离心泵用干气密封的分类及优缺点
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。
离心式压缩机干气密封系统浅析
离心式压缩机干气密封系统浅析1 干气密封简介目前国内外石油化工行业普遍使用离心式压缩机来输送各种气体，主要是因为运转周期长、性能稳定。
实际生产要求离心式压缩机在高转速、大气量、大压力，尤其是在压缩易燃、有害、有毒气体的条件下工作，为了防止这些气体沿压缩机轴端泄漏至大气中，就必须采用各种密封方式，保证压缩机的正常工作，保证人身和设备的安全，防止造成环境污染，同时也决定了密封装置向高密封效率、低能耗的方向发展。
在压缩机领域，轴端干气密封正逐步替代迷宫密封、浮环密封和油润滑机械密封[1]。
对密封的基本要求是要保证结合部分的密闭性、工作可靠性、使用寿命长，密封装置的系统简单、结构紧凑、制造维修方便。
衡量密封好坏的主要技术指标是泄漏量、寿命和使用条件[2]。
干气密封是一种新型的非接触轴向密封，由它来密封旋转机器中的气体或液体介质。
与其它密封方式相比，干气密封具有泄漏量少，寿命长，能耗低，磨损小，维修量低，操作简单可靠，被密封的流体不受油污染等特点。
目前，干气密封主要应用在离心式压缩机上和轴流压缩机、透平膨胀机上。
干气密封已经成为离心式压缩机正常运转和操作可靠的重要元件。
2 干气密封工作原理图1 动环端面结构示意图干气密封是由动环、静环、弹簧、密封圈、弹簧圈和轴套组成。
动环和静环配合表面的平面度和光洁度很高，动环面上加工有一系列的螺旋形流体动压槽，槽深仅有几微米，外深内浅，如图1所示。
干气密封在非运转状态时，动环与静环的密封面靠弹簧力贴合在一起。
运转时，气体随着动环的旋转，被吸入动压槽内，被送到螺旋槽的根部，根部以外的一段无槽区称为密封坝，即动压槽末端没有通道。
螺旋槽间为密封堰。
密封坝和密封堰起到节流和密封的作用。
密封坝对气体产生阻力作用，被吸入的气体就被压缩，在密封面上产生动压力。
在该密封坝的内侧还有一系列反向螺旋槽，起到反向进气、改善配合表面压力分布的作用，反向螺旋槽内侧也有一段密封坝，对气体产生阻力作用，从而增大气膜压力。
干气密封在离心压缩机中的应用
第26卷第7期油气储运机械设备干气密封在离心压缩机中的应用刘培军*杨默然(中国石油管道公司技术服务中心)(中国石油天然气管道局第一工程分公司)刘培军杨默然:干气密封在离心压缩机中的应用,油气储运,2007,26(7)51~54。
摘要介绍了干气密封的基本结构、工作原理、在离心压缩机中应用干气密封的优点和转子的装配与运行要求。
结合干气密封在天然气管道离心压缩机的应用实例,提出了干气密封的具体流程、控制系统和投产运行需要注意的问题。
主题词干气密封离心压缩机优点原理应用离心压缩机若想获得良好的运行效果,必须在转子与定子间保留一定间隙112,以避免相互间的摩擦、磨损以及碰撞,同时,由于间隙的存在,自然会引起级间和轴端的泄漏,这不仅降低了压缩机的工作效率,而且还将导致环境污染,甚至引起着火爆炸等事故。
密封就是在保留转子与定子之间有适当间隙的前提下,避免压缩机级间和轴端泄漏的有效措施。
根据压缩机的工作温度、压力和气体介质有无公害等条件,密封可选用不同的结构形式。
密封装置按结构特点可分为抽气式、迷宫式、浮环式、机械式、螺旋式干气密封等五种,一般有毒、易燃易爆的气体,应选用浮环式、机械式、干气密封以及抽气式等密封装置,如果气体无毒、无害、升压较低,则可选用迷宫式密封装置。
干气密封是20世纪70年代发展起来的一项新型技术,与机械接触式密封、浮环油膜密封相比,干气密封可以省去密封油系统,并且可以避免产生一些相关的常见问题,具有运行可靠性高,使用寿命长,密封气泄漏量小,功耗极低,工艺回路无油污染,工艺气不污染润滑油系统等优点,另外,取消了庞大的密封油供给系统及测控系统,使占地面积减少,重量轻,运行维护费用低,缩减了计划外维修费用和生产停车时间。
通常,干气密封与机械接触式密封有相似的剖面外形,密封是在与转动相垂直的平面内实现的。
干气密封公用面结构主要有扁平密封块、台阶形密封块、锲形密封块和螺旋槽表面四种形式。
现以螺旋槽气体密封为例,分析干气密封的结构特点、工作原理和维护要求。
干气密封的特性及其应用
３ 影响干气密封性能的主要参数
干气密封的性能主要体现在密封运行的稳定 性 （ 或者说使用寿命） 和密封泄漏量的矛盾。影响 干气密封泄漏量的直接因素就是干气密封的气膜 厚度， 也就是干气密封运转时密封面间形成的工作 间隙。我们将影响干气密封性能的参数分为密封 结构参数和密封操作参数。 ３． １ 密封结构参数 ３． １． １ 干气密封动压槽形状 从流体动力学角度来讲， 在干气密封端面开任 何形状的沟槽， 都能产生动压效应。理论研究表明， 对数螺旋槽产生的流体动压效应最强， 用其作为干 气密封动压槽而形成的气膜刚度最大， 及干气密封 的稳定性最好。 ３． １． ２ 干气密封动压槽深度 理论研究表明，干气密封流体动压槽深度与气 膜厚度为同一量级时， 密封的气膜刚度最大。 实际应 用中， 干气密封的动压槽深度一般在 ３￣１０ 微米。在 其余参数确定的情况下， 动压槽深度有一最佳值。 ３． １． ３ 干气密封动压槽数量、 动压槽宽度、 动压槽长度 理论研究表明， 干气密封动压槽数量趋于无限 时， 动压效应最强。不过， 当动压槽达到一定数量 后， 再增加槽数时， 对干气密封性能影响已经很小。 此外， 干气密封动压槽宽度、 动压槽长度对密封性 能都有一定的影响。 ３． ２ 密封操作参数 ３． ２． １ 密封直径、 转速对泄漏量的影响
１ 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， 其主要特点是： 密封功率消耗小， 仅为接触式机 械密封的 ５％ 左右； 与其它非接触密封相比， 干气密 封气体泄漏量小； 在离心压缩机中， 采用自身工艺 气体作为密封气， 对工艺流程无不利影响； 可实现 介质的零逸出， 是一种环保型密封； 密封辅助系统 较为简单， 可靠， 使用中不需要维护。
离心式压缩机干气密封系统
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流量指示变送器FIT751/753
流量指示变送器
• 在压力控制阀的上游 有一台流量指示变送 器FIT751/753,流量计 具有L10%低报及H90% 高报功能.能在压力高 高的情况下发出报警 信号并使装置跳机
在控制柜上的流程图
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用户提供的封严气入口
用户提供的封严气入口
启动封严气入口
• 由用户提供的封严气
• 过滤器为双联过滤器,安装有切换手柄,以让 气体通过过滤器之一进入到密封气体线路 中.在运行过程中可以有任一过滤器停用,以 进行维护而不影响流入到压缩机的气体.
• 过滤器上安装有压差变送器PDIT768,当压差 达到100Kpag就发出一个高报警,则过滤器必 须切换及该滤芯就应更换.或者,每过一年,不 论压力差是多少都必须更换.
• 干气密封利用流体动压效应,使旋转的两个密封 端面之间不接触,而被密封介质泄漏量很少,从而实 现了既可以密封气体又能进行干运转操作.因此广 泛使用于离心压缩机,轴流式压缩机.
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进口
出口
典 型
干气密封
的
离
心
式
压
缩
机
及
干
气
密
封
转子
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典 型 的 干 气 密 封 装 置
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单 级 干 气 密 封 结 构
• 机械气体密封由两部分机械密封构成,带两 个并排排放的有重叠的旋转环(座),材料为碳 化钨或亚硝酸硅,两个静态环(密封面)为碳化 硅。每个机械密封的内部部分(气体侧)用来 承受密封气体压力,外部部分用来备用.
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封严气进
第一出口
第二出口 用户提供的封严空气
离心式压缩机密封技术初探
离心式压缩机密封技术初探因为当下密封理论及实际应用技术的掌握较差，所以在密封选型及处理实际问题中，经常会出现一些问题导致密封失败，介质泄露，装置停车停产，企业效益受到严重的损害。
文章就离心压缩机密封问题进行分析探讨。
标签：离心式压缩机；干气密封技术；密封技术迄今为止，无论是国内石油化工产业还是国外石油行业均使用离心式压缩机来运输气体，但为了充分的防止气体外泄或者限制气体沿轴向泄露到空气压缩机轴旋转，因此需要选择使用各种轴段密封方法维持其正常运转，防止气体外泄，降低威胁人身安全带的危险因素，防止环境污染、降低能源消耗等等。
离心压缩机密封方式有四种，干气密封、机械密封、迷宫密封和浮环密封。
1 迷宫密封简介迷宫密封还可称之为梳齿密封，迷宫密封是最基本的离心压缩机密封形式。
此种类型的密封是通过节流间隙中节流过程和密封腔内动能转化为热能，从而实现密封。
迷宫密封的优点包括结构简单、安装和操作也较为简单，且辅助设备较少。
通常条件下可允许压缩机内的气体可微量泄漏到大气中，但其只是在低压介质密封的情况下使用。
空气作为介质的此类压缩机一般均是通过节流降低泄漏，且较便宜，且泄漏气体量的多少对主机效率有一定程度的影响，所以应该对迷宫式密封的主要还是研究其节流功能。
2 浮环密封简介在液体密封的方式中，浮环密封是其中的一种，浮环密封的发展是从固定套筒式油封进而逐渐演变的。
浮环在旋转轴上，位于两个浮环密封腔和转子的间隙较小的环。
封油注射后浮环密封腔，浮动环间隙向内外浮环外漏。
因为在高速旋转状态下的转子，为流进浮环密封间隙内的油，同时在转动轴的作用下形成油膜的能力。
浮环密封的优点：①适用于高速、各种压力等级，应用操作方位较广；②属于非接触式密封，可靠性高，寿命长。
浮环密封不仅有优点，同样也具有一定的缺点，其主要缺点包括两种，其一为存在较大的内泄漏事件，然而内泄漏漏油事件处理、回收均较为复杂，其中便包括脱气槽、控制系统及油气分离器等，一旦内泄漏的情况过于严重时，若该系统也出现失灵的情况，那么密封油污染在工艺回路上便会存在一定的危险，可能会导致产品的质量降低，使得催化剂毒化，最终导致装置出现停机的情况。
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。
浅谈干气密封在离心式压缩机中的应用
浅谈干气密封在离心式压缩机中的应用摘要：本文结合某长输管道压气站GE生产型号为PCL503的离心压缩机的干气密封系统，对密封系统的结构与原理做具体的分析介绍，同时比较干气密封系统与传统机械密封系统的优势，探讨干气密封在使用过程中需要注意的问题。
关键词：压缩机；干气密封；密封气离心式压缩机若要获得良好的运行效果，必须在转子与定子之间保留一定间隙，以避免其间的摩擦、磨损以及碰撞、损坏等故障的发生，同时，由于间隙的存在，会引起级间和轴端的泄露现象，泄露不仅降低了压缩机的工作效率，而且还将导致环境污染，甚至造成着火或爆炸等事故。
密封就是保留转子与定子间有适当间隙的前提下，避免压缩机级间和轴端泄露的有效措施。
某长输管道压缩机主要采用的是迷宫密封和干气密封[1][2]。
1、迷宫密封梳齿密封是迷宫密封的一种，密封间隙减小、密封齿数增多，其密封效果越好，然而，密封齿数增多，一方面导致轴向尺寸增加，同时随着密封齿数的增加，其密封效果逐级下降，因此，叶轮前后的级间密封一般只设3-6齿，轴端密封设6-35齿。
齿顶间隙太大，密封效果较差，太小又会引起转子与密封齿间的摩擦磨损。
梳齿密封材料为AL14铝，超过250℃即融化，因此离心式压缩机最高排气温度不能过高。
单一的梳齿密封很难实现零泄露，因此需要采用和其他密封联合的密封形式较为有效，某长输管道压缩机采用和机械密封联合使用。
通过梳齿密封的气体流动方向为螺旋方向，通过每一个齿都要经过先压缩后扩张的过程，由于梳齿的质量会影响密封的性能，建议每三年检查一次梳齿密封。
梳齿磨损后每一齿后的压力都会上升，从而导致梳齿两侧的压差变小，密封效果变差。
2.干气密封干气密封是一种新型的无接触式轴向密封，由它来密封旋转机器中的气体或液体介质。
与其它密封相比，干气密封具有泄漏量少，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。
因此，在压缩机应用领域，干气密封正逐渐替代浮环密封、迷宫密封和油润滑机械密封。
离心泵干气密封失效分析及纠防措施
离心泵干气密封失效分析及纠防措施摘要：分析研究离心泵干气密封失效泄漏的原因，讨论消除干气密封失效的措施，进而保证密封长周期安全运行。
关键词：离心泵干气密封失效措施干气密封是一种应用广泛的旋转轴动密封，密封使用寿命长、运行稳定可靠，密封功率消耗小，仅为接触式机械密封的5%左右，彻底摆脱了对密封油的依赖，密封的安全性大大增加，可实现介质的零逸出，是一种环保型密封，密封辅助系统简单、可靠，使用中不需要维护，适用于气源压力稳定、泵出口压力不高，工艺上允许有少量密封气进入的场合，适用于有毒液体的密封，可以做到介质零逸出，密封使用寿命长，可达3年以上。
1干气密封工作原理及基本结构（以我车间P-39#泵为例PLAN11+72+75）该干气密封为串联式结构，第一级为平衡型机械密封，介质为乙苯，入口压力0.4MPa，出口压力：0.8MPa，温度：<40℃，转速：2950r/min；第二级为干气密封，密封介质为干净氮气，氮气压力为0.07MPa左右。
由于干气密封端面上加工有动压槽，只允许单向旋转，因此，该密封只能单向运转。
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，干气密封主要有提高主密封背压，减少密封面的磨损，极大地延长了主密封的使用寿命，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。
2 干气密封失效原因分析干气密封泄露量：2.1一级机械密封泄露系统压力升高机泵工艺条件变化引起一级机械密封失效系统压力出现高报。
如泵抽空或汽蚀由于泵在启动前没有灌泵或者灌泵不充分、不满液或介质大量汽化，在性能上表现为出口压力趋近于零，摩擦副因干或半干摩擦而产生磨损失效。
拆卸时发现动静环表面有环状沟纹、密封圈老化等现象。
离心泵运转中产生汽蚀，水力冲击带动密封做迅速的轴向振动，使动静环及辅助密封等零件严重磨损。
拆卸检查时发现，弹簧卡住、静环离位、辅助密封圈损坏、密封端面严重磨损及石墨环断裂的现象。
干气密封
干气密封即“干运转气体密封”（Dry Running gas seals）是将开槽密封技术用于气体密封的一种新型轴端密封，属于非接触密封。
其作用原理：当端面外侧开设有流体动压槽（2.5～10µm）的动环旋转时，流体动压槽把外径侧（称之为上游侧）的高压隔离气体泵入密封端面之间，由外径至槽径处气膜压力逐渐增加，而自槽径至内径处气膜压力逐渐下降，因端面膜压增加使所形成的开启力大于作用在密封环上的闭合力，在摩擦副之间形成很薄的一层气膜（1～3µm）从而使密封工作在非接触状态下。
所形成的气膜完全阻塞了相对低压的密封介质泄漏通道，实现了密封介质的零泄漏或零逸出。
操作的注意事项：]①干气密封元件加工精度高，因此要求密封气体是清洁的，最大颗粒尺寸为5μm②防止密封面上带油或其它液体③单向的干气密封要严禁倒转，否则将干气密封失效甚至损坏，密封气的流量是干气密封运行工况好坏的晴雨表，流量稳定则说明干气密封运行情况良好。
干气密封运行时如出现密封N2气流量渐渐增大，说明干气密封的工作元件出现了问题，这时要引起重视，具体情况具体分析.另外：安装单向干气密封时,一定要注意盘车的方向要与密封环旋转方向相同，而安装双向干气密封是就没有这样的要求。
干气密封是一种新型的无接触轴封，由它来密封旋转机器中的气体或液体介质。
与其它密封相比，干气密封具有泄漏量少，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。
因此，在压缩机应用领域，干气密封正逐渐替代浮环密封、迷宫密封和油润滑机械密封。
干气密封使用的可靠性和经济性已经被许多工程应用实例所证实。
目前，干气密封主要用在离心式压缩机上，也还用在轴流式压缩机、齿轮传动压缩机和透平膨胀机上。
干气密封已经成为压缩机正常运转和操作可靠的重要元件，随着压缩机技术的发展，干气密封正逐步取代浮环密封、迷宫密封和油润滑密封。
干气密封动环端面开有气体槽，气体槽深度仅有几微米，端面间必须有洁净的气体，以保证在两个端面之间形成一个稳定的气膜使密封端面完全分离。
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离心泵用干气密封的分类及优缺点
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离心泵输送的介质为液体。
根据不同工况条件，可采用以下几种密封形式：
1、双端面干气密封
双端面干气密封可以用在绝大多数离心泵的轴封上，它具有以下特点：
1）用“气体阻塞”替代传统的“液体阻塞”原理，即用带压密封气替代带压密封液，保证工艺介质实现“零逸出”；
2）整套密封非接触运行，其功率消耗仅为传统双端面密封的5%，使用寿命比传统密封长5倍以上；
3）结构简单的辅助系统，保证工艺介质不受污染及工艺介质不向大气泄漏，彻底摆脱了传统双端面机械密封对油系统的依赖。
密封气采用工业氮气或工业仪表风，其压力高于介质0.1 5—0.2MPa.。
泵用双端面干气密封的不足之处是：
1）需要一定压力的气源，气源压力至少高于介质压力0.2M Pa;
2）有微量气体进入工艺流程。
2、串联式干气密封
泵用串联式干气密封具有如下特点：
1）干气密封与接触式机械密封串联使用，机械密封为主密封，干气密封为次密封；
2）干气密封与主密封间通入氮气，保证主密封具有一定背压，极大地延长主密封的使用寿命；
3）主密封泄漏的工艺介质随密封气排入火炬，保证工艺介质不向大气泄漏，是一种环保型密封；
4）主密封失效后，干气密封短时间内起到主密封作用，防止工艺介质向大气大量泄漏。
5）该类密封使用寿命取决于机械密封的使用寿命，一般在2—3年左右。
6）该密封主要用于易挥发介质的场合，如液态烃类介质；对密封气压力要求不高。
该密封的不足之处是：
1）该密封还不是完全意义上的干气密封，其总体性能介于机械密封和干气密封之间。
2）该密封适用于易挥发介质的场合，使用范围较窄。