气化密闭在空压机作业时的运用

为了防止旋转环轴向移动，结构中设有挡套。剖分环和卡套与轴套一起旋转，并保证轴套能承受轴向推力。旋转环由硬质合金（碳化钨或碳化硅）制作，不旋转环大多数为碳环。不旋转环在弹簧力的作用下，与旋转环的密封面贴合在一起。工作时，密封面保持有稳定的非接触面气膜。

传统的机械密封使用油液密封，由于要控制发热，密封面做得很窄；与此相反，干气密封使用低粘度的气体，为了获得稳定的非接触面气膜，采用宽密封面。这是干气密封的特点之一。

一个密封型式一个干气密封也能抑制被密封气体的泄漏，结构简单，但是由于通过密封面的气体是原样不变地向大气侧泄漏，所以多用于那些允许向大气侧排放气体的使用工况。如空气、二氧化碳、氮气等使用介质的压缩机上。

两个串联密封型式两个干气密封串联布置型式，**级密封气体（被密封气体侧）的尾流与大气排放口相联接，该级的密封起到承受气体压力的全部负荷，而第二级密封（大气侧密封）几乎不承受压力降。**级主密封使用的干气是工艺气，第二级密封使用的干气主要是以氮气为主，通过主密封泄漏出的工艺气体被引入火炬，而极少量的工艺气体与第二级密封处的氮气泄漏，主要通过现场放空管线排放。当**级密封（主密封）失效时，第二级密封可起到后备的安全密封作用，保证工艺介质不大量向大气泄漏。同时，对于单级密封无法达到密封压力要求时，串联式密封布置可控制二级密封压力为其一级密封压力的一半，起到分压作用。

对工况中既不允许工艺气泄漏到大气中，又不允许隔离气进入机内的条件，可在两个串联布置的干气密封结构型式上增加中间迷宫结构，把注入的氮气用作隔离缓冲气体，通过一级密封泄漏出的工艺气体，被氮气全部引入火炬，而第二个密封泄漏的全部是氮气，同时由于经过缓冲气体氮气流入泄漏管路，降低了**个密封泄漏的测定精度。

两个并联密封型式两个并联密封型式是两个干气密封背对背布置型式，这种结构是在两个密封之间注入隔离缓冲气体，可以确保从大气侧和被密封气体侧泄漏的气体均是惰性气体。这种并联布置的干气密封结构型式主要适用于不允许工艺气泄漏到大气中，但允许隔离气进入机内的工况场合。为使两组密封之间通入的缓冲气成为一个性能可靠的密封系统，必须控制进入密封之间的气源压力比工艺气体压力高0.2～0.3MPa，这样才能保证气体泄漏的方向是朝着工艺气和大气两侧。但是当大气侧密封损伤时，如果缓冲气压力低于被密封的气体压力，则靠近密封气体侧的密封将是受到反向压力作用而损伤，因此其可靠性相对于串联密封就显得比较差。

干气密封工作原理与系统组成干气密封的工作原理干气密封在非运转状态时，旋转环与不旋转环的密封面靠弹簧力贴合在一起，运转时，气体随着旋转环的旋转，从旋转环的外径处被吸入，沿沟槽进入内部。由于螺旋槽的沟槽外深内浅，加上沟槽末端无通路，在旋转环上的密封堰的共同作用下，被吸入的气体就被压缩，在密封面上产生动压力，使两密封面之间脱离接触。该动压力与不旋转环四周的静压力相平衡的结果，使密封面之间保持微小的间隙，这个间隙的大小由闭合力与分离力相平衡的结果而定。闭合力是密封面间的静压力与弹簧力之和，分离力是密封面间的静压力和沟槽产生的动压力相叠加在密封面上的合力。当闭合力和分离力处于平衡状态时，密封面间的间隙控制在3～5μm，如果受外界的干扰，密封面的间隙变小，沟槽处的动压力就急剧上升，立即恢复到平衡状态下的间隙。

同样，如果密封面间隙变大，则沟槽处的动压力下降，密封面间隙仍能维持在平衡状态下的间隙。这种密封结构的螺旋槽密封面具有上述自动分离和自动闭合的功能，因此称为自平衡密封。与传统的无油型迷宫密封结构相比较，泄漏量只有1／100～1／1000，而且由于间隙中气膜的存在，能对密封产生润滑与冷却副作用。

干气密封系统组成缓冲气体系统缓冲气体系统是干气密封的重要组成部分，它主要有清洁缓冲气体供应管路、气体泄漏管路、隔离缓冲气体供应管路三部分组成。

清洁缓冲气供应管路主要是为了确保干气密封运转中的可靠性，确保没有异物或液体混入到密封部位并进入到密封部位间隙，使密封面产生接触，损伤密封面。因此对供应该气体的管路要保证干净和干燥，并且管路上的过滤器过滤精度要达到2～5μm，对有可能存在液体混入的场合，必须采用凝聚型过滤器除去液体。通常使用的缓冲气基本上是压缩机自身排出的气体。

气体泄漏管路主要是通过对泄漏气体管线泄漏量的监测来检测干气密封使用的状态是否可靠稳定，通常采用的监测手段有泄漏量联锁报警和泄漏压差联锁报警两种。用泄漏量的联锁报警主要采用流量计的测量方式，但由于干气密封的泄漏量比较小，对检测的灵敏度不是十分有效，而采用泄漏压差报警形式，对密封泄漏的检测更加灵敏。

隔离缓冲气体供应管路，基本上是一边泄漏气体一边进行密封，所以被密封气体的泄漏是不可避免的，而设置隔离缓冲气管路主要是防止轴承箱处的润滑油进入干气密封部位损伤密封面及辅助的静密封，通过在干气密封与轴承之间设置的迷宫结构，并加入隔离缓冲气，可使密封部分与轴承腔有效隔离。

控制系统干气密封的控制系统由密封气体供应的流量控制功能和泄漏气体的监测功能及隔离氮气的压力控制组成。密封气体供应的流量主要由调节阀控制，气体泄漏监测主要是通过流量计和孔板测压差来实施，依靠泄漏压差报警联锁，确定干气密封的运行状态。隔离氮气的压力控制主要是自力式调节阀的设定压力来确保迷宫密封处的有效隔离。

干气密封应用中存在的问题入口工艺气压力形成真空，吸入润滑油20万吨／年甲醇装置与15万吨／年甲醇装置的丙烯压缩机在运行中存在入口压力低于0kPa的运行条件，在压缩机的入口工艺气存在真空度条件下，能使轴承箱部位的润滑油存在越过隔离气封进到干气密封的条件，对密封部件“O”形圈加速老化，缩短使用周期，严重时液滴混入隔离气进到干气密封动环的螺旋槽面上，使密封面产生接触，损伤密封面，引起密封失效。

缓冲气未有效气化丙烯压缩机的串联式干气密封使用的缓冲气是其工艺系统中压缩机的二段加气口气源，压力为0.505MPa，温度为－5.5℃的丙烯气体，通过干气密封的控制系统中精密过滤器过滤后进入干气密封，若确保温度和分压相一致，则液体肯定都已气化，但实际上如果闪蒸槽液位控制不佳时，存在着管道内有可能混入液滴现象。另外，从丙烯介质成分的含量上存在的杂质经过反复的气化、液化，容易形成分离的液体，夹杂在丙烯气中，从而造成对密封面的发热变形，引起密封面接触损伤而失效。

增加前置过滤器，改造工艺气管道15万吨／年甲醇联锁压缩机干气密封的快速失效，从成因上看，主要是循环段工艺气有时的带液现象及合成气中存在的粉末状异物。本次的检修主要对工艺气进入干气密封系统的管道进行了改造，从出口引出的缓冲气管道由底部改为从侧面引出，并增加了排液导淋，确保合成气中不再有带液现象。另外，在该缓冲气管道的精密过滤器的上游又设置了前置过滤器，确保粉末状异物在此处的过滤，使进入干气密封部位的缓冲气气源质量有明显改观。从投用几个月的运行状态看，取得初步成效，但过滤器的更换周期还需要时间来考验。

结束语随着干气密封技术在化工装置中的广泛应用，大型高速运转机械的轴端密封的可靠性、稳定性将会有很大的提升，但对干气密封应用中存在的问题，还需我们去不断探索有效的解决方法。