
干气密封的工作原理
工作原理概述
干气密封是一种非接触式机械密封，通过在密封端面之间形成一层稳定的气膜来实 现密封。
与传统的接触式机械密封相比，干气密封具有较低的摩擦阻力、磨损小、寿命长等 优点。
干气密封适用于高速、高温、高压等苛刻的工况条件，广泛应用于石油、化工、制 药等领域。
静环与动环的相互作用
旋转环
旋转环是干气密封中的另一个关键组件，它与静止环形成一 对相互作用的密封面。旋转环通常由经过特殊处理的硬质材 料制成，如碳化钨或碳化硅。
旋转环的表面经过精密研磨和抛光，使其能够在高速旋转时 保持与静止环的紧密接触，从而实现非接触式密封。
弹簧
弹簧是干气密封中的一个重要组成部 分，它为静止环提供必要的预紧力， 确保静止环与旋转环之间的紧密接触 。
干气密封原理动画
干气密封原理动画干气密封是一种常用于轴封的密封方式，其原理是利用气体的压力将两个具有不同气压的区域隔离，以阻止气体和液体的泄漏。
干气密封的应用广泛，包括在液压系统、离心机、压缩机和其他旋转机械中。
干气密封的组成干气密封主要由以下几个部分组成：1.轴封体：轴封体是干气密封的主要组成部分，通常由金属或橡胶材料制成，其主要作用是支撑并保护轴和密封元件。
2.密封元件：密封元件是实现气密封的核心部分，常见的有活塞环、l型密封圈、燕尾环等。
密封元件通常由耐磨材料制成，以确保其较长的使用寿命。
3.流体供应装置：流体供应装置提供气体供应，保证轴封工作时间内始终有足够的气体供应，同时还需要能够调节和控制供气压力。
4.压力平衡装置：压力平衡装置用于平衡轴封两侧的气压差异，以防止气体泄漏。
常见的压力平衡装置有平衡腔、平衡管等。
干气密封的工作原理干气密封的工作原理可以简单描述为以下几个步骤：1.气体供应：当轴开始旋转时，流体供应装置会将压力略高的气体输送到轴封的密封室中。
2.密封元件接触：密封元件在气体的压力作用下与轴表面接触，形成密封间隙。
密封间隙的大小和形状取决于密封元件的设计。
3.气动力效应：当密封元件与轴表面接触时，气体将填充到密封间隙中，并将部分气体压缩。
由于压缩气体具有较高的压力，它将产生一个向内的气动力，将密封元件推向轴表面。
4.气体排放：当轴停止旋转时，气体供应装置停止供气，密封间隙内的气体压力逐渐降低，密封元件与轴表面的接触力减小，从而实现气密封。
干气密封的优点干气密封相比其他密封方式具有以下几个优点：•无泄漏：干气密封采用气体作为密封介质，具有良好的密封性能，可以有效阻止气体和液体的泄漏。
•节能环保：由于干气密封无需使用润滑油等液体介质，在工作过程中不会产生液体污染物，具有较好的环境友好性。
同时，干气密封的摩擦阻力较小，可以减少能量消耗。
•维护成本低：干气密封的密封元件一般由耐磨材料制成，寿命较长，换件周期较长，因此维护成本较低。
离心压缩机干气密封结构原理
离心压缩机干气密封结构原理
离心压缩机是一种重要的工业设备，广泛应用于石油、化工、冶金等行业。
为了保证离心压缩机的高效运行，干气密封结构起着至关重要的作用。
干气密封结构可以防止气体泄漏，提高设备的安全性和可靠性。
干气密封结构的原理主要基于以下几个方面：
1. 压力差效应：干气密封结构利用压力差效应来防止气体泄漏。
在离心压缩机运行过程中，气体从高压区域流向低压区域，干气密封结构通过合理设计，使气体在流动过程中产生压力差，从而防止气体渗漏到外部环境。
2. 环境控制：干气密封结构通过控制环境条件来防止气体泄漏。
离心压缩机通常运行在高温、高压的环境中，干气密封结构采用特殊的材料和密封装置，能够承受高温高压环境的侵蚀和磨损，并保持稳定的密封性能。
3. 摩擦密封：干气密封结构利用摩擦力来防止气体泄漏。
离心压缩机的转子和定子之间存在一定的摩擦力，干气密封结构通过合理设计密封面的形状和材料，使摩擦力产生足够的密封效果，防止气体泄漏。
4. 润滑和冷却：干气密封结构通过润滑和冷却来防止气体泄漏。
离
心压缩机的转子和定子之间存在一定的间隙，干气密封结构通过注入润滑剂和冷却剂，形成一层润滑膜和冷却膜，以减少摩擦和热量的产生，提高密封性能。
干气密封结构的设计需要考虑多个因素，如压力、温度、转速等。
不同工况下，需要采用不同的密封结构和材料。
目前，常用的干气密封结构包括磁力密封、机械密封和迷宫密封等。
离心压缩机干气密封结构的原理是通过压力差效应、环境控制、摩擦密封和润滑冷却等方式来防止气体泄漏。
合理设计和选择适当的干气密封结构，可以提高离心压缩机的安全性和可靠性，确保设备正常运行。
干气密封结构与原理
在干气密封中，动环和静环的端面非常光滑，几乎 完全贴合，形成极薄的气膜。
03
由于气膜很薄，因此两环之间几乎没有摩擦，从而 延长了密封的使用寿命。
流体动压效应的维持
当气体在密封端面之间流动时， 会产生流体动压效应，使气膜 具有一定的承载能力。
流体动压效应的产生与气体的 流速、压力、温度和端面间的 距离等因素有关。
干气密封的失效分析
干气密封的失效可能是由于多种因素引起的，如端面磨 损、气体污染、机械振动等。
气体污染是指气体中夹杂的杂质颗粒物对密封端面的损 伤，导致密封性能下降。
端面磨损是由于密封环在长期运行过程中，端面逐渐磨 损导致气膜变薄，最终导致密封失效。
机械振动会破坏气膜的稳定性，导致密封失效。
04
整体结构设计
干气密封结构
由多个组件组成，包括密封端面、密 封圈、弹簧组件等，各组件之间相互 配合，共同实现干气密封功能。
结构设计原则
遵循简单、可靠、易于维护和更换的 原则，同时考虑温度、压力、腐蚀等 环境因素对密封性能的影响。
03
干气密封的工作原理
非接触式密封原理
01
干气密封是一种非接触式密封，通过在密封端面之 间形成一层稳定的气膜来实现密封。
表面处理
为提高密封性能，密封端 面可进行镀层、涂层等表 面处理。
流体动压效应的产生
1 2 3
流体动压效应
密封端面在相对运动过程中，由于表面粗糙度的 作用，使气体在端面间形成流体动压力，从而产 生密封效果。
流体动力润滑
在密封端面间形成一层稳定的气体润滑膜，使密 封端面在相对运动中保持分离状态，防止直接接 触。
研究并开发非接触式密封结构，降低密封面的摩擦和 磨损，提高密封性能。
离心压缩机干气密封系统原理及泄漏原因分析
离心压缩机干气密封系统原理及泄漏原因分析
离心压缩机是一种用于压缩气体的设备，其工作原理是通过将气体从中心吸入并通过
高速旋转的螺旋轮推向外部，从而提高气体的压缩比。
在这个过程中，气体需要被密封以
防止泄漏，并保证机器的正常运行。
干气密封系统是一种用于离心压缩机上的气体密封装置，其原理是在旋转轴上放置一
个碟形转子，转子的作用是将气体隔离并排除在机器外。
同时，该系统还包含一个密封环，用于保持气体在转子和机体之间的密封，以确保机器的正常运行。
然而，干气密封系统可能会出现泄漏的问题，其原因包括以下几个方面：
1. 密封环的损坏。
密封环在高速旋转时可能受到摩擦损伤，导致其失去密封性能。
2. 轴承故障。
由于离心压缩机运行时会产生很高的旋转速度，因此轴承的寿命可能
会受到影响并出现故障。
当轴承出现故障时，它可能会对密封系统产生不利影响，导致泄漏。
3. 气体压力异常。
当气体的压力异常时，它可能会改变干气密封系统的工作条件，
并导致泄漏问题。
4. 机械失配。
由于离心压缩机中的各个部件之间存在微小的差异，因此如果它们没
有正确地安装和匹配，可能会导致干气密封系统失效。
为了解决以上问题，需要采取适当的维护措施，包括定期检查和更换密封环、修复或
更换轴承、调整气体压力以及确保正确的机械安装等方法。
这将有助于保持干气密封系统
的正常工作，防止气体泄漏，并延长离心压缩机的使用寿命。
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干气密封的原理
•干气密封是一种密封全部工艺气压力的非接触式端面密封;
•该密封包括轴向浮动的碳化物环——静环,和旋转环——动环,旋转环密封面的外径部位刻有槽,槽的下面是被称为密封坝的光滑区域;
•在轴处于静止和机组未升压时,静环背后的弹簧使其与动环接触;当机组升压时,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;
•干气密封顾名思义是指干燥的、洁净的气体密封;
•干气密封的密封面之间在运行时有非常小的间隙,密封气流过该间隙;密封面之间的微小间隙要求密封气中不能含有直径超过间隙的颗粒,也不能含有液体,干气密封控制盘的特点是具有过滤装置、除湿装置密封气用工艺介质时,提供高清洁度的气体以延长密封面的寿命,并防止静环背面堆积污染物;
•密封气分为主密封气、隔离气缓冲气;
•干气密封设计压力为机组的进气压力;主密封进气腔的压力稍许高于进气压力,确保密封腔内清洁的环境;由于密封腔与工艺气腔有压差,对于串联式结构来讲大部分经除湿、过滤的密封气流经工艺气拉别令密封进入压缩机,只有一小部分密封气流经密封面之间,成为泄漏气体；对于并联式双端面密封来讲,密封气流经两个密封面之间,成为泄漏气体;串联式结构主密封气又分一级主密封气内侧端面、二级主密封气外侧端面,内侧端面起主要密封作用,外侧端面是一个安全密封,当内侧主密封突然失效时,危险介质不会发生大量外泄,造成安全事故;一级主密封气使用工艺介质或氮气,二级主密封气只能使用惰性气体氮气;
•一级主密封气使用工艺介质的机组,在一定的运行模式下,例如循环和启动,压缩机还没有产生足够给干气密封供气的压差;在这种运行模式下,干气密封容易受到来自于机壳内的未经过滤的气体进入密封腔的污染;未经过滤的气体流入到密封腔称为“倒灌”;所以需要设置增压器如Flowserve、John crane的干气密封控制盘;
•隔离气注入密封于轴承之间,其作用是防止润滑油进入密封腔,同时防止工艺气进入轴承腔;
•缓冲气或称作前置隔离气用于并联双端面密封,注入密封于机壳梳齿密封之间,其作用是防止未过滤、脱液的工艺介质进入密封腔,造成密封损坏,使用惰性气体氮气;。