带中间迷宫的串联式气膜机械密封应用

    带中间迷宫的串联式气膜机械密封应用：

    某公司在采购氨压缩机时，采用了气膜机械密封。氨压缩机为透平驱动的双缸多级离心压缩机，其主要工作参数如下表4-2所述：

    表4-2氨压缩机低压缸和高压缸主要参数

    

    对于不同的工况条件，可采用不同的气膜密封总体结构型式。氣压缩机低压缸采用单端面+中间带迷宫密封的串联气膜机械密封，高压缸采用中间带迷宫密封的串联气膜密封。机组低压缸密封结构布置见图4-10所示。204机械密封

    图4-10机组低压缸轴封结构布置

    

    现以低压缸密封结构型式，介绍如下：

    机组低压缸轴封型式为三端面结构，即单端面十带中间迷宫密封的串联式气膜密封。该结构可看作是在串联式气膜密封之前增加了一级单端面密封，它可以将进入气膜机械密封的工艺气体内漏至机壳的量控制在很小的范围内，同时可做到工艺介质不会泄漏到大气中，其他气体也不会漏入工艺介质中，适用于密封工艺气压力较低或负压的情况。该密封工作时在单端面密封和第一级气膜密封之间通入从机组高压缸出口端引出的经过滤、调压后的工艺气体，控制工艺气体的压力使其始终维持在比被密封工艺气体压力髙0.3MPa的水平，其内泄漏较小，全部进入机壳内，微量的外泄漏气被送人火炬。

    第二级气膜密封为辅助安全密封，通常情况在很低的压差下工作。通入经过滤后的氮气作为二级密封的工作气体，控制其人口压力稍高于一级密封泄漏排放压力，这样可确保工艺气体不会泄漏到大气中。一、二级密封间加人一级迷宫密封，可减少氮气的消耗量。由于二级密封的摩擦副始终保持在非接触状态下运行，没有任何磨损，故能够一直处于理想的运转状态；在第一级密封失效时会迅速地做出反应起到密封作用，可避免密封失效时工艺气体的现场外泄。

    气膜密封的后端(轴承端)采用梳齿密封，引人略高于轴承箱压力的仪表风，其作用是避免轴承箱中的润滑油进入气膜密封内。

    在密封动环的端面上加工有均布的流体动压螺旋槽。特殊设计的槽型结构在使用条件下运转时所产生的流体动压效应，使动、静环间形成具有一层极高刚度的气膜，由气膜作用力 形成的开启力与由弹簧和介质作用形成的闭合力达到平衡，使密封面分开3~5um，在非接 触状态下实现密封。

    这两种密封型式都是气膜密封中安全性、可靠性极髙的结构，具有优良的环保能力，使 工艺气体对大气环境真正实现了零泄漏。特别是中间带迷宫的串联式气膜密封目前在石化及 化工、炼油行业的离心压缩机中已得到了广泛的应用。

    该密封设计有专门的控制系统，可保证气膜密封长期工作在最佳状态。气膜密封系统的 测量仪表、接线盒、过滤器、阀门等均安装在现场的一个气膜密封仪表盘上。仪表在现场检 测的同时对重要测量点采集的信号输出至中控室，并设置高低限位报警，使操作人员能及时 了解密封的运行情况，确保该系统的可靠运行。

    该机组的低压缸密封和高压缸密封根据结构的不同，采用不同的控制原理。现以低压缸 密封系统对其工作原理介绍如下：

    该密封正常运行时是由该机组出口端引出工艺气体，经过滤(过滤精度1um)、调压后 成为干燥、洁净的气体作为气膜密封的一级缓冲气进入单端面密封和第一级气膜密封之间的 密封腔。通过系统的自力式压力调节阀，控制其入口压力高于平衡管工艺气压力0.3MPa。 由于气体进人密封腔后只有通过密封端面分别向密封的内、外侧泄漏，故其流量也即为两端 密封的泄漏量，大约在之内。其中的一部分通过单端面密封漏入机壳内，另一部 分通过第一级密封漏出。

    在机组未启动时，来自机组出口端的一级缓冲气压力还未产生。故启动前需先用氮气建 立起一级缓冲气。从现场的氮气气源引一部分经过滤、减压后进人密封腔。随着机组转速的 增加，由出口端引出的一级缓冲气压力逐渐升髙，当其大于氮气压力时，系统通过单向阀自 动将氮气切换成工艺气体。

    从现场的氮气气源引出一路经过滤、调压后作为二级缓冲气进入中间迷宫密封和第二级 气膜密封之间，为保证工艺气体不从二级密封端面泄漏到大气中，控制二级缓冲气压力比一 级密封泄漏排放压力高几十二级缓冲气中的大部分经中间迷宫密封与由第一级密封泄 漏过来的工艺气体混合，称为一级泄漏气，全部引入火炬，安全地燃烧掉；剩余的少最氮气 由二级密封端面漏出。从现场的仪表风气源引出一路为气膜密封的隔离气，经过滤器、减压 阀后引入后置的梳齿阻隔密封中间，通过压力调节阀调节其压力稍高于轴承箱油压（通常为 大气压）30kPa，形成一个性能可靠的阻塞密封系统，保证轴承箱中的润滑油不进入气膜密 封。该气体一部分进入轴承箱，另一部分与从辅助密封泄漏的少量氮气混合，称为二级泄漏 气。由于其成分无害，可直接排空。

    判断密封是否正常工作主要通过对一级缓冲气的监测来进行。正常情况下，一级缓冲气 人口端显示流童即为两端泄漏量之和，其值由金属转子流量计测量，并远传至控制室。该值 稳定且较小。如任何一端的气膜密封出现意外失效时，会导致流量的急剧增大。如达到设定 值时控制室即发出声光报警。

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