壓縮機(jī)干氣密封原理培訓(xùn)課件資料

1、干氣密封培訓(xùn)課件恒力集團(tuán)化工組,干氣密封結(jié)構(gòu),單端面干氣密封,用于密封失效時(shí)允許少量介質(zhì)氣泄漏到大氣中的場(chǎng)合。 一般在空氣、氮?dú)?、二氧化碳機(jī)組中使用雙端面密封 主要用于壓力不高的有毒、易燃、易爆氣體。 適應(yīng)于機(jī)組入口負(fù)壓或者壓力較低的情況。 必須允許微量氮?dú)膺M(jìn)入機(jī)組。 常用于富氣、解析氣壓縮機(jī)及各種改造的氨冰機(jī)。,干氣密封結(jié)構(gòu),串聯(lián)密封壓力較高，允許少量介質(zhì)氣泄漏到大氣中的場(chǎng)合 ?，F(xiàn)在一般只在改造機(jī)組中應(yīng)用。

2、帶中間迷宮的串聯(lián)密封該結(jié)構(gòu)用于易燃、易爆、危險(xiǎn)性大的介質(zhì)氣體?？梢宰龅焦に嚱橘|(zhì)不會(huì)泄漏到大氣中，引入的外來氣源也不泄漏到工藝介質(zhì)中。 。一般用在循環(huán)氫壓縮機(jī)、天然氣壓縮機(jī)、乙烯、丙烯、氨壓縮機(jī)，合成氣壓縮機(jī)等該結(jié)構(gòu)復(fù)雜，但由于其可靠性最高，目前在中高壓的離心壓縮機(jī)軸封中已成為標(biāo)準(zhǔn)配置。,氣膜密封端面結(jié)構(gòu)雙向旋轉(zhuǎn)功能的 “T”型槽,氣膜密封端面結(jié)構(gòu)單向旋轉(zhuǎn)功能的端面螺旋槽,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,干氣

3、密封的定義及特點(diǎn),1. 定義干氣密封：干運(yùn)轉(zhuǎn)、氣體潤(rùn)滑、非接觸式機(jī)械端面密封的簡(jiǎn) 稱。2. 特點(diǎn)以氣封氣、非接觸、氣膜潤(rùn)滑、低功耗、長(zhǎng)壽命、高可靠性、低運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用。,干氣密封典型結(jié)構(gòu)及材料,干氣密封典型結(jié)構(gòu),特點(diǎn)：與高速機(jī)械密封相比，密封面寬、旋轉(zhuǎn)環(huán)（硬環(huán)）密封面刻有微米量級(jí)的動(dòng)壓槽，密封面分為槽區(qū)和壩區(qū)兩部分。,干氣密封材料,旋轉(zhuǎn)環(huán)－碳化鎢 / 碳化硅靜止環(huán)－碳石墨/ 碳化硅+碳/碳化硅+DL

4、C金屬件－410不銹鋼 / 316不銹鋼 / 哈氏合金 / 其它彈簧－哈氏合金C,干氣密封材料,靜環(huán)材料（Primary Ring）碳石墨浸金屬浸樹脂 (如強(qiáng)腐蝕性介質(zhì))碳化硅+碳/碳化硅+DLC (如超高壓),干氣密封材料,動(dòng)環(huán)材料（Mating Ring）碳化鎢鈷基鎳基碳化硅反應(yīng)燒結(jié)（不用）常壓燒結(jié)（或稱無壓燒結(jié)）液相燒結(jié) – 超高壓,干氣密封材料,碳化鎢 （鈷基）韌性好強(qiáng)度高鈷基不耐腐蝕鎳

5、基抗腐蝕性較好碳化硅抗腐蝕性好易碎 – 怕磕碰、易缺邊,干氣密封的工作原理,均勻分布的具有一定數(shù)量的淺槽。槽深6-10微米。槽形為收斂形狀。具有方向性。非接觸間隙3~5微米。不能反壓工作。,非接觸性,自平衡性,,,圓弧槽,John Crane,V形槽,U形槽,T形槽,Burgmann,Flowserve,螺旋槽,樅樹形槽,,旋向,氣體向中心泵送,氣體受壓，壓力升高，產(chǎn)生間隙,密封壩,,,,,,圓弧槽泵送原理,,,,雙向槽

6、泵送原理,最初雙向螺旋槽,單向螺旋槽,Speed = 14,500 rpm168.3mm O/B Seal,氣膜剛度 - 單向槽 v 雙向槽,改進(jìn)型雙向螺旋槽,,最初的雙向螺旋槽,單向螺旋槽,168.3mm 密封直徑,軟件計(jì)算 －氣膜厚度,列雷臺(tái)階,改進(jìn)型雙向螺旋槽,,單向槽：圓弧槽、螺旋槽、V形槽 優(yōu)點(diǎn)：動(dòng)壓效應(yīng)強(qiáng)，氣膜剛度大，抗外界擾動(dòng)能力強(qiáng)。 缺點(diǎn)：不能反轉(zhuǎn)。 雙向槽：樅樹、T、雙L 優(yōu)點(diǎn)：可以長(zhǎng)時(shí)間反轉(zhuǎn)；

7、 缺點(diǎn)：較單向槽動(dòng)壓效應(yīng)弱，氣膜剛度小，抗外界擾動(dòng)能力 較弱。 推薦：優(yōu)先采用單向槽，特殊情況雙向槽。,單向槽與雙向槽的比較,正常間隙,間隙增大,間隙減小,氣膜剛度：氣膜開啟力的變化與膜厚變化的比值氣膜剛度越大，密封工作越穩(wěn)定。,工作原理,30,,,,,,,20,,10,0,1,2,3,4,5,膜厚 (mm),靜、動(dòng)壓組合剛度,,單純流體靜壓,,剛度(GN/m),非接觸密封流體靜壓與流體動(dòng)壓剛性,非接觸密封的熱量平衡

8、,,,0,,.1,,.2,,.3,,.4,,.5,,.6,,.7,,.8,,.9,W,,,,,,,,0,1,2,3,4,5,6,,,,,,,,,,,,,膜厚 mm,,,,,,,,密封溫度低于環(huán)境溫度,密封溫度高于環(huán)境溫度,氣體膨脹熱量散發(fā),氣體粘性剪切產(chǎn)生熱量,干氣密封綜合性能分析軟件 -功能,,,壓力、溫度、轉(zhuǎn)速、氣體組份、材料、槽形、、密封幾何形狀,輸入,,輸出,密封面間隙、泄漏量、摩擦、功率、溫升、氣膜穩(wěn)定性,干氣密封主要特征,干

9、氣密封特點(diǎn),允許最大軸向竄量通常為+ 3.0mm 允許最大徑向跳動(dòng)通常為+ 1.0mm 能在全壓下啟 / 停 極低的工藝氣泄漏 能承受速度和壓力的快速變化由于非接觸的特點(diǎn)，理論上密封壽命可以認(rèn)為沒有限制,低能量消耗 能耗低于1KW ?無磨損 干氣密封為非接觸密封（端面分離的間隙大約為3－5 µm） ?不需要密封油系統(tǒng) 無油污染 ?減少氣體泄漏,取消了

10、密封油系統(tǒng)減少了維修費(fèi)用節(jié)能防止了油系統(tǒng)的污染減少新機(jī)器的成本集裝式設(shè)計(jì)易安裝，保護(hù)關(guān)鍵密封組件,Filter unit,Filter unit,Discharge or a higher stage of thecompressormax.100°C,密封氣－來源,壓縮機(jī)出口氣體壓縮機(jī)段間氣體外部氣體,密封氣－質(zhì)量,密封氣過濾 – 小于 3um(過濾)溫度應(yīng)至少高于露點(diǎn)溫度10℃以上( 保溫 /

11、蒸汽伴熱 或 電加熱)密封氣無液( 凝聚式或Knockout 預(yù)處理過濾器 ),密封氣－控制,防止未過濾的氣體進(jìn)入密封腔保持與平衡管的壓差在 0.3 bar g 以上。( 壓力控制 )保持機(jī)內(nèi)迷宮間隙最大時(shí)最小氣流速度為 5 m/s。( 流量控制 )壓力與流量的組合控制 ( 壓力控制 + 流量控制 ),密封氣 – 壓力控制,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,

12、,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,取自壓縮機(jī)平衡管,取自密封氣進(jìn)氣管,,,差壓遠(yuǎn)傳,,,,,,P 平衡,差壓控制器 - DCS,P 密封,P 密封,P 密封 > P 平衡,壓差△p = P 密封 - P 平衡 = 0.3 Barg (最小),差壓控制閥,,,,,,PI-1,,,,,FI-2,,,FI-1,,流量計(jì)(可選),從過濾器來的密封

13、氣,密封氣 – 流量控制,P 吸氣 : 20 barg，40 ℃P 排氣 : 40 barg，70 ℃P 平衡 : 20 bargP 密封 : 20.3 barg，70 ℃FI-1&FI-2 處流量= 一級(jí)密封泄漏量 ( @20.3 barg&70 ℃) + 通過壓縮機(jī)迷宮的泄漏量 ( @ 20.3 barg ( 0.3 bar 壓差) & 70 ℃，9000 rpm ),,,,,,

14、,,,,,,P 平衡,P 密封,P 密封,P 密封 > P 平衡,FI-2,,,FI-1,,,,P 吸氣,P 排氣,9000 rpm,,,,,,,,,密封氣 – 流量控制,保持充足的密封氣流量。 保持正壓以防壓縮機(jī)腔體內(nèi)未過濾的 工藝氣體流向密封腔,,,,,,,,,,,P 平衡,P 密封,P 密封,P 密封 > P 平衡,FI-2,,,FI-1,,,,P 吸氣,P 排氣,,,,,,,,,必須保持足夠的密保持充足的密

15、封氣流量。 保持正壓以防壓縮機(jī)腔體內(nèi)未過濾的 工藝氣體流向密封腔 封氣壓力，確保壓縮機(jī)工作時(shí)通過最小間隙處向機(jī)內(nèi)的平均氣流速度不小于 5m/s，以防止工藝氣向外的擴(kuò)散。,密封氣 – 壓力 & 流量控制,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,取自壓縮機(jī)平衡管

16、,取自密封氣進(jìn)氣管,,,差壓遠(yuǎn)傳,,,,,,P 平衡,差壓調(diào)節(jié)器 - DCS,P 密封,P 密封,P 密封> P 平衡,△p = P 密封- P 平衡 = 0.5 to 0.7 Barg,差壓調(diào)節(jié)閥,,,,,,PI-1,,,,,FI-2,,FI-1,,,,,,,,,流量調(diào)節(jié)閥,密封氣 – 監(jiān)測(cè),流量顯示 監(jiān)測(cè)密封氣流量 試車過程中可以采用差壓報(bào)警（低報(bào)） 當(dāng)密封氣壓力降低時(shí)報(bào)

17、警差壓報(bào)警（高報(bào)） 監(jiān)測(cè)密封氣過濾器或凝聚式預(yù)處理過濾器可選壓力顯示－ 密封氣供氣壓力 & PDCV后壓力溫度顯示－ 密封氣溫度,一級(jí)泄漏 / 放空,在所有工況下，包括密封失效，以一種安全和可接受的方式來處理密封氣的泄漏。保持高于火炬線的正壓力。防止從火炬線來的反壓。監(jiān)測(cè)一級(jí)密封的運(yùn)行狀態(tài)。在密封失效時(shí)產(chǎn)生停車信號(hào)。,一級(jí)泄漏 / 放空,,,,,,PI-5,,,,,,,,,,FI-4,,,,,,,,,,

18、到火炬,P 火炬,,,,,,PI-6,,,,,,,,,FI-5,,,,,,,,,,,,,,,,,,,PT-2,,,,,,,,,,,PT-1,,,,,,高高聯(lián)鎖,L,H,L,高報(bào),P 泄漏,P 泄漏,高高聯(lián)鎖,高報(bào),RO,RO,P 泄漏 > P 火炬,一級(jí)泄漏到火炬FI-4 & 5, 一級(jí)密封泄漏量RO- 在排放線產(chǎn)生背壓PI-5 & 6, 壓力顯示，監(jiān)測(cè)一級(jí)泄漏壓力,PT-1 &2，壓力遠(yuǎn)傳，提供

19、4 ～ 20 mA 信號(hào)到 DCS.泄漏高報(bào)警泄漏高高報(bào)，壓縮機(jī)聯(lián)鎖,,H,H,H,一級(jí)泄漏控制,,,,,,PI-5,,,,,,,,,,FI-4,,,,,,,,,,到火炬,,,,,,PT-1,,,,,,H,L,P 泄漏,高高聯(lián)鎖,高報(bào),RO,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,限流孔板：根據(jù)正常泄漏量確定孔板尺寸當(dāng)泄漏量快速增長(zhǎng)時(shí)產(chǎn)生背壓,,流量計(jì)：測(cè)量正常流量監(jiān)測(cè)密封流量 流量高 / 低報(bào)警,,止回閥：防止反壓 確

20、保流動(dòng)方向,,壓力遠(yuǎn)傳：密封泄漏較大時(shí)高報(bào) 密封失效時(shí)高高報(bào)聯(lián)鎖,,緩沖氣系統(tǒng),提供工藝氣與環(huán)境之間的有效隔離帶中間迷宮的串聯(lián)布置方式采用降低一級(jí)密封的泄漏濃度緩沖氣應(yīng)為惰性氣體 （ 通常為氮?dú)猓┚彌_氣源必須可靠緩沖氣質(zhì)量應(yīng)與密封氣一樣緩沖氣含氧濃度應(yīng)小于10％,緩沖氣 – 系統(tǒng) （帶中間迷宮的串聯(lián)）,,,,,,PI,,,,,,FI,,,,,,,,H,L,P 緩沖,FI, 二級(jí)密封緩沖氣流量PI, 緩沖氣壓力顯示

21、,,二次放空,,,,,,,,工廠氮?dú)?氮?dú)膺^濾器,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,P 火炬,,,,,,PI,,,,,,,,,FI-5,,,,,,,,,,,P 泄漏,RO,P 泄漏 > P 火炬,P 緩沖 > P 泄漏 > P 火炬,示例:P 火炬: 1 bargP 泄漏 : 1.2 bargP 緩沖: 氣量應(yīng)充足，保持迷宮處 5m/s的氣流速度FI 流量= 二級(jí)密封泄漏量+ 通過中間迷宮的

22、泄漏量 ( 基于 5m/s),流量控制,,,,二次放空,,,,,,PI,,,,,,FI,,,,,,,,H,L,P 緩沖,,二次放空,,,,,,,,工廠氮?dú)?氮?dú)膺^濾器,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,密封的外泄漏氣應(yīng)通過管道引至安全區(qū)域。采用氮?dú)庾骶彌_氣，外側(cè)密封泄漏氣的二次放空是安全的。采用不帶二級(jí)緩沖氣進(jìn)氣的串聯(lián)密封，二次放空中可能含有可燃?xì)怏w?？赏扑]采用可燃?xì)怏w探測(cè)器。,隔離氣系統(tǒng),,,,,,,