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离心压缩机干气密封原理及类型

来源:郑州天顺食品添加剂有限公司 发布时间:2022-09-07 23:27:25 关注: 0 次
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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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