帶中間迷宮的串聯式氣膜機械密封應用

    帶中間迷宮的串聯式氣膜機械密封應用：

    某公司在采購氨壓縮機時，采用了氣膜機械密封。氨壓縮機為透平驅動的雙缸多級離心壓縮機，其主要工作參數如下表4-2所述：

    表4-2氨壓縮機低壓缸和高壓缸主要參數

    

    對于不同的工況條件，可采用不同的氣膜密封總體結構型式。氣壓縮機低壓缸采用單端面+中間帶迷宮密封的串聯氣膜機械密封，高壓缸采用中間帶迷宮密封的串聯氣膜密封。機組低壓缸密封結構布置見圖4-10所示。204機械密封

    圖4-10機組低壓缸軸封結構布置

    

    現以低壓缸密封結構型式，介紹如下：

    機組低壓缸軸封型式為三端面結構，即單端面十帶中間迷宮密封的串聯式氣膜密封。該結構可看作是在串聯式氣膜密封之前增加了一級單端面密封，它可以將進入氣膜機械密封的工藝氣體內漏至機殼的量控制在很小的范圍內，同時可做到工藝介質不會泄漏到大氣中，其他氣體也不會漏入工藝介質中，適用于密封工藝氣壓力較低或負壓的情況。該密封工作時在單端面密封和第一級氣膜密封之間通入從機組高壓缸出口端引出的經過濾、調壓后的工藝氣體，控制工藝氣體的壓力使其始終維持在比被密封工藝氣體壓力髙0.3MPa的水平，其內泄漏較小，全部進入機殼內，微量的外泄漏氣被送人火炬。

    第二級氣膜密封為輔助安全密封，通常情況在很低的壓差下工作。通入經過濾后的氮氣作為二級密封的工作氣體，控制其人口壓力稍高于一級密封泄漏排放壓力，這樣可確保工藝氣體不會泄漏到大氣中。一、二級密封間加人一級迷宮密封，可減少氮氣的消耗量。由于二級密封的摩擦副始終保持在非接觸狀態下運行，沒有任何磨損，故能夠一直處于理想的運轉狀態；在第一級密封失效時會迅速地做出反應起到密封作用，可避免密封失效時工藝氣體的現場外泄。

    氣膜密封的后端(軸承端)采用梳齒密封，引人略高于軸承箱壓力的儀表風，其作用是避免軸承箱中的潤滑油進入氣膜密封內。

    在密封動環的端面上加工有均布的流體動壓螺旋槽。特殊設計的槽型結構在使用條件下運轉時所產生的流體動壓效應，使動、靜環間形成具有一層極高剛度的氣膜，由氣膜作用力 形成的開啟力與由彈簧和介質作用形成的閉合力達到平衡，使密封面分開3~5um，在非接 觸狀態下實現密封。

    這兩種密封型式都是氣膜密封中安全性、可靠性極髙的結構，具有優良的環保能力，使 工藝氣體對大氣環境真正實現了零泄漏。特別是中間帶迷宮的串聯式氣膜密封目前在石化及 化工、煉油行業的離心壓縮機中已得到了廣泛的應用。

    該密封設計有專門的控制系統，可保證氣膜密封長期工作在最佳狀態。氣膜密封系統的 測量儀表、接線盒、過濾器、閥門等均安裝在現場的一個氣膜密封儀表盤上。儀表在現場檢 測的同時對重要測量點采集的信號輸出至中控室，并設置高低限位報警，使操作人員能及時 了解密封的運行情況，確保該系統的可靠運行。

    該機組的低壓缸密封和高壓缸密封根據結構的不同，采用不同的控制原理。現以低壓缸 密封系統對其工作原理介紹如下：

    該密封正常運行時是由該機組出口端引出工藝氣體，經過濾(過濾精度1um)、調壓后 成為干燥、潔凈的氣體作為氣膜密封的一級緩沖氣進入單端面密封和第一級氣膜密封之間的 密封腔。通過系統的自力式壓力調節閥，控制其入口壓力高于平衡管工藝氣壓力0.3MPa。 由于氣體進人密封腔后只有通過密封端面分別向密封的內、外側泄漏，故其流量也即為兩端 密封的泄漏量，大約在之內。其中的一部分通過單端面密封漏入機殼內，另一部 分通過第一級密封漏出。

    在機組未啟動時，來自機組出口端的一級緩沖氣壓力還未產生。故啟動前需先用氮氣建 立起一級緩沖氣。從現場的氮氣氣源引一部分經過濾、減壓后進人密封腔。隨著機組轉速的 增加，由出口端引出的一級緩沖氣壓力逐漸升髙，當其大于氮氣壓力時，系統通過單向閥自 動將氮氣切換成工藝氣體。

    從現場的氮氣氣源引出一路經過濾、調壓后作為二級緩沖氣進入中間迷宮密封和第二級 氣膜密封之間，為保證工藝氣體不從二級密封端面泄漏到大氣中，控制二級緩沖氣壓力比一 級密封泄漏排放壓力高幾十二級緩沖氣中的大部分經中間迷宮密封與由第一級密封泄 漏過來的工藝氣體混合，稱為一級泄漏氣，全部引入火炬，安全地燃燒掉；剩余的少最氮氣 由二級密封端面漏出。從現場的儀表風氣源引出一路為氣膜密封的隔離氣，經過濾器、減壓 閥后引入后置的梳齒阻隔密封中間，通過壓力調節閥調節其壓力稍高于軸承箱油壓（通常為 大氣壓）30kPa，形成一個性能可靠的阻塞密封系統，保證軸承箱中的潤滑油不進入氣膜密 封。該氣體一部分進入軸承箱，另一部分與從輔助密封泄漏的少量氮氣混合，稱為二級泄漏 氣。由于其成分無害，可直接排空。

    判斷密封是否正常工作主要通過對一級緩沖氣的監測來進行。正常情況下，一級緩沖氣 人口端顯示流童即為兩端泄漏量之和，其值由金屬轉子流量計測量，并遠傳至控制室。該值 穩定且較小。如任何一端的氣膜密封出現意外失效時，會導致流量的急劇增大。如達到設定 值時控制室即發出聲光報警。

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