干气密封培训

一、机械密封及基本原理主要应用于离心泵上的典型液体密封，和压缩机关系不大。相关的参数：被密封介质特性介质温度、压力轴大小、转速安装空间等密封面液膜厚度和泄漏量成三次方关系二、干气密封结构原理及螺旋槽原理1、主要组成部分：*上图为动环非防护式设计转动件：动环、轴套、压紧套等动环：碳化硅、碳化钨。两者区别：相对来说，碳化硅化学性质更稳定、适用于腐蚀介质，且导热系数高、膨胀系数小、在高温下性能波动不大，易碎怕磕碰。较多使用。轴套：金属。常见的为12Cr13不锈钢。压紧套：金属。和轴套通过紧固件固定。波纹带（调心环）：定心用。保证密封轴套安装后高速旋转时和压缩机主轴的同心度。静止件：静环、腔体、弹簧座、推环、弹簧、各种密封圈（也叫副密封）等静环：大部分为石墨，在高压密封T28-EXP上有用碳化硅。弹簧：哈氏合金。其他静止金属件一般都为12Cr13不锈钢。密封圈：非金属。波纹带2、动环/轴套和主轴的固定方式一般不希望轴套和主轴有过盈，即为间隙配合。通过在主轴上添加防转销钉、或通过键/销钉固定压紧环、或者直接使用锁紧螺母轴向压紧等三种方式来保证动环/轴套和压缩机转子之间无周向相对位移。销钉、防护式设计销钉、轴向固定压紧环3、螺旋槽形式性能：螺旋槽提升密封气压力的能力是有限的，跟密封气介质的分子量、机组转速等有关（与压缩机类似）。一般约为30Kpa左右。双向螺旋槽两者的区别以及如何选用：从机组发生故障的时机来判断使用哪种螺旋槽：正常运行易出现还是开、停车时易出现故障双向槽仅是为了防止机组反转导致密封损坏而采用的一种预防措施。也就是说：虽然双向槽能适应双向旋转，但是气体提升能力绝对小于单向槽（约70%）。所以对于小分子量、低转速的机组，不建议使用双向槽。如果机组正常工作时比较稳定、分子量较大；且有可能在开、停车过程中出现反转情况，就应该考虑双向槽。4、螺旋槽原理螺旋槽的特点螺旋槽深度2～4μm，有的达10μm。气膜厚度一般3μm；人的头发大约70μm。另：密封气经过密封面后温度会升高，最高温度在下部出口处出现。热量的来源：摩擦、搅拌和热传导。压差增加、温度降低。转速增加、温度升高。间隙增大，开启力会减小间隙减小，开启力会增大间隙增大或减小的原因：动环/轴套随压缩机转子轴向的蹿动，目前极限可达到±2.5mm（需确认？）卡滞（由于密封气污染、颗粒，或副密封环失效导致推环不能有效追随动环轴向移动的现象）。也就是说移动密封元件无法轴向自由移动，导致密封面分离，使密封失效。80%以上的密封失效是由卡滞引起的。污染的来源：工艺气、密封气源、润滑油50%CH化合物、工艺带液、润滑油10%管道密封气固体颗粒物4%工艺气中的氯化物2%工艺气中的水14%其他三、干气密封的选型及典型产品介绍TM02A型；双端面式。工艺介质不可直接排放大气，但运行密封气可进入工艺介质，如工艺气较脏。控制密封气比工艺气压力始终高2-3bar。TM02B型；单端面式。无毒、无害，如N2、CO2或空气TM02C型；串联式。允许少量工艺气泄露到大气。有两级密封气，一级密封气为主密封，起全部或大部分作用；二级为备用密封，一级密封失效时，二级密封起辅助安全作用。28AT-TM02型；带中间密宫密封的串联式干气密封28XP型；PTFE填充物28EXP型，聚合物支撑环上述几种密封区别：28AT和28XP、28XP-S、28EXP（后三者为高压密封）其根本区别在于副密封圈的形式上。为什么要这样设计？防止由于O型圈摩擦使密封卡滞消除快速泄压导致的O型圈爆裂问题防止O型圈化学腐蚀延长质保期隔离气密封为了防止润滑油气进入干气密封、同时防止工艺气进入轴承箱。目前有：后置迷宫密封、T82、T83、T93等形式。（后面3种属于碳环式密封）趋势：更低的隔离气消耗量、更低的磨损量和更高的可靠性。后置迷宫密封T82隔离密封T83隔离密封几种隔离密封比较迷宫密封和T93属于不接触密封；T82、T83为接触式密封，故存在磨损，且密封间隙基本保持不变（热胀原因？）。不能进油，否则加剧磨损，需更换碳环。一般控制两侧压差小于40Kpa。T93为浮动式碳环，静态时密封间隙较大，动态时由于热胀导致间隙减小。碳环与迷宫比较：碳环隔离氮气耗量更低、安装要求高；迷宫理论上无寿命期限。约翰克兰干气密封的典型产品28AT-TM02：普通的，最基本的形式28XP：相对前者，为高压密封28XP-s：更高的压力密封28EXP：更换副密封圈形式上述几种密封的比较型号极限压力极限温度线速度28AT125Bar-20—20020028Xp125Bar-140—35020028EXP125Bar200密封形式的选择主密封气的选择针对工艺气物性进行分析，是否能做为密封气。结焦、冷凝？压缩机工艺气是否允许含带少量密封气？密封气是否需要其他处理？增压等四、干气密封使用时的注意事项安装壳体、全部管线保证必要的清洁。压缩机密封区中分面涂密封胶要合适。（乐泰587；日本信越）检查壳体和轴的配气槽及定位台肩是否符合图纸要求。试卡板、试调整垫等、试锁螺母（用防咬合剂，道康宁P-74）、O型圈（用润滑剂，道康宁HP-300适用于氟橡胶、硅橡胶）检查旋向。保温伴热要求：当密封气在工作压力或温度条件下会出现冷凝时，需考虑保温伴热。一般要求过热度不小于20度。常见有电或蒸汽两种方式：电伴热控制方便但效果较差；蒸汽伴热见效快但不便控制温度，具体方式需与密封厂家或设计院确认，与业主现场条件也有关系。运行密封气源的要求：干净、干燥、工作压力和温度条件下不碳化、不冷凝。密封气压力要求：保证主密封面上、下游有正压差。开车时，先投用隔离气，再供油；停机则反之。为防止缸体内工艺气反窜，机组进气前应投用一级密封气。且一级密封气压力应高于排气压力，防止反压。盘车与暖机：对密封危害最大的是低速连续盘车。有带压和不带压两种之分：带压，动静环之间有条件形成气膜，对转速及时间无要求。不带压，推荐采取脉冲式盘车。（以下仅一家之言）单向：＞2.3rpm，可连续运行1000h；＜1rpm，仅1h。双向：＞3.7rpm，可连续运行1000h；＜2.5rpm，仅1h。以上参数必须和密封厂家确认，并在技术协议中落实。其余注意事项：反转反压污染静态开启压力：转速为0时，约7bar的压差可使动静环开启。开启速度：压差为0时，约0.6m/s的线速度可使动静环开启。五、干气密封典型控制系统主要实现的功能：对密封气进行过滤（小于3μm），除去颗粒、液体等。对密封气进行控制，以满足密封气的压力、流量等要求。通过检测密封气和排气的压力、流量等参数，来判断密封运行状态。控制隔离气，阻止润滑油气进入干气密封，并防止介质工艺气外漏。1、一级密封气控制压力/压差控制流量控制机组运行状态稳定，无太多工况变化；平衡气管压力恒定，设定密封气压力后，仅通过控制当前密封气流量即可建立起密封气与二次平衡气压差。压力/压差+流量控制控制压差（密封气与二次平衡气、平衡气与排气）的同时，通过流量计、节流阀（针阀或孔板）控制密封气流量。两者可同时作用。主要目的：控制与二次平衡气压差，是为了实现主密封气向二次平衡气之间梳齿密封处气体流速（约5～8m/s），从而保证工艺介质气不外露。需要知道临近主密封气处压缩机轴端密封相关参数。注意：腔体密封孔径、配气槽等结构尺寸。控制与排气压差，是为了防止火炬气倒灌，造成静环卡滞。2、一级泄露气/放空控制检测泄露气压力与主密封气压差，来监测一级密封的运行状态。泄露气限流孔板前后压差，可设置压差高时三取二连锁。（泄漏量增大，导致孔板前压力升高）泄露气流量计检测排气量，可设置流量高报、高高报。（排气量增大，一级密封可能失效）3、二级密封气控制4、隔离气控制隔离气一般为氮气。一般控制隔离气压力，保证润滑油气不进入干气密封区域。5、增压系统开停机时，无合适气体用作密封气源时，需考虑使用增压泵系统。动力源为仪表风，原理类似活塞压缩机。处理量非常小，仅满足开停机时的使用。加压后的工艺气经过过滤后，作为密封气进入系统。6、几种典型的密封P&ID图双端面密封带中间迷宫的串联密封入口压力低的带中间迷宫的串联密封常见的报警或联锁过滤器前后压差高，一般40Kpa左右。一级密封气量低，可通过阀门调节。一级密封气与平衡气管压差低。平衡气管与火炬压差低，低低报联锁。一级排气孔板前后压差高，高高报联锁。一级排气流量高，高高报（一级密封损坏）；低报（二级密封损坏）二级密封气/隔离气压力低，流量低。说明：以上非全部干气密封系统均会采用，具体看当前系统具体要求该参数是否有监测。