干气密封结构与基本知识

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。

干气密封结构、原理和密封气供给流程及要求1、干气密封结构和工作原理涩北首站压缩机采用的二级串联干气密封，具体结构如图1。

图1干气密封剖面图参照图1干气密封剖面图，对干气密封的结构和气体流向说明如下。

图1中，1——动环，2——静环，3——推环，4——弹簧所在空间（弹簧未画出），A ——密封气进气口，B——一级密封气排气口，C——未使用，D——隔离气排气口（二级密封泄露的少量密封气亦从此通道排除），E——隔离气进气口。

干气密封主要由动环1、静环2、弹簧组件（3和弹簧）等元件构成，静环、动环端面均为环形平面，但在动环端面具有一组“T”型槽，槽的深度大约5微米。

压缩机不运转时，在弹簧力的作用下，动环与静环之间的端面紧贴而无间隙。

但是，压缩机运转时，密封工作，密封气通过A孔进入动环上的“T”型流道，由于气体具有粘性以及两平行平面间具有沟槽，根据雷诺方程在两平行平面之间产生流体动压力，当流体动压力与作用在密封上的气体静压力以及弹簧力平衡时，就在两端面之间形成并维持一层极薄的气膜，气膜厚度大约5微米。

通常，从A孔进入的密封气压力高于压缩机平衡管的压力，该气体一部分进入压缩机内阻挡机内脏的介质气；另一部分从动静环之间的气膜泄漏到下游的腔室内，从而形成对压缩机内工艺气的密封。

由于气膜厚度非常小，泄漏出的气体量也非常小。

该密封包括两级相同的密封，两者为串联布置。

第一级密封即主密封，密封气体是经过过滤的天然气，第二级密封的密封气体是从一级密封中泄漏出来的天然气。

在主密封正常工作时，二级密封作为主密封的安全备用密封，加强密封的安全性，当主密封出现故障而不能正常工作时，二级密封就替代主密封，保证干气密封正常发挥密封功能和压缩机安全停机检修。

在靠近压缩机内侧（图1中的右侧），迷宫密封位于干气密封的前端，作为前置密封。

通过对密封气压力的调节使得从A孔进入的密封气压力高于迷宫密封内侧工艺气体的压力（此压力实际为压缩机平衡管压力），从而保证压缩机内脏的天然气不会向干气密封侧流动，保证干气密封始终在干燥、干净的气氛中运行。

干气密封技术基本结构原理一般来讲，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。

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，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。

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。

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。

具体介绍干气密封气体润滑非接触式机械密封 (简称干气密封)液体润滑上游泵送非接触式机械密封 (简称上游泵送密封)都是基于现代流体动压润滑理论的新型非接触式机械密封。

与普通的接触式机械密封相比,干气密封与上游泵送密封可实现密封介质的零泄漏甚至零逸出,彻底消除对环境的污染,且因端面无直接的固体摩擦磨损而使使用寿命延长、密封可靠性提高和运行维护费用下降,从而使经济效益明显提高。

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。

图1 串联式干气密封的内部结构四、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密封材料：㈠、旋转环：硬质合金（碳化钨或碳化硅）㈡、旋转金属件：410SS㈢、静止环：特种石墨（碳化硅+DLC涂层）㈣、静止金属件：410SS㈤、弹簧：哈氏合金2 、干气密封工作原理：干气密封是一种非接触式端面密封，密封单元由两个环构成。

干气密封技术简介一、干气密封技术基本结构原理一般来讲，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。

2图随着转子转动，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。

4图类似的，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：二、干气密封型式三、单端面干气密封它适用于少量工艺气泄漏到大气中无危害的工况，见图6图四、串联式干气密封它适用于允许少量工艺气泄漏到大气的工况，见图7。

干气密封的结构和工作原理干气密封的结构和工作原理其实蛮有意思的，听起来高大上，其实就像一件很简单的衣服，里面却藏着不少巧妙的设计。

先说说它的结构吧，干气密封基本上是由几个主要部分构成的，像是密封环、固定环和气体供应系统。

你想啊，这就像是一个团队，每个人都有各自的角色，缺了哪个都不行。

密封环呢，负责紧紧地包住核心部分，确保没有气体溜出去，简直就像个守卫，把“敌人”挡在外面。

固定环呢，起着支撑的作用，保持整个结构的稳定，就像是个强壮的小伙伴，给大家撑腰。

气体供应系统则负责提供必要的气体，保持压力平衡，确保密封状态好得不能再好了。

工作原理说起来更有趣了，干气密封利用了气体的压力和流动来实现密封。

想象一下，就像你在游泳池里，水流动时形成的那种涟漪。

而这些气体的流动就像在场上跳舞，轻盈而又充满节奏。

气体在密封环和固定环之间形成了一层保护膜，保持着低摩擦，减少了磨损。

可以说，这一切都像是一场华丽的表演，每个环节都紧密配合，不容有失。

因为干气密封的设计，摩擦系数可以降到最低，就像是给它穿上了滑滑的衣服，让它在工作时毫无压力。

你或许会问，这种密封有什么好处？哦，简直是太多了。

干气密封的耐用性很高，使用寿命长，这样一来就减少了维修和更换的麻烦。

简直就像买了一件高质量的衣服，不用担心洗几次就变形了。

干气密封在极端环境下也能发挥出色，像高温、高压的地方，它都能稳定工作，绝对是个可靠的伙伴。

再加上它的设计还减少了泄漏的可能性，对环境也更友好，真的是一举多得。

此外，干气密封的维护也比较简单，定期检查就能保持它的良好状态。

说白了，就像你给自己的爱车做保养，定期加油、换油，保持它的最佳状态。

这种密封装置也能减少能耗，提高设备的效率，长久以来就像是给企业省了一笔可观的开支，真是聪明之举。

任何事物都有两面性，干气密封也不例外。

虽然它的优点多多，但在安装和调试上，还是需要一些专业的知识。

就像一个新手厨师在尝试做一道复杂的菜，得小心翼翼，不能随便来。