离心压缩机干气密封及控制系统

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。

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是指通过各种密封件和装置，将压缩机内部与外部空气隔离，以防止气体泄漏和外界杂质进入。

其基本原理是通过在压缩机转子和壳体之间建立气密封
系统，使压缩机能够稳定运行，并确保压缩机的性能和效率。

离心压缩机的干气密封系统主要由以下几个部分构成：
1. 主辅密封：主要由转子端盖和转子波纹部分构成，用于密封转子与压缩机壳体之
间的间隙，防止气体泄漏。

2. 溢流槽：用于收集泄漏气体，防止气体进入主轴轴承腔室。

3. 喷气装置：通过喷气装置向主辅密封处喷射高压气体，形成与外界的气流隔离层，防止外界杂质进入密封处。

4. 轴封：用于防止气体泄漏，通常采用压缩机提供的特殊轴封件。

1. 密封件磨损：由于长时间运行和摩擦，密封件会逐渐磨损，导致密封效果下降，
从而产生气体泄漏。

2. 设计缺陷：在设计过程中，如果没有考虑到密封件的合理布局和选择，或者设计
不当，都会导致密封系统的泄漏。

3. 温度变化：随着压缩机运行过程中产生的摩擦热量和环境温度的变化，可能导致
密封件的膨胀或收缩，从而引起泄漏。

4. 操作不当：如果操作人员在维护和保养过程中不注意密封件的清洁和保养，导致
密封件损坏或松动，就会造成泄漏。

干气密封在离心压缩机中的使用及日常维护简述刘健男（中海油惠州石化有限公司，广东惠州516000）摘要:文章介绍了离心式压缩机干气密封的工作原理和结构类型，详细分析了实际应用中影响干气密封运行的因素如密封气源切换,检修期间和开停车过程操作等对干气密封的影响，并提出了日常生产中维护干气密封的关键要素，对延长干气密封的使用寿命起到一定的指导意义和借鉴作用。

关键词：干气密封;压缩机;动环0引言200万吨/年催化重整装置设有背压式离心压缩机K201和凝汽式离心压缩机K202,两台大型机组使用的轴端密封均由约翰克兰公司制造。

而近年来在K201干气密封系统中曾出现二级密封可能失效的情况,干气密封的运行情况直接影响着压缩机能否平稳运行,关系着整个装置的生产情况。

但由于干气密封装入机组后，对其调整的手段相当有限，故应在日常操作，维护上更加精益求精,对关键点做好检测,记录,排查,才能尽量保证密封的高寿命，高可靠性。

1干气密封介绍1.1干气密封的结构在20世纪90年代初，干气密封开始应用于透平压缩机，其结构与机械密封相似,也是由动静环、弹簧、壳体、O形圈等组成。

所不同的是,干气密封动环端面上开有一圈沟槽，如图所示，由进入槽内的气体动压效应产生开启力，使动静环两端面之间产生微小的间隙，其间的泄漏量甚微。

参见图1所示的动环剖面。

图1动环剖面图1.2材质动环:硬质合金碳化钨，静环:石墨，型号:28AT带中间迷宫密封的串联式干气密封。

1.3工作原理干气密封动环旋转时，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之间形成一层很薄的气膜，此气膜厚度一般在2〜5pm。

气体动力学研究表明，当干气密封两端面间的间隙在3ym时,通过间隙的气体流动层最稳定。

当气体静压力，弹簧力形成的闭合力与气膜反力相等时，便建立了稳定的平衡间隙。

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是保证离心压缩机工作过程中气体不发生泄漏的重要设备。

其原理是通过与轴心线垂直安装的气体密封装置，将工作室与外界完全隔离，防止气体泄漏。

本文将详细介绍离心压缩机干气密封系统的原理和泄漏原因分析。

离心压缩机干气密封系统的原理主要包括以下几个方面：1.气体密封装置的设计和结构：离心压缩机干气密封系统通常采用机械密封和干气密封两种形式。

机械密封是通过一个或多个密封环与轴上的密封环槽形成旋转和静止的密封。

干气密封是通过气体静压力将传动轴上的压力从外界隔离。

2.气体密封装置的工作原理：机械密封通过两个面的摩擦力阻止气体泄漏。

当旋转面和不动面之间的密封剂失效时，会发生泄漏。

干气密封则通过在轴封口处产生高压气体，与外界形成压差，从而阻止气体泄漏。

3.气体密封装置的材料选择：离心压缩机干气密封系统中的密封环和密封剂需要选择耐高温、耐磨损、耐腐蚀的材料。

常见的材料有金属、陶瓷和聚四氟乙烯等。

1.气体密封装置的设计不合理：密封装置设计不合理会导致气体泄漏。

密封环与槽间的配合间隙过大或过小，导致气体泄漏。

密封面的平整度和光洁度不达标，也会造成气体泄漏。

2.密封剂磨损：密封剂长时间运行会受到摩擦和磨损，失去原有的密封性能，从而导致气体泄漏。

3.密封剂老化和腐蚀：离心压缩机工作环境中常存在高温、高压、腐蚀性气体等因素，长时间作用会导致密封剂老化和腐蚀，降低其密封性能。

4.操作不当：不正确的操作也会导致离心压缩机干气密封系统的泄漏。

过度压缩、过高温度、过大振动等导致密封装置失效。

5.设备老化：离心压缩机使用时间久了，设备结构会出现疲劳损坏，导致气体泄漏。

以上就是离心压缩机干气密封系统原理及泄漏原因分析的相关内容，通过对离心压缩机干气密封系统的原理及泄漏原因进行深入分析，可以更好地了解该系统的工作原理，及时排查和解决系统中可能存在的泄漏问题，确保系统正常运行。

离心压缩机干气密封故障分析与措施摘要：合成气压缩机组和氨压缩机组是合成氨系统中最为关键的两台转动设备，输送的是易燃、易爆、有毒的介质，在超高的转速下安全可靠的密封就显得非常的重要。

一旦出现泄漏，会直接影响整个系统的生产，导致系统停车。

离心压缩机上最主要的密封部件就是干气密封，需做好干气密封的维护，以及问题的及时排查处理，使设备能够安全可靠稳定的运行。

关键词：离心压缩机；干气密封；泄漏；故障分析前言新疆心连心能源化工合成氨装置于2015年开车，合成氨系统有两台大型压缩机组，氨压机组离心压缩机为沈鼓生产，使用均为串联式干气密封。

干气密封具有密封气体泄漏量小，维护费用低，经济实用性好以及密封驱动功率消耗小，密封寿命长，运行可靠平稳，操作维护简单等优点，因此大型离心压缩机机组上广泛使用，而作为离心压缩机的核心部件，它的可靠性直接关系着压缩机组能否安全高效运行。

所以，深入开展干气密封常见故障原因分析，制定行之有效的应对措施尤为重要。

1 离心压缩机干气密封的结构和原理干气密封是在气体动压轴承基础上发展起来的一种干运转气体薄膜润滑非接触式机械密封，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，干气密封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，因此干气密封具有不受PV值影响、低泄漏率、无磨损运转、低能耗、寿命长，效率高、操作简单可靠、被密封流体不受油污染等特点，尤其在高压设备、高速设备及各类压缩机设备中应用具有良好前景。

典型的干气密封结构由旋转环、静环、弹簧、O形圈及轴和组装套组成。

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浅槽，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。

工作原理是动环旋转时，被密封的气体沿周向吸入螺旋槽内，由外径朝向中心，径向分量朝向密封堰流动，密封堰阻止气体流向中心，从而气体被压缩引起压力升高，密封端面间隙得到静定形成要求的气膜。

离心压缩机干气密封用气需求及保障措施利用干气密封装置，能够保障离心压缩机在工作的时候达到最佳状态。

本文旨在阐明干气密封工作原理及在离心压缩机中优势的基础上，分析离心压缩机中的工作原理与用气需求，最后对离心压缩机中干气密封的使用提出相应的保障措施，来保障离心压缩机的稳定运行。

标签：离心压缩机；干气密封；用气需求；保障措施随着社会经济的发展，石油化工企业对于离心压缩机密封性的要求越来越高。

在这种大环境下，干气密封凭借着寿命长、泄漏量少、磨损小、耗能低、操作可靠简单、被密封的流体不受油污染、维修量低等优点，在离心压缩机中有着重要的应用。

通过对离心压缩机干气密封用气需求及相关保障措施的研究，来确保离心压缩机处于正常的工作状态，保证其能发挥出应有的效率，从而实现最佳的输气目的。

一、干气密封技术内涵及优势（一）干气密封技术的内涵干气密封是从上世纪70年代开始出现的一种新型轴端密封技术，是一种非接触密封技术。

这种非接触轴向密封技术主要用于对那些旋转型机器中的液体或是气体介质进行密封，同过去传统的浮环油膜密封技术以及机械接触式密封技术相比较，干气密封技术并不需要密封油系统，并且还能够避免一些不必要问题的产生。

干气密封的剖面外形同机械接触式密封比较相似，其密封作用主要是在同转动相垂直的平面内实现的【1】。

一般来讲，干气密封的公用面结构主要有台阶形密封块、扁平密封块、楔形密封块以及螺旋槽表面这四个方面。

（二）干气密封技术的优势干气密封技术的优势主要体现在以下四个方面：一是表现在干气密封技术的重量相对较轻、占地面积小，这是因为干气密封技术不需要庞大的控制系统以及密封油供给系统；二是运行过程的可靠性高、密封气泄漏量很少、功耗比较低，应用效果良好；三是干气密封技术所应用的辅助系统较为可靠，并且操作简单，在使用过程中不需要其他的维护手段；四是能够有效提高密封的使用时间与质量，确保设备可靠、安全以及稳定运行。

二、干气密封技术在离心式压缩机中的工作原理本文以螺旋槽式结构的干气密封作为例子，来分析干气密封在离心式压缩机中的工作原理。

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。

离心式压缩机干气密封电加热系统改造应用摘要：随着煤化工行业的快速发展，离心式压缩机因具有气量大、结构简单紧凑、运转平衡、操作可靠、备件及维护投入少等优点，得到广泛的应用。

本文在总结离心式压缩机干气密封的特点以及电加热系统重要性的基础上，结合工厂实际，对新增电加热器系统改造进行了总结分析，对防爆电加热器安全运行必须的参数进行了充足的考虑，配置了较完善的温度保护及监控系统，电加热系统出口温度采用高品质温控仪表进行 PID 调节控制，在同类项目改造设计中具有借鉴意义。

关键词：干气密封防爆电加热器电加热系统温度控制远程监控引言干气密封是一种先进的旋转轴用动密封，干气密封的出现是密封技术的一次革命，它具有使用寿命长、无介质泄漏、轴功率消耗低等优点，因此得到广泛应用。

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 [1] ，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（T 形），当动、静环高速旋转时，气体进入密封槽，在泵送效应产生的推力作用下被引向中心，在被压缩的同时，遇到密封堰的阻挡，压力增大，把动、静环推开，使动、静环密封端面不接触，流动的气体在两个密封面间形成一层很薄的气膜，从而达到密封的效果 [2] 。

若密封气中产生凝液将会导致压缩机密封环损坏，需要确保经过干气密封调压后的气体温度仍高于水露点，为此需要对改气体进行加热。

1、电加热系统设计的工艺条件压缩机机组型号：西门子STC-GO(14-1-G)(GXP-220)，机组转速8074RPM，停车转速12111RPM，轴径110mm，干气密封型号约翰克兰T28XP。

压缩机组入口压力28Bar，入口温度151-165 ℃，压缩机组出口压力29.2Bar，出口温度160-170 ℃，介质组份（mol%）：H2（24.1）、CO（2.43）、CO2（4.23）、CH4（47）、N2（0.37）、C+（0.18）、H2O（21-24）。

图2 干气密封端面动压槽简图图1 干气密封结构示意图离心压缩机干气密封系统原理及泄漏原因分析贾同威（中国石化扬子石油化工有限公司， 江苏 南京 211500）[摘 要] 通过介绍离心压缩机干气密封工作原理，结合某催化裂化联合装置富气压缩机干气密封泄漏的案例，分析了造成干气密封泄漏的主要原因，并提出处理措施，有效解决了干气密封泄漏的故障，确保装置安全平稳运行。

[关键词] 离心压缩机；干气密封；泄漏；原因分析作者简介：贾同威（1989—），男，河北沧州人，化工过程机械专业硕士研究生，助理工程师。

现在中国石化扬子石油化工有限公司从事现场转动设备管理工作。

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]。

扬子石化公司催化裂化联合装置富气压缩机组采用沈阳透平机械股份有限公司提供的2MCL606离心压缩机组，压缩机由一缸二段组成，原动机采用杭州汽轮机股份有限公司生产的汽轮机，与压缩机通过联轴器联接，整个机组采用润滑油站供油，压缩机高低压端密封均采用成都一通密封件有限公司生产的双端面干气密封，密封辅助系统由前置密封气、主密封气、隔离气构成。

装置自2014年开工以来，一直运行平稳，期间干气密封主密封气泄漏量偏大一次。

为此，本文对引起泄漏的原因逐项展开分析，确定主要原因并提出解决方案。

通过及时正确的处理措施，解决干气密封泄漏问题，确保装置安全平稳运行。

干气密封及控制系统使用说明书干气密封及操纵系统使用说明书四川日隐秘封件2007年12月目录一．干气密封概述 (2)二．干气密封结构说明 (5)三．干气密封操纵系统说明 (7)四．干气密封的安装与拆卸 (12)五．干气密封的操作与爱护 (17)六．干气密封装运及存放 (19)附图一：干气密封装配图CW（驱动端）附图二：干气密封装配图CCW（非驱端）附图三：干气密封操纵系统P＆I图附图四：装拆工具总图CW(驱动端)附图五：装拆工具总图CCW（非驱端）附图六：装拆步骤示意图一、干气密封概述干气密封是一种新型的非接触式轴封。

它是六十年代末期以气体润滑轴承的概念为基础进展起来的，其中以螺旋槽密封最为典型。

通过数年的研究，美国约翰·克兰公司领先推出干气密封产品并投入工业使用。

它适合于任何输送气体的系统，目前在我国的石化、炼油、化工、制药等行业的引进装置中越来越多的得到使用。

实践说明，干气密封在专门多方面都优越于一般接触式机械密封，由于其属于非接触式密封，差不多上不受PV值的限制。

与一般接触式机械密封相比，它更适合作为高速高压下的大型离心压缩机的轴封。

而且它不需要密封润滑油，其所需的气体操纵系统比接触式密封的油系统要简单得多。

干气密封的显现，是密封技术的一次革命，它改变了传统的密封观念，将干气密封技术和堵塞密封原理有机结合，“用气封液或气封气”的新观念替代传统的“液封气或液封液”观念，可保证任何密封介质实现零逸出，这就使得其在泵用轴封领域也将有广泛的应用前景。

与一般接触式机械密封相比，干气密封有以下要紧优点：省去了密封油系统及用于驱动密封油系统运转的附加功率负荷。

大大减少了打算外修理费用和生产停车。

幸免了工艺气体被油污染的可能性。

密封气体泄漏量小。

爱护费用低，经济有用性好。

密封驱动功率消耗小。

密封寿命长，运行可靠。

1、干气密封工作原理与一般机械密封相比，干气密封在结构上差不多相同。

其重要区别在于，干气密封其中的一个密封环上面加工有平均分布的浅槽。