干气密封类型
一、28XP型
1、气体润滑, 用于透平压缩机的非接触式干气密封
20世纪80年代早期，28系列压缩机干气密封已经成为气体透平机械的工业标准。根据约翰克兰的专利技术，这一系列的密封都是非接触式。
动态运行时，静环和动环保持大约5微米的的密封间隙，因此无磨损。
这种形式的密封无密封油污染，能降低维护费用和减少故障停机时间
28系列集装体式密封分为单端面、双端面和串联等几种形式，能应用于气体收集/传输、炼油、化工和石化这些领域中的各种各样的气体密封工况。
AT、XP和EXP密封根据各自的设计特点，能够分别满足压力由低到高的工况需求。选型时，需要全面考虑应用条件以确定最合适的密封型式。
2、设计特征
——动环
动环外带有保护罩，可有效防止动环碎裂时带来的次生破坏。
——泄漏量
低的泄漏量，泄漏气体可放空到安全区域，或者用来作为燃料来驱动设备，亦或经低压排放器重新返回到工艺气中。
3、参考技术说明规范的数据表
温度最大范围：-140 C ~ 315 C / -220 F ~ 600 F，取决于整体工况
压力单级可达450 BARG / 6500 PSIG
转速可达200 m/s / 660 fps
尺寸可达330 mm / 13inches
1、最高压力工况，非接触式干气密封
20世纪80年代早期，28系列压缩机干气密封已经成为气体透平机械的工业标准。根据约翰克兰的专利技术，这一系列的密封都是非接触式。
动态运行时，静环和动环保持大约5微米的的密封间隙，因此无磨损。
这种形式的密封无密封油污染，能降低维护费用和减少故障停机时间
28系列集装体式密封分为单端面、双端面和串联等几种形式，能应用于气体收集/传输、炼油、化工和石化这些领域中的各种各样的气体密封工况。
AT、XP和EXP密封根据各自的设计特点，能够分别满足压力由低到高的工况需求。选型时，需要全面考虑应用条件以确定最合适的密封型式。
2、设计特征
——动环
动环外带有保护罩，可有效防止动环碎裂时带来的次生破坏。
——泄漏量
低的泄漏量，泄漏气体可放空到安全区域，或者用来作为燃料来驱动设备，亦或经低压排放器重新返回到工艺气中。
3、参考技术说明规范的数据表
温度最大范围：-140 C ~ 315 C / -220 F ~ 600 F，取决于整体工况
压力单级最大450 BARG / 6,500 PSIG
转速可达200 m/s / 660 fps
尺寸可达330 mm / 13inches
1、气体润滑, 用于透平压缩机的非接触式干气密封
20世纪80年代早期，28系列压缩机干气密封已经成为气体透平机械的工业标准。根据约翰克兰的专利技术，这一系列的密封都是非接触式。
动态运行时，静环和动环保持大约5微米的的密封间隙，因此无磨损。
这种形式的密封无密封油污染，能降低维护费用和减少故障停机时间
28系列集装体式密封分为单端面、双端面和串联等几种形式，能应用于气体收集/传输、炼油、化工和石化这些领域中的各种各样的气体密封工况。
AT、XP和EXP密封根据各自的设计特点，能够分别满足压力由低到高的工况需求。选型时，需要全面考虑应用条件以确定最合适的密封型式。
2、设计特征
——动环
动环外带有保护罩，可有效防止动环碎裂时带来的次生破坏。
——泄漏量
低的泄漏量，泄漏气体可放空到安全区域，或者用来作为燃料来驱动设备，亦或经低压排放器重新返回到工艺气中。
3、参考技术说明规范的数据表
温度最大范围-140℃～ 315℃/-220℉～ 600℉，取决于整体工况
压力单级可达450 BARG / 6500 PSIG
转速可达200 m/s / 660 fps
尺寸可达330 mm / 13inches
四、83型
1、隔离密封(接触式)
T83是接触式碳环密封，用来防止轴承润滑油进入干气密封。
通常以一个完整的集装体形式提供，特别设计的内外分瓣碳环能用来阻止润滑油迁移和减少磨损。
注入到两个分瓣碳环之间的隔离氮气能够在轴承和干气密封腔之间形成起一个有效的压力屏障.
采用先进的材料和设计，确保减少磨损，延长使用寿命。与大多数接触式隔离密封不同的是，T83特别适合隔离密封气为低温超干氮气。
2、设计特征
——低的隔离气消耗量
——低磨损，延长寿命，提高可靠性
——易于安装的集装式设计
——通用设计，不依赖旋转转子
——独特的分瓣碳环设计，具有自我调整的气垫功能。
——特别设计的分瓣结构能降低隔离气消耗量
——振动等级符合API617
3、参考技术说明规范的数据表
温度 -30°C ~ 200°C / -20°F ~ 400°F
压力0.2 ~ 1.0 barg / 3 ~ 15 psig
转速可达130 mps / 430 fps
尺寸40-235mm 0.2 t～1.0 barg / 3 to 15 psig (最大范围), 0.3 ~ 0.5 bar / 5～7 psi (正常范围)
1、非接触式，用于蒸汽轮机的气体密封
28ST系列密封使用成熟的螺旋槽技术和耐高温的副密封。与传统的密封装置相比，如分瓣式碳环和迷宫，28ST系列密封能减少蒸汽泄漏量约两个数量级。
如果运行工况突然发生变化，这种蒸汽润滑，集装式端面密封能立即做出反应，并自动维持一个安全的密封面间隙。
动环配合表面上有一系列的螺旋槽。随着转动，气体被向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。配合表面间的气膜压力使静环和动环保持一个稳定的间隙，通常为0.0025mm～0.0051mm/0.0001"～0.002"。28ST系列密封主要用于蒸汽轮机。
2、设计特征
——减少轴承油蒸汽污染
——标准设计适用于大多数的单级汽轮机
——降低蒸汽泄漏的噪音和危害
——无辅助设备
——可采用双向槽型设计
3、参考技术说明规范的数据表
温度40 F ~ 500 F / -40 C ~ 260 C
压力可达27.6 bar g / 400 psig
转速可达122 m/s / 400 fps max
1、非接触式, 用于易汽化液态介质的密封
在一定的转速下，28VL类型密封利用泵轴的转动能量将汽化，通过使用成熟的螺旋槽技术在密封面产生一个稳定的气膜。这类密封应用于液态工艺介质达到或接近气化条件的泵中。
2、设计特征
——延长磨损寿命
——突出的可靠性
——降低能量消耗
——零介质污染
——减少排放
3、参考技术说明规范的数据表
温度40 C ~ 204 C / -40 F ~ 400 F
压力可达124 bar g / 1800 psig per seal face
转速可达180 m/s / 590 ft./sec
尺寸跳动/垂直度公差：0.051mm / 0.002
七、93FR型
1、隔离密封(非接触密封)
T93FR是一种非接触式碳环密封，用来防止轴承润滑油进入干气密封。
通常提供双碳环隔离密封。也可以提供单碳环密封作为有效的隔离密封应用在高速低压的工况环境中，如轴承箱，通风机，鼓风机，变速箱。
2、设计特征
——非接触式能够延长使用寿命，提高可靠性，减少发热量
——低压差运行，隔离气消耗量低。
——特别设计的分瓣结构进一步的降低隔离气消耗量
——通用设计，不依赖轴的旋转
——进一步取代传统碳环密封
——适合于工作在不考虑露点的氮气隔离气中。
——自对中设计，即使在非正常情况下也能将磨损降到最低。
3、参考技术说明规范的数据表
压力轴径范围：40 ～ 375 mm
转速可达130 mps / 430 fps
尺寸工作温度： -40°C ~ 230 °C, -40°F ~ 450 °F
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、严禁在不投用干气密封的情况下，打开压缩机的出入口阀。 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、在开机后应尽量避免在干气密封在低于3000转以下长时间 运行。 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：干气密封系统安装后，在一级，二级，后置隔离气入口法兰端口处接上洁净的仪表风或低压氮气连续吹扫4～6小时以上，直到用细纱漂白布贴近六个出口吹扫5分钟以上，用眼仔细观察确无灰尘、油污、水分等杂质为合格。吹扫干净后关闭所有阀门，处于待命状态。 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。 打开低压N气去干气密封系统阀门，充分脱液后进行氮气置换，时间为
四小时，并通过一级密封气和平衡管差压控制阀 调节一级密封高低压端流量不低于１１７Nm3/h（柴油不低于２５０Nm3/h） 二级密封高低压端流量不低于２．９Nm3/h（柴油不低于６．５Nm3/h）排放火炬流量７－１１Nm3/h,（柴油５－８Nm3/h），并通过自力调节阀使阀后压力不低于0.185MPａ（柴油0.1 MPａ） 后置隔离气高低压端,流量不低于42.81 Nm3/h，（柴油15 Nm3/h），并通过自力调节阀使阀后压力不低于0.068MPａ（柴油不低于0.01 MPａ）。待一级密封气高低压流量表为0时，打开压缩机底部排液阀进行置换并气密。在此换过程中
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。
干气密封 一干气密封选型： 干气密封具有很强的适应性。根据压缩机的工艺参数和介质成分，采用鼎名公司的 TMO2D型串联式干气密封。TMO2D型是串联式带中间迷宫进气的干气密封，适用于介质为易燃易爆的气体，不允许介质气体泄漏到大气中，同时也不允许其它气体进入机组内的气体工况。 二干气密封的原理： 典型的干气密封结构是由静环、动环组件、副密封O形圈、静密封、弹簧和弹簧座（腔体）等组成。静环的材质为碳，动环组件的材质为硬质合金，轴套、推环、弹簧座、锁紧套材质为不锈钢，O型圈为氟橡胶，定位环为PTFE。 密封的核心技术为与静环表面配合的动环级组件表面上加工的一系列的螺旋槽，螺旋槽可以分为以下几个区域：螺旋槽、反向螺旋槽、密封堰、和坝。如下： 干气密封运转时，动环的旋向为逆时针。气体被向内送到螺旋槽的根部，根部以外的无槽区称为密封堰。密封堰对气体的流动产生阻力，增加气体的膜压力。使动环和静环分开，产生一微小间隙，所以干气密封是非接触式密封。反向螺旋槽对气体进一步起到增压作用，增加了气体的膜厚度。 三密封设计方案 密封结构 河南开祥化工有限公司甲醇装置氨冷冻压缩机采用TMO2D型干气密封，密封方案结构简图如下： 密封工作原理简介： 1.一级密封进气（A路）：采用压缩机出口介质气或新氢，大部分气体通过前置 迷宫进入机内，阻止机内的介质气扩散污染一级密封摩擦副的端面，少量气体经一级密封磨擦的端面泄漏至放火腔C。 2.二级密封气（B路）：二级进气采用氮气。在部分气体通过中间迷宫进入放火 腔C，它阻止一级密封泄漏出的介质气体进入二级密封面并泄漏大气，少量气体经二级密封摩擦副的端面泄漏至放空腔C。 3.放火线（C路）：火炬气的主要成分是一级密封泄漏的介质和在部分的二级氮气。 放火炬的目的是考虑工艺气排放的安全性和环保的要求。 高点放空（S路）：从二级密封泄漏出的是没有任何危险氮气，随部分隔离气高点放空。
干气密封系统： (1)简介 干气密封是一种气膜润滑的流体动、静压结合型非接触式机械密封，主要应用于天然气管线、炼油、石油化工、化工等行业的透平压缩机、透平膨胀机等旋转机械。干气密封最早是由螺旋槽气体轴承转化而来的，和其他机械密封相比，其主要区别是在旋转环或静止环端面上(或者同时在这两个端面上)刻有浅槽，当密封运转时，在密封端面形成气膜，使之脱离接触，因而端面几乎无磨损。其可靠性高，使用寿命长，密封气泄漏量小，功耗极低，工艺回路无油污染，工艺气也不污染润滑油系统。 (2)工艺流程及说明 (a)氮气流程 氮气从氮气罐引出经粗滤器与精滤器，过滤精度达到1u后分为四路。 两路前置密封气(缓冲气)：一路经孔板进入高压端密封腔，另一路经孔板进入低压端密封腔。进入前置密封腔体内氮气主要是防止机体内介质气污染密封端面，用孔板控制氮气消耗量。两路主密封气：一路经流量计进入高压端主密封腔，另一路经流量计进入低压端主密封腔。压缩机运转时，依靠刻在动环上螺旋槽的泵送作用，打开密封端面并起润滑、冷却作用。一套主密封氮气正常消耗量≤1NM3／h。 (b)仪表风流程 仪表风从装置仪表风管网引出经过滤器，过滤到3u精度后，至干气密封柜，作为隔离气。两路后置密封气(隔离气)：一路经孔板进入低压端后置密封腔，另一路经孔板进入高压端后置密封腔。进入后置密封腔体内仪表风主要是防止润滑油污染密封端面，用孔板控制仪表风消耗量。 (3)报警联锁说明 主密封气与前置缓冲气压差正常值：≥0.3Mpa；低报：0.1Mpa；低低报：0.05Mpa。 (4)操作规程 干气密封投用: (a)运行前要对管路进行彻底吹扫，防止管内焊渣等杂质进入、密封腔，清洁度lu，并将所有阀门关闭，处于待命状态。 (b)在机组油运前至少十分钟，必须先通后置隔离气，且在机组运行中不可中断，在机组进气前，投用缓冲气，当机组进气后，前置密封气压力应比平衡管处压力高0.05 Mpa。 (c)开机前必须投用主密封气。 干气密封停用: (a)压缩机停车后需降低润滑油总管压力防止润滑油进入密封腔，造成密封损坏。 (b)压缩机正常停车后，缓冲气及主密封气不能立即停用，须等机体内无压力后，且介质气置换完全后，才可停用。 (c)压缩机正常停车后，后置密封隔离气必须在润滑油循环停止十分钟后，才可关闭。 精密流量计投用: 投用顺序：流量计副线阀开—流量计下游阀开一流量计上游阀开一流量计副线阀关(5)日常操作要求 过滤器差压是测量粗过滤器与精过滤器是否堵塞，差压为60Kpa报警，此时需更换过滤器芯；更换前应先打开另一路过滤器前后的阀门，再关闭己堵过滤器前后的阀门，放空后既可更换。 (6)干气密封事故处理 停氮气：则干气密封停机联锁动作，按紧急停气压机组处理。
干气密封的工作原理和特点 干气密封是一种新型的非接触式轴封。干气密封在结构上与普通的机械密封基本相同，重要的区别在于干气密封其中的一个密封环上面加工有均匀分布的流体动压槽。运转时进入槽中的气体受到压缩，在密封环之间形成局部的高压区，使密封面开启，从而能在非接触状态下实现密封。 干气密封与普通的机械密封相比主要有以下的优点： （1）省去了普通密封油系统以及用于驱动密封油系统运转的附加功率负荷。 （2）大大减小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。 （4）密封气体泄漏量小。 （5）维护费用低，经济实用性好。 （6）密封驱动功率消耗小。 （7）密封寿命长，运行可靠。 该压缩机采用的是GCTL01/L99型带中间迷宫的串联式干气密封，是干气密封中安全性、可靠性最高的一种结构。这种结构可保证工艺介质不会泄漏至大气环境中，同时可以保证干气密封引入的外部气源氮气不会漏入工艺介质中。 串联式干气密封相当于前后串联布置的两组单端面干气密封。第一级干气密封为主密封，基本上承受全部压差；第二级干气密封为辅助安全密封，正常运行时在很低的压力下工作，当第一级密封失效时，第二级密封可以迅速承受较大的压差，起到密封作用，同时可防止一级密封失效时工艺气体大量向大气环境中泄漏，保证机组安全停车。大气端的隔离密封可避免轴承箱中的润滑油汽进入干气密封区域，保证干气密封在洁净、干燥的环境中运行。 为了保证干气密封运行的可靠性，每套密封系统都配有与之相匹配的监测、控制系统，其作用是一方面为干气密封提供干净、干燥的气源。另一方面对干气密封的运行状况进行实时监测，使密封工作在最佳状态，当密封失效时系统能及时报警。监控系统对密封是否正常运行的监测主要是通过对泄漏气体的流量及相关压力的监测来进行的。
干气密封工作原理及结构布置 山东省东营市油田分公司油气集输总厂东营压气站 王玉军 [摘 要]详尽阐述了干气密封的工作原理,端面结构。指出根据现场实际工况及环境保护法要求,可分别采用的三种 典型布置,以及干气密封在使用时的维护,为用户在干气密封选择上提供指导。[关键词]机械密封 干气密封 螺旋槽 零泄漏 零溢出 作为一种非接触式机械密封,干气密封以其使用寿命长、无泄漏、节能、环保、运行维护费用低等一系列技术优势,逐渐在石油、化工以及冶金等工业的大型离心式压缩机和转子泵上得到广泛应用[1-2]。本文主要论述了干气密封,特别是螺旋槽干气密封的工作原理,结构特征以及使用时的维护,可为用户在干气密封选择、使用及维护方面提供借鉴。 1、工作原理 干气密封是基于现代流体动压润滑理论的一种新型非接触式气膜密封。气膜密封动环或静环端面上通常开出微米级流槽,主要依靠端面相对运转产生的流体动压效应在两端面间形成流体动压力来平衡闭合力,实现密封端面非接触运转。工程实际中使用较为广泛的流槽形式有雷列台阶式、斜平面式和螺旋槽面式, 其中尤以螺旋槽面式密封性能最佳。 螺旋槽干气密封工作原理如图1所示。动环端面上开有螺旋槽,整个端面分为槽区、台区和坝区。槽区主要提供必需的流体动压力,坝区主要阻挡气体向内侧流动以实现气体被压缩形成动压效应,增大气膜刚度,还可在密封停车时起密封作用。干气密封工作原理为:当动环按图示逆时针方向旋转时,由于粘性作用气体以速度V 进入螺旋槽;速度V 可分解为垂直于螺旋槽速度和与螺旋槽相切速度,其中主要提供流体动压力,而气流以速度运动到坝区后被压缩体积减小压力升高使密封面打开,从而实现非接触运转。干气密封正常工作时,端面间气膜一方面提供开启力来平衡闭合力,另一方面可起润滑冷却作用,因而省去复杂的封油系统 。图示干气密封为泵入式(气体从上游向下游流动)结构。 理想设计工况下,密封端面气膜开启力等于闭合力(密封介 质压力和弹簧力)。若密封受到外界扰动端面间隙减小,则流体动压效应增强,开启力大于闭合力,密封增大间隙重新恢复原来工作状态;反之,如果在外界干扰下间隙增大,则流体动压效果减弱,开启力小于闭合力,密封减小间隙并恢复到设计工作状态。如果设计合理,密封受到外界扰动可以自行恢复到原来工作状态,可见螺旋槽干气密封对外界扰动不敏感。 2、典型端面 近年来,国内外学者对螺旋槽干气密封端面结构形式作了 大量研究工作,以期能从结构形式改变来改善密封性能,其研究主要集中于如图2所示的螺旋槽及其组合结构形式[3-4]。 图2中黑色部分为螺旋槽。图2a 为外径侧开槽泵入式结构,当密封环逆时针旋转时,外径侧高压阻塞气体被泵入到端面间并形成一层稳定气膜从而使端面分离,阻塞气体既可润滑密封表面,又可防止工艺气体向外径侧泄漏。 图2b 为内径侧开槽泵出式结构,当端面顺时针旋转时,端面螺旋槽像一个个小容积泵一样,可将内径低压流体泵送到外径高压侧,从而实现工艺流体零泄漏或零逸出。 图2c 与图2a 不同之处在于密封坝上设置均匀分布的节流孔。节流孔可以将开槽环背面高压流体引入密封端面间,利用高压流体在密封端面间形成的静压效应提高端面气膜承载能力并增大气膜刚度。 图2d 所示密封环中间开槽,内外径侧均设置密封坝。其特点是可以实现端面双向旋转:当密封环顺时针旋转时就像图2b 所示螺旋槽泵出式结构,而当密封环逆时针旋转时就如图2a 中所示螺旋槽泵入式结构。内外径侧密封坝既可减少工艺气体泄漏,又可增大气膜刚度。 此外,还有Y 形槽和人字形槽等组合结构以及内外径开槽中间设置密封坝等多种结构形式。通常,通过在密封端面设计不同形式流槽以期改善端面流体流动状况,增强气体动压效应,促进端面热循环,保证密封动力学稳定性及挠性安装环具有良好追随性,从而获得性能优越并能适应特殊工况的密封端面结构。 3、结构布置 螺旋槽干气密封结构布置主要取决于密封工况条件(包括被密封气体组分、压力、温度,轴的转速等)、安全性以及环保要 — 072—
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。配合表面之间产生的压力，使静环表面与动环脱离，保持一个很小的间隙。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。在有效确保动力平衡的基础上，密封中产生的作用力状况。 闭合力Fc，即弹簧力与气体压力之间的总和。其中，开启力Fo通过端面之间分布的压力，对端面的面积形成积分。在平衡状态下，Fc=Fo;其中运行的间隙约3微米。如果由于受到干扰作用，造成密封的间隙逐渐降低，此时端面之间的压力就会有所升高，此时Fc>Fo，端面之间的间隙也会有所降低，则密封就会达到一种全新平衡状态。通过该机制的运行，可在动环组件与静环组件之间形成较
压缩机干气密封基本原理及使用分析 一、引言 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。 本文针对德国博格曼公司的干气密封产品进行了研究，结合压缩机的工作特点，重点论述压缩机干气密封的原理、结构特点、密封材料、使用要求和制造等方面的内容。 二、干气密封工作原理分析 干气密封的一般设计形式是集装式，图1表示出了压缩机干气密封的具体结构。 图1压缩机干气密封示意图 干气密封和普通平衡型机械密封相似，也由静环和动环组成，其中：静环由弹簧加载，并靠O型圈辅助密封。端面材料可采用碳化硅、氮化硅、硬质合金或石墨。 干气密封与液体普通平衡型机械密封的区别在于：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。气膜厚度一般为几微米，这个稳定的气膜可以使密封端面间保持一定的密封间隙，间隙太大，密封效果变差；而间隙太小会使密封面发生接触，因干气密封的摩擦热不能散失，端面间无润滑接触将很快引起密封端面的变形，从而使密封失效。 气体介质通过密封间隙时靠节流和阻塞的作用而被减压，从而实现气体介质的密封，几微米的密封间隙会使气体的泄漏率保持最小。 动环密封面分为两个功能区(外区域和内区域)。气体进入密封间隙的外区域有空气动压槽，这些槽压缩进来的气体。为了获得必要的泵效应，动压槽必须被开在高压侧。密封间隙内的压力增加将保证即使在轴向载荷较大的情况下也将形成一个不被破坏的稳定气膜。 干气密封无接触无磨损的运行操作是靠稳定的气膜来保证的，稳定的气膜是由密封墙的节流效应和所开动压槽的泵效应得到的。 密封面的内区域(密封墙)是平面，靠它的节流效应限制了泄漏量。干气密封的弹簧力很小，主要目的是为了当密封不受压时确保密封面的闭合。 选择干气密封时，决定性的判断是动环上所开动压槽的几何形状。对于压缩机的某些操作点，如启动和停车时，一套串联密封在低速或无压操作的情况下，旋转的动压槽必须在密封面之间产生一个合适的压力。此力靠特殊措施——三维的、弧形的槽来获得。 压缩机干气密封设计和使用为两种槽型：双向的(U形)和单向的(V形)槽型。两种槽型的特性见表1。 表1 V形槽和U形槽的特性 *注意：DGS在低于那些被采用的值以下操作仍能被保证，但是一个分离层是必要的。 三、密封材料分析 1.端面材料 干气密封的操作极限与密封各个元件的许用载荷有关。温度和压力极限由所用的辅助密封橡胶和端面材料决定。使用的端面材料对干气密封的工作起着决定
干气密封的原理 ? 欧阳光明（2021.03.07） ?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)。
干气密封类型 一、28XP型 1、气体润滑, 用于透平压缩机的非接触式干气密封 20世纪80年代早期，28系列压缩机干气密封已经成为气体透平机械的工业标准。根据约翰克兰的专利技术，这一系列的密封都是非接触式。 动态运行时，静环和动环保持大约5微米的的密封间隙，因此无磨损。 这种形式的密封无密封油污染，能降低维护费用和减少故障停机时间 28系列集装体式密封分为单端面、双端面和串联等几种形式，能应用于气体收集/传输、炼油、化工和石化这些领域中的各种各样的气体密封工况。 AT、XP和EXP密封根据各自的设计特点，能够分别满足压力由低到高的工况需求。选型时，需要全面考虑应用条件以确定最合适的密封型式。 2、设计特征 ——动环 动环外带有保护罩，可有效防止动环碎裂时带来的次生破坏。 ——泄漏量 低的泄漏量，泄漏气体可放空到安全区域，或者用来作为燃料来驱动设备，亦或经低压排放器重新返回到工艺气中。 3、参考技术说明规范的数据表 温度最大范围：-140 C ~ 315 C / -220 F ~ 600 F，取决于整体工况 压力单级可达450 BARG / 6500 PSIG 转速可达200 m/s / 660 fps 尺寸可达330 mm / 13inches
1、最高压力工况，非接触式干气密封 20世纪80年代早期，28系列压缩机干气密封已经成为气体透平机械的工业标准。根据约翰克兰的专利技术，这一系列的密封都是非接触式。 动态运行时，静环和动环保持大约5微米的的密封间隙，因此无磨损。 这种形式的密封无密封油污染，能降低维护费用和减少故障停机时间 28系列集装体式密封分为单端面、双端面和串联等几种形式，能应用于气体收集/传输、炼油、化工和石化这些领域中的各种各样的气体密封工况。 AT、XP和EXP密封根据各自的设计特点，能够分别满足压力由低到高的工况需求。选型时，需要全面考虑应用条件以确定最合适的密封型式。 2、设计特征 ——动环 动环外带有保护罩，可有效防止动环碎裂时带来的次生破坏。 ——泄漏量 低的泄漏量，泄漏气体可放空到安全区域，或者用来作为燃料来驱动设备，亦或经低压排放器重新返回到工艺气中。 3、参考技术说明规范的数据表 温度最大范围：-140 C ~ 315 C / -220 F ~ 600 F，取决于整体工况 压力单级最大450 BARG / 6,500 PSIG 转速可达200 m/s / 660 fps 尺寸可达330 mm / 13inches
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。配合表面之间产生的压力，使静环表面与动环脱离，保持一个很小的间隙。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。在有效确保动力平衡的基础上，密封中产生的作用力状况。 闭合力Fc，即弹簧力与气体压力之间的总和。其中，开启力Fo通过端面之间分布的压力，对端面的面积形成积分。在平衡状态下，Fc=Fo;其中运行的间隙约3微米。如果由于受到干扰作用，造成密封的间隙逐渐降低，此时端面之间的压力就会有所升高，此时Fc>Fo，端面之间的间隙也会有所降低，则密封就会达到一种全新平衡状态。通过该机制的运行，可在动环组件与静环组件之间形成较为稳定的气体薄膜，在一定的动力条件下，可实现端面之间的平衡状态，同时由于彼此分离、没有接触，因此不容易造成磨损，极大延长使用寿命。 干气密封的结构形式根据被密封介质的不同、介质压力的不同及工作转速的不同又可分为单端面干气密封、双端面干气密封及串联式干气密封。 美国某公司从20世纪60年代末即开始研究干气密封技术，到80年代已经完全达到实用化的程度，目前有不少外国公司可生产此类密封，并一度垄断了我国干气密封市场。而现在随着我国一些民族工业的崛起，我国已生产出了处于国际领先水平的干气密封产品，并已在国内许多石油化工企业中得到推广应用。 四、影响干气密封的相关参数 有关干气密封技术的运行技能，主要集中于密封运行的稳定性及使用寿命方面。而气膜的厚度参数，将对干气密封的泄漏量产生直接影响，即在干气密封技术运用过程中，会在密封面形成诸多间隙。一般情况下，对干气密封的性能产生影响的主要参数为密封操作参数与密封结构参数两种形式。具体分析如下。 4.1 密封操作参数 1)密封直径、转速的影响作用。经大量实践表明，密封的直径作用越大，则转速越高;密封的环线速度越快，则干气密封形式产生的泄漏量就越多。 2)密封气压的影响作用。一般情况下，如果存在干气密封的工作间隙，则其中压力越大，发生气体泄漏的可能性就越大。 3)工作介质温度、粘度的影响作用。有关工作介质温度产生的影响作用，主要原因是考虑到温度的影响，直接作用到介质粘度中。随着介质粘度的增加，动压效应有所增强，且气膜的厚度加重，同时加大了密封间隙中阻力。这种情况下，不会对密封泄漏量产生过大影响。 4.2 密封结构参数 1)动压槽的形状。以流体力学理论为出发点，在干气密封技术的端面形成沟槽，无论是何种形状，都将受到动压效应影响。尤其在数螺旋槽中，产生极大流体动压效应，且作用在干气密封动压槽中，产生一定气膜刚度，利于密封稳定性的提高。 2)动压槽的深度。如果干气密封流体的动压槽深度和气膜厚度处于同一个量级，则干气密封的气膜刚度处于最大值。在实际应用过程中，一般将干气密封的动压槽控制在3微米～10微米的厚度。
几种槽形干气密封密封性能的对比 【摘要】采用Fluent软件对不同槽形干气密封密封端面间的流场进行数值模拟，得到了流场的压力分布以及不同转速下干气密封的开启力、泄漏量、刚度和刚漏比。通过对比发现螺旋槽动压效应最好，其气膜开启力最大；双螺旋槽密封效果最好，泄漏量远小于其他槽形；联通螺旋槽刚度和刚漏比最大，抗干扰能里最好。 【关键词】干气密封；数值模拟；Fluent 0引言 随着工业生产要求的提高和人们环保意识的增强，人们对密封的泄漏要求也越来越严格，因此，干气密封（dry gas seal）[1]技术应运而生。干气密封是一种流体动压型非接触式机械密封，具有无磨损、功耗小、结构简单、泄漏小等特点。目前，国外对干气密封的基础研究已经比较成熟，并在工业实际应用中取得了比较大的进展。 干气密封属于机械密封表面开浅槽技术，因此密封端面开槽的槽形一直是干气密封研究的重要方向之一，人们对很多槽形进行了研究，如直线槽[2]、人字形螺旋槽[3]等。螺旋槽是目前干气密封密封端面开槽最常用的槽形，也是目前研究最多的槽形[4-6]，因此本文在螺旋槽的基础上对槽形进行了改进并对其进行模拟和对比分析。 1模型建立 1.1几种槽形的结构 a）尾翼螺旋槽；b）联通螺旋槽；c）双螺旋槽；d）环形螺旋槽 图1不同槽形结构示意图 几种槽形结构示意图如图1所示。尾翼螺旋槽是顺着螺旋槽旋转方向在螺旋槽根部沿圆弧增加开槽；联通螺旋槽是将两个相邻的螺旋槽在槽根部分连接起来；双螺旋槽是将螺旋槽分为螺旋方向相反的两部分；环形螺旋槽是将所有的螺旋槽在槽根部位连接起来。 1.2几何模型 图2不同槽形单流道示意图 分别对四种槽形干气密封密封端面间流体流道采用solidworks建立模型，沿圆周方向取尾翼槽、双螺旋槽、环形螺旋槽的1/12，取联通螺旋槽的1/6作为周
山东华鲁恒升尾气回收项目循环气压缩机干气密封系统P1011/249 操作说明 1流程说明 1．1一级密封气流程：机组出口气（5.3MPaA,54℃）或6.0MPaG，80℃氮气经过滤器F1（或F2）过滤达到1μ精度，然后经流量计FT-2251、FT-2252后由A1’、A2’接口进入低、高压端一级密封腔，由流量计下游的节流阀将流量控制在110Nm3/h。干气密封控制系统至压缩机本体间的连接管线经过伴热保温，使进入系统的密封气温度不低于60℃。一级密封气体绝大部分经机组迷宫返回到机内，阻止机内气体外漏污染密封，少量气体经过密封端面泄漏至一级密封排气腔。 1．2二级密封气流程：0.6-0.8MPaG氮气经过滤器F3（或F4）过滤达到1μ精度，由减压阀PCV1减压至0.4MPaG后分为四路，其中两路分别经流量计FI-2253、2254后由C1’、C2’接口进入二级密封腔。大部分二级密封气经中间迷宫后与一级密封泄漏气混合后放火炬，少量经二级密封端面泄漏后安全放空。 1．3隔离气流程：另外两路由减压阀PCV1减压至0.4MPaG后的氮气经音速孔板RO1、RO2后，由E1’、E2’接口进入低、高压端隔离气室，一部分经后置迷宫的前端后与二级密封端面泄漏的气体混合，引至安全地点放空；另一部分经后置迷宫的后端，通过轴承回油放空孔就地放空，此部分气体是为了阻止润滑油污染密封端面。1．4放火炬气流程：一级密封泄漏气与大部分二级密封气混合，经流量计FT-2255、FT-2256后汇总至N4接口放火炬。 2操作规程 干气密封系统与机组间的连接管线敷设完成后应拆下酸洗并用蒸气吹扫干净。管线复位后密封安装前用经过过滤的干净气体继续吹扫输气工艺管道，一级密封气管路清洁度1μ，可用洁净的白布在出气口检查，在20m/s流速下至少五分钟内无明显污物为合格。吹扫干净后关闭所有阀门，处于待命状态。
干气密封的原理 ? 令狐文艳 ?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
1 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、弹簧座和轴套组成。图 2 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。 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，径向分量朝着密封堰流动。由于密封堰的节流作用，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3μm左右。气体动力学研究表明，当干气密封两端面间的间隙在2～3μm时，通过间隙的气体流动层最为稳定。这也就是为什么干气密封气膜厚度设计值选定在2～3μm的主要原因。当气体静压力、弹簧力形成的闭合力与气膜反力相
等时，该气膜厚度十分稳定。 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。衡量密封稳定性的主要指标就是密封产生气膜刚度的大小，气膜刚度是气膜作用力的变化与气膜厚度的变化之比，气膜刚度越大，表明密封的抗干扰能力越强，密封运行越稳定。干气密封的设计就是以获得最大的气膜刚度为目标。 干气密封是采用机械密封和气体密封的结合，是一种非接触端部密封，它是在机械密封的动环或静环（一般在动环上）
的密封面上开有密封槽（本密封为T形槽），当动静环高速旋转时，在两端面间形成一层气膜，在气体泵送效应产生的推力作用下把动静环推开，使两密封端面不接触，但在压缩机刚开机阶段，由于转速较低，动静密封面形成的动压力也较低，动静环是接触摩擦的，所以采用干气密封的压缩机，低速运行时间不宜过长[1]。 本装置双向串联干气密封特点：密封型式为双向串联干气密封；密封槽为T形槽，见图3；旋转环材料为碳化硅；静环为涂DLC工业金刚石碳化硅；辅助密封元件采用填充PTFE，弹簧（ALLOYC40）加载。采用T形槽密封端面，可以避免压缩机正反转造成密封损坏或减少使用寿命。 干气密封的密封气采用差压控制，利用启动薄膜式调节阀使平衡管气与密封气保持一定压差，隔离气和级间密封气分别利用自力式调节阀保持压力恒定。
干气密封技术简介 一般来讲，典型的干气密封结构包含有静环、动环组件（旋转环）、副密封O形圈、静密封、弹簧和弹簧座（腔体）等零部件。静环位于不锈钢弹簧座内，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转子上的动环组件配合，如图 1所示 图1 在动环组件和静环配合表面处的气体径向密封有其先进独特的方法。配合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，如图2所示。
图2 随着转子转动，气体被向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间气隙的能力。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。 在动力平衡条件下，作用在密封上的力如图3所示。 图 3 闭合力Fc，是气体压力和弹簧力的总和。开启力Fo是由端面间的压力分布对端面面积积分而形成的。在平衡条件下Fc=Fo，运行间隙大约为3微米。 如果由于某种干扰使密封间隙减小，则端面间的压力就会升高，这时，开启力Fo大于闭合力Fc，端面间隙自动加大，直至平衡为止。如图4所示。
图4 类似的，如果扰动使密封间隙增大，端面间的压力就会降低，闭合力Fc大于开启力Fo，端面间隙自动减小，密封会很快达到新的平衡状态，见图5。 图5 这种机制将在静环和动环组件之间产生一层稳定性相当高的气体薄膜，使得在一般的动力运行条件下端面能保持分离、不接触、不易磨损，延长了使用寿命。 通过以上结构的不同组合并配合辅助的密封可演化出用于实际工况的几种结构： 干气密封型式 单端面干气密封
GAS SEALS 干气密封
Dry Gas Seal
干气密封
Gas Seal Principle
干气密封原理
Groove Pattern & Lift Off Effect
凹槽型式和提升效果
Opening & Closing Forces
开启与闭合的力
Gas Seal Arrangement
干气密封布局
Materials & Construction Features
材料以及结构特点
Barrier Seals
隔离密封
Gas Seal Testing
干气密封测试
Gas Seal Installation
干气密封安装
2
?? 2007 by Dresser-Rand
Gas Seal Principle
干气密封原理
When rotating, the aerodynamic effect of the grooves creates a very thin gap between the rotating and the stationary rings.
旋转时，凹槽的空气动 力作用在动环与静环之 间建立一层薄膜
3
?? 2007 by Dresser-Rand
Gas Seal Principle - Simplified Cross Section (John Crane T28 AT)
干气密封原理 – 简易剖面图 （约翰克兰 T28 AT）
Retaining Ring Assy 定位环 O.D.外径 Botton of Groove 密封槽底 I.D. 内径 Balance Diam.平衡直径
Rotating Seat 动环
Stationary Seat 静环
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?? 2007 by Dresser-Rand
干气密封介绍 一、干气密封 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，含串联式配置的密封（如：含两个动环、两套装好弹簧的静环组件、腔体、连接轴套等件）和内部迷宫密封。在大气侧配置了隔离密封。弹簧力和工艺气压力共同作用形成密封力，密封环和保持环间的密封元件（O形圈）起副密封的作用。在串联密封中，工艺气侧的主密封承受全压差起主要的密封作用。大气侧的密封作为安全备用密封，一旦主密封失效安全密封承担起主密封的作用，可以保证设备安全停机。 干气密封分类：单端面，双端面，串联式等多种。 如何选用干气密封： 1、对于要求既不允许工艺气体泄漏到大气中，又不允许阻封气进入机体的情况，采用中间进气的串联式干气密封。普通串联式干气密封适用于少量工艺气泄漏到大气中的工状。大气侧的一级密封作为保险密封。 2、对于允许气体少量泄漏到大气中，且无任何危害的工况，选用单端面干气密封。 3、对于不允许工艺气体泄漏到大气中，但允许阻封气泄漏到工艺气中的工况，选用双端面干气密封。 二、干气密封密封端面分类及螺旋槽干气密封优点 干气密封密封端面根据加工成的形状分成：有扁平密封块，有台阶的密封块，有楔形鞋状密封块的，有螺旋槽的，等等。 螺旋槽干气密封优点：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，工艺气亦不污染润滑油系统，取消了庞大的密封油供给及测控系统，占地面积小，重量轻，运行维护费用低，减小了计划外维修费用和生产停车。
三、干气密封结构图 四、干气密封系统概述 1、主要数据 密封型式：TM02D串联式干气密封 密封处轴径：100mm 密封配置：带中间迷宫的串联式密封（含隔离气密封）密封系统型式：除液装置+增压装置+密封控制系统 产地：沈阳透平机械股份有限公司