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离心压缩机干气密封原理及类型

近年来，随着人们安全、环保意识的提高，对石油化工及煤化工等能源行业的生产运行提出了更高的要求 。据不完全统计，在炼油化工、煤化工、制药等行业的生产装置中，因旋转机械的轴封泄漏引起的安全、环保事故占了非常大的比例，严重影响生产装置长周期、稳定、安全生产运行 。因此，解决旋转机械轴封泄漏问题，特别是大型机组轴封向实现无泄漏、无污染、长寿命及运维费用低发展，已成为业内重要的共识和急需解决的问题 。
然而在生产运行中，因干气密封控制系统的设计、选型及运行使用不到位，引起的干气密封泄漏、失效等故障屡见不鲜 。因此依据生产装置的工艺操作工况及机组的运行情况，设计出一套可靠、合适的干气密封控制系统，对确保机组的长周期、稳定、安全生产运行起着举足轻重的作用 。
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 。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 。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 。
干气密封工作原理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 。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 。
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 。正常工况下，全部或大部分负荷由主密封承担，而二级备用密封不承受或承受小部分的负荷和压力降 。泄漏的主密封工艺气被引入火炬系统燃烧，泄漏的极少量的工艺气通过二级密封由二级放空引入安全地带排放 。当主密封失效时，二级备用密封起到辅助安全密封的作用，确保工艺气不大量外漏 。
3、带中间迷宫的串联式密封
它的结构特点为在串联式密封的两级之间加入迷宫密封结构 。其中一级主密封气为工艺气，中压N2为开停机辅助气；二级密封和中间迷宫间、隔离气都使用氮气 。当一级主密封失效时，二级密封起到辅助安全阻封和密封作用 。适用于易燃、易爆、危险性大、不允许泄漏到大气中、也不允许阻封气进入到机内的工况 。如氢气压缩机、CO压缩机、乙烯、丙烯压缩机等 。
4、双端面密封
双端面密封适用于没有火炬条件,不允使工艺气泄漏到大气中，但允使阻封气进入机内的工况 。其结构布置相当于面对面布置两套单端面密封,有时两个密封共用一个动环 。一般采用氮气作为阻塞气体，控制阻密封气（N2）的压力始终维持在比工艺气体压力高于0.2～0.3MPa。
文章来源：化工活动之家
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