干氣密封的原理及使用

王寶華++歷剛++劉永祥++黃彥東

[摘 要]干氣密封屬于精密部件，由制造廠家來公司安裝和拆卸。寫這篇論文的目的是讓公司人員，了解干氣密封的原理和安裝拆卸注意事項，一旦出現(xiàn)緊急的產(chǎn)品而干氣密封廠家不能到場的情況下，做到本公司員工自行拆卸而節(jié)省時間。

[關(guān)鍵詞]干氣密封 旋轉(zhuǎn)環(huán) 靜環(huán)

中圖分類號：TH45 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）08-0377-01

1.引言

隨著石油化工及能源工業(yè)的發(fā)展，對作為心臟設(shè)備的離心壓縮機的性能要求越來越高，對壓縮機軸封的要求也越來越嚴。由于干氣密封屬于非接觸式密封，基本上不受PV值的限制，因此干氣密封特別適合作為高速高壓條件下的大型離心壓縮機軸封。

干氣密封結(jié)構(gòu)圖

干氣密封即干運轉(zhuǎn)氣體密封，是一種新型非接觸式密封。該密封利用流體動力學原理，通過在密封端面上開設(shè)動壓槽而實現(xiàn)密封端面的非接觸運行。

典型的干氣密封結(jié)構(gòu)如圖所示，由旋轉(zhuǎn)環(huán) 、靜環(huán) 、彈簧 、密封圈以及彈簧座和軸套組成。

1.1干氣密封旋轉(zhuǎn)環(huán)，旋轉(zhuǎn)環(huán)密封面經(jīng)過研磨、拋光處理，并在其上面加工出有特殊作用的流體動壓槽。干氣密封旋轉(zhuǎn)環(huán)旋轉(zhuǎn)時，密封氣體被吸入動壓槽內(nèi)，由外徑朝向中心，徑向分量朝著密封堰流動。由于密封堰的節(jié)流作用，進入密封面的氣體被壓縮，氣體壓力升高。在該壓力作用下，密封面被推開，流動的氣體在兩個密封面間形成一層厚度一般在3微米左右的氣膜，此氣膜氣體動力學研究表明，當干氣密封兩端面間的間隙在2—3微米時，通過間隙的氣體流動層最為穩(wěn)定。當氣體靜壓力、彈簧力形成的閉合力與氣膜反力相等時，該氣膜厚度十分穩(wěn)定

正常條件下，作用在密封面上的閉合力（彈簧力和介質(zhì)力）等于開啟力（氣膜反力），密封工作在設(shè)計工作間隙。

當受到外部干擾，氣膜厚度減小，則氣膜反力增加，開啟力大于閉合力，迫使密封工作間隙增大，恢復到正常值。

相反，若密封氣膜厚度增大，則氣膜反力減小，閉合力大于開啟力，密封面合攏恢復到正常值。

因此，只要在設(shè)計范圍內(nèi)，當外部干擾消失以后，氣膜厚度就可以恢復到設(shè)計值。

可見，干氣密封的密封面間形成的氣膜具有一定的氣膜剛度，氣膜剛度越大，干氣密封抗干擾能力越強，密封運行越穩(wěn)定可靠。干氣密封的設(shè)計就是以獲得最大的氣膜剛度為目標而進行的

1.2干氣密封動壓槽形狀

密封端面的流體動壓效應(yīng)與槽形有關(guān)。干氣密封端面的流體動壓槽有多種形式，如螺旋槽、人字形槽等適用于軸單向旋轉(zhuǎn)的槽型，有T形槽、樅樹形槽等適用于軸雙向旋轉(zhuǎn)的槽型。

1.3從流體動力學角度來講，在干氣密封端面開任何形狀的溝槽，都能產(chǎn)生動壓效應(yīng)。理論研究表明，對數(shù)螺旋槽產(chǎn)生的流體動壓效應(yīng)最強，用其作為干氣密封動壓槽而形成的氣膜剛度最大及干氣密封的穩(wěn)定性最好

2.離心壓縮機用干氣密封典型結(jié)構(gòu)

離心壓縮機用干氣密封典型結(jié)構(gòu)：單端面 雙端面 串聯(lián)式干氣密封

3 干氣密封安裝前的準備工作及安裝條件

3.1所有干氣密封管路裝配組立時均采用氬弧焊焊接、焊接前對所有坡口進行打磨，焊接時采用氬氣保護焊接、焊接后對新配置的管路進行酸洗或蒸汽吹掃、并保證用白布拖拉后管內(nèi)無任何雜質(zhì)。在密封裝入機組前，必須確保干氣密封控制盤與機組所有的管道連接完畢。并對所有與干氣密封有關(guān)的管道徹底的清理吹掃完畢。不得有任何顆粒、雜質(zhì)、銹斑、油污等。

3.2仔細檢查安裝密封所經(jīng)過的腔體和軸的邊緣，銳邊應(yīng)倒角，表面不得有毛刺、劃痕等缺陷，并試裝鎖母是否有問題。

3.3仔細檢查密封殼外體及密封軸套內(nèi)的“O”型圈，如有缺陷應(yīng)及時更換。

3.4轉(zhuǎn)子的軸向定位：確認主軸的軸向位置為主軸的工作位置，確認轉(zhuǎn)子的軸向定位尺寸，或轉(zhuǎn)子的推力軸承未拆下時轉(zhuǎn)子的實際位置。主轉(zhuǎn)子的其他零件拆卸前應(yīng)測量轉(zhuǎn)子的相對位置，拆卸時轉(zhuǎn)子不能有軸向位移，干氣密封安裝時應(yīng)將轉(zhuǎn)子軸向徑向固定好，安裝時轉(zhuǎn)子不能有軸向位移。通常安裝一端時，另一端支撐軸承應(yīng)該安裝在定子上，保證密封安裝順利。

3.5將轉(zhuǎn)子調(diào)整到其工作位置后仔細檢查確認軸和密封腔安裝的尺寸，完全符合干氣密封的對應(yīng)位置后方可進一步測量并計算干氣密封的調(diào)整墊的安裝尺寸。

3.6確認干氣密封的旋轉(zhuǎn)方向。

3.7如主軸上有傳動銷，如果條件允許將轉(zhuǎn)子的傳動銷至于最上方，便于安裝時能順利的將密封相對用的槽孔與軸定位銷一次安裝到位。

3.8可適當將主軸、密封腔、干氣密封外殼和內(nèi)孔涂少量的專用潤滑脂可有效的防止密封的“O”型圈損壞

3.9轉(zhuǎn)子的徑向定位，由于安裝密封時，必須將支撐軸承拆下，轉(zhuǎn)子在沒有支撐軸承的情況下自然下垂由定子密封支撐與定子不同心，造成安裝困難，并且容易造成“O”型圈損壞，所有安裝時使用專用的轉(zhuǎn)子徑向固定工裝（抬軸工具）一端安裝完畢后安裝軸承，將抬軸工具安裝到另一端。

4 干氣密封的安裝

4.1首先，采用手動盤車的方法，確保將轉(zhuǎn)子的定位銷釘至于主軸的最上方。并采取措施將主轉(zhuǎn)子的軸向徑向固定，測量轉(zhuǎn)子與殼體的相對尺寸，選擇合適的密封軸向調(diào)整墊片安裝在轉(zhuǎn)子上。（檢查密封是否需要拆卸運輸定位板，同時還可以將徑向定位板稍稍松開，即密封旋轉(zhuǎn)件能在密封里面徑向活動，軸向間隙還很小，好保證只有0.20以內(nèi)的活動量，方便密封的安裝）

4.2將密封安裝工裝的保護套裝到機組轉(zhuǎn)子上，密封的安裝導桿工裝安裝到干氣密封上，緩緩將干氣密封抬起從軸的末端裝入到主軸上，防止密封與轉(zhuǎn)子、機殼腔體發(fā)生碰撞，確保密封的定位銷釘和主軸的定位銷釘、還有機殼定位槽在同一條直線上，確認后安裝轉(zhuǎn)子的抬軸工具以及表架（將轉(zhuǎn)子向上抬起到轉(zhuǎn)子的工作位置）安裝密封安裝板及軸向固定板。

4.3將密封安裝導桿連接到安裝板上，利用導桿螺母將密封緩緩送入到密封腔里，同時注意兩邊導桿螺栓同時動作，確保密封相對于主軸平行前進，防止有力不均導致密封與腔體或密封與主軸拉傷。

4.4密封安裝到位后，用深淺卡尺確認密封是否到位，合格后，拆去密封導桿、安裝板以及密封的運輸定位板。

4.5安裝密封定位卡板和密封鎖母。同時再次確認安裝尺寸，確認沒有問題后該端密封安裝結(jié)束。

4.6另一側(cè)，則重復以上程序。

5.干氣密封的拆卸則按照干氣密封安裝的反向操作，進行拆卸。

參考文獻

[1]李桂芹，王玉華. 壓縮機干氣密封基本原理及使用分析[J]. 風機技術(shù)，2000，01：19-23.

[2]羅萬英. 干氣密封原理及在壓縮機上的使用[J]. 石油和化工設(shè)備，2009，12：68-71.

[3]鄭建科. 靜壓干氣密封的動態(tài)特性及熱變形研究[D].西華大學，2013.

[4]鐘桂香，羅瀟，郗祥遠. 干氣密封失效原因分析與有效性措施[J]. 油氣儲運，2014，03：335-339.