干气密封的常见故障及案例分析28页PPT

离心压缩机干气密封原理与典型故障分析正文 2219 字丨 7 分钟阅读一、干气密封基本结构及工作原理1、干气密封基本结构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。

如图1-1所示，包含有静环、动环组件(动环)、副密封O形圈、静密封、弹簧和弹簧座(腔体)等零部件。

干气密封的结构设计特点为在密封端面上开设动压浅槽,其转动形成的气膜厚和流槽槽深均属微米级,并采用润滑槽、径向密封坝和周向密封堰组成密封和承载部分。

可以说是开面密封和开槽轴承的结合。

干气密封动压槽有单旋向和双旋向，一般单旋向为螺旋槽，双旋向常见有T型槽、枞树槽和U型槽。

如图1-2所示，单旋向螺旋槽干气密封不能反转，反转则产生负气膜反力，导致密封端面压紧，致密封损坏失效。

而双旋向枞树槽则无旋向要求，正反转都可以。

单向槽相对于双向槽，具有较大的流体动压能，产生更大的气膜反力和气膜刚度，产生更好的稳定性。

2、干气密封工作原理如图，对于螺旋槽干气密封，其工作原理是靠流体静压力、弹簧力与流体动压力之间的平衡。

当密封气体注入密封装置时，使动、静环受到流体静压力的作用。

而流体的动压力只是在转动时才产生。

如图1-2所示，当动环随轴转动时，螺旋槽里的气体被剪切从外缘流向中心，产生动压力，而密封堰对气体的流出有抑制作用，使得气体流动受阻，气体压力升高，这一升高的压力将挠性安装的静环与配对动环分开，当气体压力与弹簧力恢复平衡后，维持一最小间隙，形成气膜，膜厚一般为3-5μm，使旋转环和静止环脱离接触，从而端面几乎无磨损，同时密封工艺气体。

3、干气密封的类型干气密封基本结构类型有单端面密封、串联式密封、带中间迷宫串联式密封和双端面密封。

（1）单端面密封适用于没有危害、允使微量的工艺气泄漏到大气的工况。

如N2压缩机、CO2压缩机、空气压缩机等。

（2）串联式密封适用于允许少量工艺气泄漏到大气的工况。

一般采用两级串联布置方式，一级为主密封，二级为备用密封。

离心式压缩机干气密封典型故障【案例背景】干气密封是20世纪60年代末在气体润滑轴承基础上发展起来的一种新型产品。

1968年约翰克兰公司最先研制出圆弧面螺旋槽非接触式机械密封,随后几年内研制出平面螺旋槽非接触式气体端面密封,并在得到实际应用。

80年代后期约翰克兰公司开始研制双向转动干气密封。

国内干气密封研制起步较晚,在1996年底,才有天津鼎铭密封公司研制的第一套国产干气密封应用成功。

随着石油化工行业的不断发展,离心式压缩机组作为行业内的核心设备,对轴封的使用要求也越来越严格,干气密封作为目前最先进的密封形式,得到了广泛的应用。

伴随着应用范围的逐渐增大,干气密封在使用过程中的故障频率也在不断增加,因此对干气密封在使用过程中出现的故障进行准确的判断分析并采取有效的处理方法,防止故障的发生,显得更加重要。

【案例描述】一、干气密封技术基本结构原理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 暠形圈、静密封、弹簧和弹簧座等零部件。

静环位于不锈钢弹簧座内,用副密封“O暠形圈密封。

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。

要求动环组件和静环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。

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,从而加大了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3μm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,起到密封作用。

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。

干气密封的浅析及问题处理2 干气密封的原理结构干气密封是一种螺旋槽端面密封，其实质是通过气膜来实现润滑的非接触式机械密封。

在动环或者静环的端面上(或者同时在这2个端面上)加工出均匀分布的各种形式的螺旋槽，运转时密封气体沿周向被吸入螺旋槽内，径向分量由外侧向中心流动，而密封坝则节制气体流向中心，气体随着螺旋槽截面形状的变化被压缩，引起压力升高，迫使动、静密封环张开而形成气膜，由气膜产生的开启力与弹簧和介质形成的闭合力达到平衡时，密封系统形成非接触运转。

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。

干气密封结构原理由旋转环、静环、弹簧、密封圈、以及弹簧座和轴套组成。

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别朝着密封堰流动。

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(它替代了普通密封两个密封间的液膜)。

由气体动力学理论,当干气密封两端面间的间隙在2～3mm时,通过间隙的气体流动层最为稳定,因此,气膜厚度一般选在3mm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,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),密封工作在稳定工作间隙,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。

１引言在众多天然气联合循环电厂中，天然气调压站多采用增压机来满足燃机前置模块的压力、温度和流量要求。

离心式增压机有处理气量大、运转可靠性强、运行效率高、结构紧凑等优点，使其成为诸多燃气发电的优先选择。

某电厂使用３台德国曼透平公司生产的四级离心式天然气增压机，在实际使用过程中全部３台增压机均发现多个干气密封损坏问题。

通过对故障干气密封的分析及处理，采取适当的技术措施，有效避免再次出现类似故障，降低维护成本，提高设备可靠性。

２干气密封系统介绍２.１干气密封结构离心式压缩机的干气密封是一种采取非接触方式实现气体密封的处理技术。

德国曼透平公司生产的四级离心式增压机的干气密封件位于轴承和压缩机级之间，是一种串联式干气密封。

干气密封的旋转部分牢牢地安装在轴上，静止部分连接到增压机外壳，防止增压机在高压高转速的运行状态下天然气泄漏到大气中。

其结构组成如图１所示。

２.２干气密封工作原理干气密封的弹簧组将可做轴向移动的静止滑环压在旋转的动环上，当密封动环的转动速度达到一定的转速时，静止滑环克服弹簧力向后移动，这样在两个密封面上形成并维持一定的密封间隙，在这个间隙里形成一个稳定的气膜，密封动环在这个间隙里的气膜上无接触地滑动。

气膜厚度一般为几微米，稳定的气膜可以使密封端面的间距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变形，从而使密封失效。

氮气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。

增压机启动运行时，从其天然气出口管道的抽气经过一组过滤器的过滤，由流量调节阀调节压力、流量后进入首级密封进气室，通过动静滑环之间的密封间隙后排入大气。

次级密封和分离气的气源为浓度大于９８％的氮气。

进入干气密封前的氮气同样需要过滤器的过滤处理。

次级密封气体进入进气室后排入大气，并且部分次级密封气体进入首级密封的排气通道与首级密封气体混合，目的是在首级密封出现故障或损坏时防止工艺气体逸出。

离心压缩机干气密封故障原因分析与处理潘冬明离心压缩机干气密封故障原因分析与处理潘冬明发表时间：2019-07-18T09:06:26.730Z 来源：《科技尚品》2019年第3期作者：潘冬明郭景涛[导读] 大型机压缩机停车过程出现倒转，造成动环密封槽为螺旋槽形式的干气密封出现损坏，将干气密封动环密封槽改型后，彻底解决了因停车时压缩机倒转造成干气密封损坏的问题，保证机组长周期稳定运行，减少机组干气密封故障检修次数，为装置带来巨大经济效益。

易高清洁能源管理服务（西安）有限公司引言随着石油、化工行业的快速发展，低能耗、高效益、零污染、长周期的发展方向已成为石油化工行业的发展趋势。

大型压缩机组是石化行业的关键设备，其密封性能的好坏决定装置能否平稳安全运行。

干气密封以其低泄漏、经济实用性好、密封寿命长和运行可靠等特点脱颖而出。

干气密封是一种新型的旋转轴用非接触密封，它是在气体润滑轴承的基础上，由接触型液膜机械密封改进而来。

上世纪60年代末，约翰克兰公司研制出首套干气密封并应用于离心压缩机。

随着密封行业以及流体动力学的快速发展，已经衍生出各种型式的干气密封。

目前，干气密封已在石油、化工、冶金、航空等行业中广泛使用。

1概述1.1离心式压缩机工作原理离心式压缩机的主要作用是压缩气体，以此达到人们在工作中的某种需求的目的。

工作中，离心压缩机通过其叶轮进行高速旋转，而且叶轮在旋转中会带动通管中的空气进行高速旋转，这样能够不断加速通道内部的空气旋转，通过气理性作用形成一种扩压器。

通常，离心式压缩机的工作原理是通过其叶轮转动，再产生空气的推动力。

在空气的作用下，将叶轮及扩压器产生的空气在流通通道内进行压缩，并且合理运用离心原则及降速原理等等，把离心机产生的机械性能转换为空气的压力功能。

此外，空气在扩压器的作用下日益压缩的过程中，会使得空气的流通速度迅速上升，从而造成通道底部空气加速度减少，而空气也会降低速度，后方的空气仍旧是不断前进和挤压的，这样就会让空气的动量势能转化为静态压能，最终达到压缩空气的目标。