干气密封工作原理
()概述
干气密封种新型非接触式轴封中螺旋槽密封典型数年研究美国约翰·克兰公司率先推出干气密封产品投入工业干气密封属非接触式密封基受PV值限制干气密封特适合作高速高压条件型离心压缩机轴封干气密封出现密封技术次革命气体密封难题解决会受密封润滑油限制需气体控制系统油膜密封油系统简单
浮环密封相干气密封优点:
l 省密封油系统驱动密封油系统运转附加功率负荷
l 减少计划外维修费生产停车
l 避免工艺气体油污染性
l 密封气体泄漏量
l 维护费低济实性
l 密封驱动功率消耗
l 密封寿命长运行
(二)干气密封工作原理
机械密封相干气密封结构方面基相区干气密封密封环面加工均匀分布浅槽干气密封非接触状态运行浅槽运转时产生流体动压效应密封面分开
干气密封端面槽形分单旋双旋两类
单旋槽型单旋转机组求旋产生开启力反转产生负开启力导致密封损坏相双旋槽型形成更开启力气膜刚度产生更高稳定性更防止端面接触低转速较振动目前压缩机组常见种:
双旋槽型旋求正反转皆机组反转会造成密封损坏范围较单旋槽宽稳定性抗干扰力较单旋差常见种:
通干气密封种槽型反复试验研究终确认样工作参数螺旋线设计槽型具气膜刚度时仅较泄漏量具刚漏面介绍种槽型
图示典型干气密封螺旋槽端面示意图密封面加工定数量螺旋槽深度10微米密封运转时密封气体周吸入螺旋槽径分量外径中心(低压侧)流动密封坝限制气体流低压侧气体着螺旋槽截面形状变化压缩槽根部形成局部高压区端面分开3微米形成定厚度气膜厚度气膜气膜作力形成开启力弹簧力介质作力形成闭合力达衡密封实现非接触运转干气密封密封面间形成气膜具定正刚度保证密封运转稳定性获必流体动压效应动压槽必须开高压侧
图示螺旋槽干气密封作力图图出气膜刚度保证密封运转稳定性正常情况密封闭合力等开启力受外干扰(工艺操作波动)气膜厚度变端面间压力会升高时开启力FO闭合力FC端面间隙动加直衡止
反密封受干扰气膜厚度增端面间压力会降低时闭合力FC开启力FO端面间隙动减密封会快达新衡状态设计范围外干扰消密封总恢复设计工作间隙干气密封具调节功保证运行稳定衡量密封稳定性指标密封产生气膜刚度气膜刚度气膜作力变化气膜厚度变化气膜刚度越表明密封抗干扰力越强密封运行越稳定
(三)干气密封典型结构
工况条件采干气密封总体结构形式实际应中干气密封面四种结构形式:
1单端面密封
单端面密封属危险性气体允少量介质气体泄漏气环境中场合密封气体工艺气身国引进机组中二氧化碳压缩机种类型
2串联密封(9)
串联式干气密封种操作性较高密封结构典型应允许少量介质气体泄漏气中工况石油化工企业引进机组中较
套串联式干气密封作两套更套干气密封相方首尾相连单端面结构相密封气体工艺气身通常情况采两级结构第级(密封)密封承担全部负荷外级作备密封承受压力降通密封泄漏出工艺气体引入火炬燃烧剩余极少量未燃烧工艺气通二级密封漏出引入安全带排放密封失效时第二级密封起辅助安全密封作保证工艺介质量气泄漏压力高场合需采三级串联式密封中前两级密封分担总负荷第三级作备密封阻塞密封
3中间带迷宫串联密封
果工艺介质允许泄漏气中允许缓气泄漏工艺介质中工况时串联结构两级密封间加迷宫密封易燃易爆危险性介质气体做完全外漏H2压缩机H2S含量较高天然气压缩机乙烯丙烯压缩机等
该结构气体工艺气身外需引路氮气作第二级密封气体通密封泄漏出工艺气体氮气全部引入火炬燃烧通二级密封漏入气全部氮气密封失效时第二级密封样起辅助安全密封作该结构相较复杂性高目前引进设备中逐渐增趋势
4双端面密封
双端面密封相面面布置两套单端面密封时两密封动环适没火炬条件允许少量缓气进入工艺介质中情况两组密封间通入氮气作阻塞气体成性阻塞密封系统控制氮气压力始终维持工艺气体压力稍高(02~03MPa)水样气体泄漏方总着工艺介质气体气保证工艺气体会气泄漏双端面密封结构毒易燃易爆气体污染外界食品加工医药加工程
(四)干气密封设计简述
干气密封然工作时端面非接触开停车时会短暂接触求配材料耐磨性干气密封摩擦付材料硬环般采低膨胀系数高弹性模量抗拉强度热导率硬度材料SiC硬质合金软环浸漬石墨(动环静环)
干气密封运转稳定性性取决密封面气膜刚度工艺参数螺旋槽结构参数密封性影响体现气膜刚度影响气膜刚度越密封稳定性越考虑气膜刚度时考虑密封泄漏量密封应具刚漏物理意义密封具较刚度具较泄漏量具刚漏较气膜刚度干气密封保证密封长周期稳定理想运行
影响气膜刚度螺旋槽结构参数槽深螺旋角槽数槽宽堰宽槽长坝长等需专软件进行优化设计影响气膜刚度工艺参数类:
1. 缓气粘度
密封气粘度气膜刚度影响较粘度越动压效应越强气膜刚度越
2. 密封气温度
温度气体粘度样温度越高粘度越气膜刚度越
3. 密封转速
转速越高动压效应越强气膜刚度越理想状态(考虑密封加工精度安装精度影响)干气密封转速越高稳定性越受机械密封PV值限制干气密封特适合高速运转
4. 密封端面直径
转速密封直径越线速度越高气膜刚度越
5. 缓气压力
缓气压力气膜刚度影响较般说压力越高气膜刚度略增
二加氢循环氢BCL407A压缩机组干气密封系统操作规程
()流程说明:
1. 级密封气流程说明:
正常运行时采压缩机出口气(105MPaA 80 ℃30μ)作级密封气气源该气源G1法兰端口进入密封系统通F1F3(F2F4)滤器滤然通PDV2882气动薄膜调节阀阀压力调整压缩机衡压力高02MPa左右然分通限流孔板SO8SO7进入高低压端级密封腔体
压缩机开停车时采液新氢(105MPaA80 ℃ 30μ)作级密封气时气源采16MPa氮气(时压缩机衡压力高15MPa)作级密封气时气源流程…
级密封气作防止压缩机洁净气体污染级密封端面时伴着压缩机高速旋转通级密封端面螺旋槽泵送级密封放火炬腔体密封端面间形成气膜端面起润滑冷等作该气体绝部分通压缩机轴端迷宫进入机极少部分通级密封端面进入级密封放火炬腔体
2二级密封气置隔离气流程说明:
采常温06MPaG低压氮气作二级密封气置隔离气气源该气源G2法兰端口进入系统滤器F5(F6)滤分进入高低压端二级密封腔置隔离密封腔:
1) 通孔板组件S03限流减压进入低压端二级密封腔
2) 通孔板组件S04限流减压进入高压端二级密封腔
二级密封气作阻止级密封端面泄漏少量介质气体进入二级密封端面保证二级密封安全运行部分气体级密封端面泄漏少量介质气通级密封放火炬腔体进入放火炬线少部分气体通二级密封端面进入二级密封放空腔体部分置隔离气高点放空
3) 通孔板组件S01限流减压进入低压端置隔离密封腔
4) 通孔板组件S02限流减压进入高压端置隔离密封腔
置隔离气作保证二级密封端面受压缩机轴承润滑油气污染该气体部分二级密封端面泄漏少部分氮气高点放空部分通置密封梳齿呼吸帽放空
3放火炬线流程说明:
进入二级密封腔体部分氮气应级密封端面泄漏少量介质气体混合分通B1′B2′法兰端口进入高低压端密封放火炬系统然FT2881G3 FT2882G4进入现场放火炬线
(二)操作规程:
干气密封系统安装密封体安装前应G1G2法兰端口处接洁净仪表风低压氮气连续吹扫4~6时直细纱漂白布贴出口吹扫5分钟眼仔细观察确灰尘油污水分等杂质合格吹扫干净关闭阀门处命状态
1开系统常开取压阀投现场压力表变送器等
2油运开始前少十分钟请投入置隔离气次开V8V9(V10V11)S01S02音速孔板组件游阀门投入置隔离气样油运停止十分钟回油线确油流动方切断置隔离气
3压缩机进工艺气做气密试验前应首先投入级密封气 次开V6V5V2V1(V4V3)阀投入级密封气源中控室控制系统PDICA2882设定02MPa现场观察压力表PI2882读数应衡压力高出02MPa压缩机停运机气体排净方关闭级密封进气
4级密封气投开通放火炬高点放空线然投入二级密封气分开V14V18 V15V19阀开通级密封排放腔体放火炬线开SO3SO4孔板组件游阀门投入高低压端二级密封进气
5中控室控制系统设定FIA28812882高低压端级密封排放线流量限报警值压力开关(三取二)高限报警联锁值 PDIA2881级密封滤器差压限报警值PDICA2882级密封气衡差压限报警值等启车条件联锁停车条件设置等(见报警联锁条件逻辑图)
(三)报警处理措施:
1 开车二级密封进气稳定火炬线流量FIA28812882中流量值出现限报警表明级密封泄露量持续出现限报警导致应压力开关(三取二)出现高限报警表明应端级密封损坏应联锁停车出现限报警表明二级密封泄漏量
2PDICA2882≤008MPa表明级密封进气压力偏低应时查找原补充气源压力保证密封安全运行
4F5(F6)滤器表头指针处红色区域表明滤器滤芯出现堵塞需更换滤芯样PDT2881差压变送器显示值≥60KPa(中控室DCS报警)时表明F1F3(F2F4)滤器滤芯出现堵塞需更换滤芯
(四)注意事项:
1 油运开始前少十分钟投入置隔离气样油运停止少十分钟回油线确油流动方切断置隔离气油运开始置隔离气停止否会密封造成损坏
2 压缩机组投入气体前必须首先投入级密封气防机未滤气体窜出污染级密封端面压缩机停运机气体排净方关闭级密封进气
3 投滤器时应先缓慢开滤器游球阀缓慢开游球阀防滤器游球阀开快滤器滤芯造成瞬间压力击损坏正常工作状态滤器滤芯工作周期长年
4 更换滤器滤芯时应先缓慢开备滤器游球阀投备滤器然关闭需更换滤芯滤器游球阀进行滤芯更换(级密封气源滤F1~F4滤器更换滤芯前须开底部阀门泄掉滤器腔体压力然松开终端活接头方卸外壳更换滤芯)
5 开车前FIA28812882显示值>45Nm3hPDICA2882显示值>008MPa条件满足情况允许压缩机启动
6 压缩机准备停车时应快级密封气源切换105MPaG新氢压缩机停车应时机压力卸掉防止出现机压力级密封气压力造成气体倒灌污染密封情况
7 定期开P1P2处置密封导凝阀察油污排放保证密封安全运行
8 天少密封系统装置进行两次巡回检查重点检查级密封气气源压力二级密封气置隔离气气源压力否稳定符合求滤器否出现堵塞转子流量计指示值否稳定差压变送器指示值否超限报警等
9 螺旋槽干气密封单旋转应定避免反旋转时应避免1000米RPM低速长时间运转两种情况均损坏密封
10 时监控密封泄漏量变化情况泄漏量变化直接反映出干气密封运行状态引起泄漏量变化素工艺气波动轴窜喘振压力温度速度变化等持续升认密封运行正常泄漏量出现断升趋势预示着干气密封出现障
三紧急停车时干气密封处理:
机组紧急停车时机组出口压力迅速系统压力衡法产生密封气压差导致干气密封级密封气气源缺失导致密封端面污染继损坏干气密封
1增设增压泵提高次密封气机体介质气压差然较措施需较投资(增压泵需进口价格约35万元民币)况增压泵常会产生障镇海炼化加氢裂化装置循环氢压缩机干气密封增压泵没坏次紧急停车干气密封没发生损坏目前止没没设增压泵损坏干气密封家讨没增加
2机房18MPa氮气线改成30MPa氮气线作机组泄压适压力次密封气时改氮气
3操作员保证高08mpamin速度泄压建议设计泄压阀门附线装增设块压力表便操作工直观掌握卸压速度
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