干气密封在甲醇合成压缩机中的应用

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为了更好的解决密封问题，干气密封技术于上世纪 70年代由英国约翰克兰公司推出。干气密封的结构和普通泵用的机械密封基本相同，也有静环、动环、弹簧和辅助密封圈等，不同的是干气密封的密封端面间存在着气膜而不是液膜，所 以干气密封也可称为气体机械密封。在国外称为 Dry Gas seal，意思是无液体润滑的气体密封，或简称为干式密封。

1干气密封系统的结构于气密封系统的结构是由以下部分组成的。-般来讲，典型的干气密封结构包含有静环、动环组件 (旋转环)、副密封 O形圈、静密封、弹簧和弹簧座(腔体)等零部件。静环位于不锈钢弹簧座内，用副密封 0形圈密封。弹簧在密封无负荷状态下使静环与固定在转子上的动环组件配合，如图 1所示。

静环(碳)动环组件(硬质合盒)轴套(弹簧座(不镑钢)弹簧推环(不锈I《)0形圈( )(PTFE) (不锈眚)图 1静环与固定在转子上的动环组件配合在动环组件和静环配合表面处的气体径 向密封有其先进独特的方法。静环配合的表面非常平而且光洁，但是动环组件配合的表面则有很多螺旋槽，配合表面平面度和光洁度很高，动环组件配合表面上有-系列的螺旋槽，动环组件螺旋槽旋向如图2。

图2动环组件螺旋槽旋向示意图2干气密封的典型结构2.1单端面干气密封单端干气密封-般在空气、氮气、二氧化碳机组中使用，用于密封失效时允许少量介质气泄漏到大气中的诚。

2.2双端面密封双端面密封必须允许微量氮气进入进组，主要用于压力不高的有毒、易燃、易爆气体，适用于机组入口负压或者压力较低的情况。

2-3 串联密封串联密要中要适用于允许少量介质气泄漏到大气中的诚，- 般只在改造机组中应用，压力比较高。

2.4带中间迷宫的串联密封带中间迷宫的串联密封的结构复杂，但是其可靠性比较高，目前在中高压的离心压缩机轴封中已成为标准配置。该密封结构用于易燃、易爆、危险性大的介质气体∩以做到工艺介质不会泄漏到大气中，引入的外来气源也不泄漏到工艺介质中。-般用在循环氢压缩机、天然气压缩机、乙烯、丙烯、氨压缩机，合成气压缩机等。

3干气密封的原理随着干气密封动环的转动，内泵送将气体送入螺旋槽的根部，那么密封坝就是在根部以外的-段无槽区。密封坝的作用是加大气体流动的阻力，使气体膜压力增加。在密封坝的内侧有着很多的螺旋槽，但它们是反向的。这些反向螺旋槽能够起到加大开启静环与动环组件的能力的作用。在反向螺旋槽的内侧同样有-段密封坝；静环与动环组件由于动、静环配合表面间的压力脱离，留有-个约为 3m的间隙。如果气体膜的开启压力等于由气体压力和弹簧力产生的闭合压力的时候，便会产生稳定的平衡问隙。

如图 3所示，气体压力和弹簧力形成闭合力 Fc，端面间的压力分布对端面面积积分形成开启力 F0。-般在平衡条件下的时候，FcFo，运行间隙大约为 3 m。但是假如受到干扰密封间隙减小，端面的压力就会随之升高，这时，Fc

·181·工艺与设备 慢黼 国黄旆 2013年 8月萆力气体嚣五力 正常运襄 气膜三々，币图3 气体压力和弹簧力形成闭合力 Fc示意图4 干气密封的主要特征与优点4.1干气密封的主要特征干气密封的特征主要有以下五个：①允许最大的轴向窜量为正负2.5～3mm、最大径向跳动为正负 O.4 0.6mm；②干气密封能够在全压下启动，停车，具有极低的工艺气泄漏；③干气密封能够承受速度和压力的快速变化；④由于其非接触运行，使用寿命比较高；⑤集装式设计易安装，保护关键密封组件。

4.2干气密封的优点干气密封系统具有很多其它密封系统不具备的优点，其省去了密封油系统及用于驱动密封油系统运转的附加功率负载，大大减少了计划外维修费用和生产停车及油品的贮藏。而且能够避免工艺气体以及润滑油被油污染的可能性，而且密封气体泄漏量小，对工况变化适应能力强。在进行干气密封维护的时候，其维护费用相对较低，具有经济实用的特点。另外，干气密封驱动功率小，但是密封使用寿命长，运行稳定可靠。

5 干气密封的控制系统5.1控制系统的作用控制系统能够为密封提供干燥、干净的气源，并且时刻监测密封的使用情况。

5.2干气控制系统流程基本单元干气控制系统流程基本单元如下：-级密封气(工艺气)，气源-过滤单元-调压-送入密封腔；二级密封气，隔离气 (氮气)稳定气源-过滤单元-调压-监测压力、流量-送入密封腔；-级泄漏气(氮气与工艺气混合气体)从机组引出-监测压力、流量-送入火炬 (或者安全排放)。

6干气密封在甲醇合成压缩机中的应用6.1密封安装干气密封的现巢装-般放在压缩机在现痴试后，机组安装及机械性能没有问题后再进行干气密封的安装：同时，要旧能满足干气密封装入后现场气源不间断，可以对干气密封进行气密试验及相关负荷试验。在进行密封安装时，由于其装配关系复杂，清洁程度要求高等，非专业厂家不可随意分解。在运输，安装，拆卸的时候均需要定位板。另外，由于其对腔体与轴的相对位置关系要求高，需提前确认相关尺寸，必要时加垫片调整。安装时需保持转子与机壳的同轴度，同时需将转子周向、径向固定。-般先安装推力盘端，可保证另-端密封安装位置准确。对于密封腔及各进出气管的清洁度要高于油管的要求，不可用黄油润滑，应采用专用硅脂。密封装入机组取下定位板后，转子轴向位移不可超过 2mm。

· 182·6.2 系统安装现场所有与干气密封控制系统连接的所有新配管路材料应全部为不锈钢。焊接应采用氩桓，焊接前对所有的切口要进行打磨，并且焊接时管道内充氩保护。对与现场公用工程连接的管路配管时，必须考虑增加低点排凝阀门，并且在靠近控制系统处增加切断阀和就地压力表，方便操作。所有新配管路可以在现场无干涉拆下，方便进行管路处理。配管结束后，建议应对新配管路按照先酸洗、后高压蒸汽吹扫，最后风吹干的顺序进行处理，保证用白布拖拉管道内壁无任何杂质，污点。所有新配管路必须保证单独断开吹扫干净后，方可与密封控制系统法兰对接。吹扫气体必须干净、干燥，气体清洁度不低于 10I.Lm，每根管道的反复吹扫时间不低于 2h。配管结束后，建议对新配的工艺气以及高压管线进行打压以及探伤处理7 干气密封的操作及维护干气密封的投用原则：(1)开机：先投用干气密封控制系统，然后再投机组润滑油系统。其中密封控制系统先投用-级密封气，在投用二级密封气、最后隔离气的顺序。

(2)停机：先停机组润滑油系统，约 20min后先停隔离气，后停二级缓冲气，最后停-级缓冲气。其中如果机壳内带压，则-级、二级缓冲气都不可以关闭直至机内无压。

在进行安装和维护的时候，禁止机组反转，因为密封的流体动压槽为单向螺旋槽。氮气源不可以中断，否则密封会损坏。确保-级缓冲气流量的稳定。维持-级缓冲气的稳定和不问断是干气密封正常运行的基本条件。随时监控-级缓冲气泄漏量的变化情况。泄漏量的变化直接反映出干气密封的运行状态。引起泄漏量变化的因素很多，如工艺气的波动、轴窜、喘振、压力、温度和速度的变化等。只要不持续上升，则认为密封运行正常；但如泄漏量出现不断上升的趋势，则预示着干气密封出现了故障。

过滤器压差达到报警值时应及时切换过滤器，并更换滤芯。压缩机开机时暖机转速不低于 lO00fmin，并且旧能缩短暖机时间。

对于串联式和单端面结构要求压缩机带压开车，具体压力比开车氮气压力低 3～5bar左右。

8结束语本文介绍了干气密封系统的结构和特点，并且介绍了干气密封在甲醇合成压缩机中的应用，突出了干气密封的优点。干气密封提高了密封工作的工作质量和工作效率，应该不断得到推广。