第一篇：1四川日機(jī)-泵用干氣密封及其應(yīng)用講稿

泵用干氣密封原理及應(yīng)用 四川日機(jī)密封件有限公司 四川密封技術(shù)研究所 聯(lián)系電話：028-85068310，85076596 通訊地址：成都市武侯區(qū)長(zhǎng)益街1號(hào) 郵政編碼：610041 傳 真：028-85087055 網(wǎng) 址：004km.cn 泵用干氣密封原理及應(yīng)用

一、引言

二、干氣密封的工作原理

三、泵用干氣密封的典型結(jié)構(gòu)

四、泵用干氣密封的設(shè)計(jì)和改造 五、四川日機(jī)密封件有限公司對(duì)干氣密封的研制及應(yīng)用

附：四川日機(jī)密封件有限公司干氣密封業(yè)績(jī)表

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一、引言

干氣密封是一種新型的非接觸式軸封。干氣密封的概念是六十年代末期從氣體潤(rùn)滑軸承的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，其中以螺旋槽密封最為典型。經(jīng)過(guò)數(shù)年的研究，美國(guó)約翰·克蘭公司率先推出干氣密封產(chǎn)品并投入工業(yè)使用。實(shí)踐表明，干氣密封在很多方面都優(yōu)越于普通接觸式機(jī)械密封，它主要用于管線、海洋平臺(tái)、煉油廠、石油化工行業(yè)等，適合于任何輸送氣體的系統(tǒng)。由于干氣密封屬于非接觸式密封，它的壽命比機(jī)械密封長(zhǎng)許多倍。干氣密封的出現(xiàn)，是密封技術(shù)的一次革命，氣體密封的難題從此得以解決，而不再會(huì)受到密封潤(rùn)滑油的限制。其所需的氣體控制系統(tǒng)比油膜密封的油系統(tǒng)要簡(jiǎn)單得多。另外，干氣密封的出現(xiàn)也改變了傳統(tǒng)的密封觀念，將干氣密封技術(shù)和阻塞密封原理有機(jī)結(jié)合，“用氣封液或氣封氣”的新觀念替代傳統(tǒng)的“液封氣或液封液”觀念，可保證任何密封介質(zhì)實(shí)現(xiàn)零逸出，這就使得干氣密封在泵用軸封領(lǐng)域也將有廣泛的應(yīng)用前景。

與普通接觸式機(jī)械密封相比，干氣密封有以下主要優(yōu)點(diǎn)： ? 取消了封液系統(tǒng)，氣體控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單可靠。? 大大減少了計(jì)劃外維修費(fèi)用和停車頻次。? 可以實(shí)現(xiàn)輸送介質(zhì)零泄漏。?

維護(hù)費(fèi)用低，經(jīng)濟(jì)實(shí)用性好。? 密封驅(qū)動(dòng)功率消耗小。? 密封壽命長(zhǎng)，運(yùn)行可靠。

二、干氣密封的工作原理

與其它機(jī)械密封相比，干氣密封在結(jié)構(gòu)方面基本相同。其主要區(qū)別在于，干氣密封的一個(gè)密封環(huán)上面加工有均勻分布的淺槽，干氣密封能在非接觸狀態(tài)下運(yùn)行就是靠這些淺槽在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的流體動(dòng)壓效應(yīng)使密封面分開(kāi)。

干氣密封端面的槽形主要分單旋向和雙旋向兩大類。

單旋向槽型只可使用于單向旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備，在要求的旋向下才可產(chǎn)生開(kāi)

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啟力，如反轉(zhuǎn)則產(chǎn)生負(fù)的開(kāi)啟力而可能導(dǎo)致密封的損壞。但相對(duì)于雙旋向的槽型，它可形成更大的開(kāi)啟力和氣膜剛度，產(chǎn)生更高的穩(wěn)定性而更可靠的防止端面接觸。故在很低的轉(zhuǎn)速下和較大的振動(dòng)下也可使用，在目前也是使用的最多。常見(jiàn)的主要有圖1所示幾種：

圖1

雙旋向槽型無(wú)旋向要求，正反轉(zhuǎn)皆可使用。轉(zhuǎn)子的反轉(zhuǎn)不會(huì)造成密封的損壞。其使用范圍較單旋向槽寬，但其穩(wěn)定性、抗干擾能力較單旋向差。常見(jiàn)如圖2所示：

圖2

四川日機(jī)密封件有限公司通過(guò)對(duì)干氣密封各種槽型的反復(fù)試驗(yàn)，對(duì)比研究，最終確認(rèn)在同樣的工作參數(shù)下，以螺旋線設(shè)計(jì)的槽型具有最大的氣膜剛度的同時(shí)僅有較小的泄漏量。即具有最大的剛漏比。下面主要介紹這種槽型。

圖3所示是典型的干氣密封螺旋槽端面的示意圖。密封面上加工有一定數(shù)量的螺旋槽，其深度小于15微米。密封運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，被密封氣體周向吸入螺旋槽內(nèi)，徑向分量由外徑朝中心（即低壓側(cè)）流動(dòng)，而密封壩限制氣體流向低壓側(cè)。氣

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體隨著螺旋槽截面形狀的變化被壓縮，在槽根部形成局部的高壓區(qū)，使端面分開(kāi)幾微米而形成一定厚度的氣膜。在此厚度氣膜下，由氣膜作用力形成的開(kāi)啟力與由彈簧力和介質(zhì)作用力形成的閉合力達(dá)到平衡，于是密封實(shí)現(xiàn)非接觸運(yùn)轉(zhuǎn)。干氣密封的密封面間形成的氣膜具有一定的正剛度，保證了密封運(yùn)轉(zhuǎn)的穩(wěn)定性。為了獲得必要的流體動(dòng)壓效應(yīng)，動(dòng)壓槽必須開(kāi)在高壓側(cè)。

圖4所示所示為螺旋槽干氣密封的作用力圖，從圖上可以看出氣膜剛度是如何保證密封運(yùn)轉(zhuǎn)的穩(wěn)定性的。在正常情況下，密封的閉合力等于開(kāi)啟力。當(dāng)受到外來(lái)干擾（如工藝或操作波動(dòng)），氣膜厚度變小，則氣體的粘性剪力增大，螺旋槽產(chǎn)生的流體動(dòng)壓效應(yīng)增強(qiáng)，促使氣膜壓力增大，開(kāi)啟力隨之增大，為保持力平衡，密封自動(dòng)恢復(fù)到原來(lái)的間隙；反之，密封受到干擾氣膜厚度增大，則螺旋槽產(chǎn)生的動(dòng)壓

圖3

圖4

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效應(yīng)減弱，氣膜壓力減小，開(kāi)啟力變小，密封也會(huì)恢復(fù)到原來(lái)的間隙。因此，只要在設(shè)計(jì)范圍內(nèi)，當(dāng)外來(lái)干擾消除后，密封總能恢復(fù)到設(shè)計(jì)的工作間隙，即干氣密封具有自我調(diào)節(jié)的功能而保證運(yùn)行穩(wěn)定可靠。衡量密封穩(wěn)定性的主要指標(biāo)就是密封產(chǎn)生氣膜剛度的大小，氣膜剛度是氣膜作用力的變化與氣膜厚度的變化之比，氣膜剛度越大，表明密封的抗干擾力越強(qiáng)，密封運(yùn)行越穩(wěn)定。

三、泵用干氣密封的典型結(jié)構(gòu)

對(duì)于不同的工況條件，可采用不同的干氣密封總體結(jié)構(gòu)形式。實(shí)際應(yīng)用中，泵用干氣密封有下面五種結(jié)構(gòu)形式：

1、單端面密封

單端面密封主要用于不屬于危險(xiǎn)性的氣體，即允許少量介質(zhì)氣體泄漏到大氣環(huán)境中的場(chǎng)合。密封所用氣體為工藝氣本身，如圖5所示。由于泵類用作輸送氣體的情況非常少，因此這種密封結(jié)構(gòu)的應(yīng)用很少。在有些場(chǎng)合中它可用作的立式潛水泵的主密封。如果使用液體潤(rùn)滑機(jī)械密封，必須要用液體對(duì)密封端面進(jìn)行潤(rùn)滑冷卻，實(shí)際操作非常困難。而使用干氣密封是最適合的解決方法。

圖5

2、普通機(jī)械密封與干氣密封串聯(lián)的型式

該密封為介質(zhì)側(cè)機(jī)械密封和大氣側(cè)干氣密封前后串聯(lián)布置的結(jié)構(gòu)（GP-1型泵用干氣密封）。第一級(jí)的機(jī)械密封為主密封，第二級(jí)干氣密封是作為安全密封來(lái)使用的。第一級(jí)機(jī)械密封基本上承受全部的壓差，該密封工作在泵輸送的工藝介質(zhì)中。第二級(jí)干氣密封通常情況在很低的壓差下工作。由于其摩擦副始終保持在非接觸狀態(tài)下運(yùn)行，沒(méi)有任何磨損，在一級(jí)機(jī)械密封損壞前能夠一直處

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于理想的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，故干氣密封是做為安全密封最適合的型式。

根據(jù)介質(zhì)的性質(zhì)及不同的環(huán)保要求，該結(jié)構(gòu)還可分成以下幾種形式

圖6 a.第二級(jí)干氣密封中的氣體可以來(lái)自主密封的氣態(tài)泄漏，對(duì)于一些介質(zhì)（例如碳?xì)浠衔铮?，壓力的釋放?huì)使其由液相轉(zhuǎn)換為氣相，如圖6所示。當(dāng)主密封失效時(shí)，會(huì)導(dǎo)致密封腔體中的壓力升高，使干氣密封自動(dòng)閉合，并以液體潤(rùn)滑形式工作。密封腔壓力升高,可由安裝在密封腔體中的一個(gè)壓力開(kāi)關(guān)探測(cè)到，當(dāng)壓力升高會(huì)引起開(kāi)關(guān)報(bào)警。這樣逸出到環(huán)境中的液體量是有限的。這種方法的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于它不需要一個(gè)緩沖氣體供應(yīng)系統(tǒng),是一種非常經(jīng)濟(jì)的解決方案。但它依賴于介質(zhì)的物理特性。

圖7

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b.當(dāng)環(huán)保要求很高，介質(zhì)氣體易燃、易爆、危險(xiǎn)性大而要求外漏極少時(shí)，第二級(jí)的干氣密封就需外部氣源提供緩沖氣，如圖7所示。使用緩沖氣的目的是將泄漏氣體輸送去火炬,同時(shí)引入帶壓的緩沖氣還可相對(duì)降低第一級(jí)機(jī)械密封所承受的壓差，抑制一級(jí)密封的泄漏，潤(rùn)滑安全密封，同時(shí)還可對(duì)少量漏出的介質(zhì)氣起到稀釋作用。

圖8 該系統(tǒng)見(jiàn)圖8，在一般情況下，用氮?dú)庾鳛榫彌_氣。氮?dú)饨?jīng)過(guò)濾和調(diào)壓后連續(xù)地輸入干氣密封的密封腔內(nèi),少量氮?dú)鈺?huì)從干氣密封的端面漏出(通常＜20Nl/h)，其中僅含微量介質(zhì)氣(＜1%)。在緩沖氣的入口和通往火炬的出口都有單向閥，防止氣體互竄。通往火炬的出口加有壓力釋放閥用以調(diào)節(jié)緩沖氣通往火炬系統(tǒng)的流量。當(dāng)二級(jí)密封腔壓力增加到一定值時(shí)，系統(tǒng)的壓力釋放閥開(kāi)啟，將泄漏的介質(zhì)引入火炬，確保介質(zhì)不會(huì)大量外泄至環(huán)境中。在緩沖氣的控制系統(tǒng)中加有流量計(jì)，用來(lái)監(jiān)測(cè)干氣密封是否正常工作。正常情況下，緩沖氣入口端玻璃浮子流量計(jì)顯示流量即為干氣密封的泄漏量，該值穩(wěn)定且較小，若干氣密封出現(xiàn)異常工作時(shí)，會(huì)導(dǎo)致流量明顯增大。無(wú)論是壓力還是流量的明顯增加，都意味著該密封出現(xiàn)失效的情

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況，操作人員應(yīng)及時(shí)停泵，并切換至另一路泵運(yùn)行。

c.在泵腔尺寸允許的情況下，可在第一級(jí)機(jī)械密封與第二級(jí)干氣密封之間加襯套或迷宮密封，如圖9所示。一方面，該迷宮密封減少了緩沖氣的消耗，降低了介質(zhì)進(jìn)入安全密封的壓力，另一方面，泄漏的有毒氣體將被緩沖氣完全帶入一個(gè)封閉、安全的系統(tǒng)如火炬。這種方案在主密封失效的情況下仍可短時(shí)運(yùn)行，安全可靠性更高。

機(jī)械密封和干氣密封串聯(lián)布置的結(jié)構(gòu)與普通無(wú)壓串聯(lián)機(jī)械密封相比，有以下顯著優(yōu)點(diǎn)：

圖9 ? 大大延長(zhǎng)了主密封的壽命

一級(jí)機(jī)械密封出現(xiàn)允許范圍內(nèi)的微量泄漏是很正常的，微量泄漏會(huì)很快使二級(jí)機(jī)械密封封液系統(tǒng)的壓力升高，導(dǎo)致密封未失效而需停車檢修。為了避免這種情況，有些廠家采用很高的密封端面比壓來(lái)減小主密封的泄漏量（如塑料部聚丙烯裝置P301），由于揮發(fā)性介質(zhì)的潤(rùn)滑性很差，主密封的磨損很快，壽命提高非常有限。干氣密封做安全密封就能很好地解決這個(gè)問(wèn)題, 一級(jí)機(jī)械密封的微量泄漏可通過(guò)二級(jí)干氣密封輸送到火炬系統(tǒng)，且一級(jí)機(jī)械密封的微量泄漏導(dǎo)致二級(jí)干氣密封腔壓力的升高會(huì)抑制機(jī)械密封端面的汽化，又減少了機(jī)械密封的泄漏，延長(zhǎng)了主密封的壽命。我們?yōu)槊蚁┨峁┑倪@種干氣密封將其壽命由普通串聯(lián)密封四個(gè)月提高到了兩年。

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? 大大提高了密封系統(tǒng)的安全性

普通串聯(lián)密封的安全密封與主密封處于同時(shí)磨損狀態(tài)，且主密封泄漏出的介質(zhì)在第二級(jí)密封腔內(nèi)汽化，使第二級(jí)密封常在汽、液相混的狀態(tài)下工作，這樣就使二級(jí)密封的壽命縮短，當(dāng)主密封失效時(shí)安全密封的狀況常常也難以樂(lè)觀，或先于主密封失效（如1號(hào)芳烴），從而導(dǎo)致事故。干氣密封平時(shí)處于無(wú)壓無(wú)磨損狀態(tài)，其壽命是機(jī)械密封的很多倍，對(duì)于提高系統(tǒng)安全性的意義不言而喻。

? 降低維護(hù)頻次，經(jīng)濟(jì)實(shí)用性好

由于壽命的提高和密封驅(qū)動(dòng)功率的減小，氣體控制系統(tǒng)的制造成本也低于封液系統(tǒng)，故其經(jīng)濟(jì)性遠(yuǎn)優(yōu)于普通串聯(lián)密封。

3、雙端面干氣密封

雙端面泵用干氣密封（GP-2型泵用干氣密封）的典型結(jié)構(gòu)如圖10所示：

圖10 雙端面泵用干氣密封相當(dāng)于面對(duì)面布置的兩套單端面密封，有時(shí)受軸向尺寸的限制兩套密封可共用一個(gè)動(dòng)環(huán)。它適用于沒(méi)有火炬條件，允許少量緩沖氣進(jìn)入工藝介質(zhì)中的情況。雙端面干氣密封其介質(zhì)側(cè)密封是主密封，大氣側(cè)密封用來(lái)密封緩沖氣，當(dāng)介質(zhì)壓力驟升或氣源壓力驟減導(dǎo)致主密封損壞時(shí)，它又起到安全密封的作用。雙端面泵用干氣密封必須帶外部氣源提供的緩沖氣，緩沖氣的壓力高于被密封的介質(zhì)壓力0.3Mpa。密封工作時(shí)，緩沖氣的總消耗量大約在 9 四川日機(jī)密封件有限公司

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10至40NL/h，其中大部分緩沖氣通過(guò)大氣側(cè)密封端面漏入大氣，其余少量氣體由介質(zhì)側(cè)密封端面進(jìn)入介質(zhì)，從而保證了工藝氣體不會(huì)向大氣泄漏。如緩沖氣體供應(yīng)中斷，密封也可象液體潤(rùn)滑機(jī)械密封一樣運(yùn)行。此時(shí)介質(zhì)側(cè)密封在壓力作用下關(guān)閉。緩沖氣供應(yīng)系統(tǒng)中的單向閥可阻止介質(zhì)進(jìn)入系統(tǒng)。工藝介質(zhì)也可潤(rùn)滑冷卻介質(zhì)側(cè)密封端面。這種情況下，可能有一定的泄漏進(jìn)入密封腔體。在泄漏的介質(zhì)到達(dá)大氣側(cè)密封前，該密封會(huì)一直以氣體潤(rùn)滑方式運(yùn)行。因此，雙

圖11 端面密封結(jié)構(gòu)主要用于有毒、易燃易爆的氣體以及不污染外界的食品加工和醫(yī)藥加工過(guò)程。

雙端面型泵用干氣密封可以保證工藝介質(zhì)的零泄漏，同時(shí)它的壽命遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于普通機(jī)械密封，一般情況下可以達(dá)到兩年以上，具有很高的推廣價(jià)值。由于安裝有緩沖氣失效檢測(cè)裝置和警報(bào)裝置，所以可以保證該系統(tǒng)足夠安全的運(yùn)行。這種結(jié)構(gòu)形式密封的緩沖氣的控制系統(tǒng)與前面串聯(lián)帶緩沖氣的控制系統(tǒng)非常類似，只是一般情況下不需要通向火炬，如圖11所示。

4、串聯(lián)式干氣密封

第一級(jí)干氣密封（介質(zhì)側(cè)）用于密封工藝介質(zhì)，緩沖氣壓力比被密封介質(zhì)高0.2～0.3MPa，第二級(jí)密封作為安全密封，可實(shí)現(xiàn)工藝介質(zhì)的零泄漏。它常用于含顆粒介質(zhì)的工況。

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干氣密封的密封端面要求非常潔凈，任何雜質(zhì)進(jìn)入端面都可能造成密封損壞。對(duì)于有些含有較高顆粒度的工藝介質(zhì)，如果使用雙端面型泵用干氣密封，介質(zhì)中密度較大的細(xì)小顆粒在離心力的作用下有可能進(jìn)入密封端面，從而導(dǎo)致密封失效。針對(duì)這種工況，我們開(kāi)發(fā)出了相應(yīng)的密封結(jié)構(gòu)形式（GP-3型泵用干氣密封）。如圖12所示：

圖12 從圖12中可以看出該干氣密封的特點(diǎn)：

? 介質(zhì)側(cè)干氣密封采用靜止式設(shè)計(jì)，可以使在顆粒介質(zhì)中高速旋轉(zhuǎn)的零件最少而且外形規(guī)則，避免了顆粒對(duì)密封的磨損。

? 采用了內(nèi)環(huán)刻槽技術(shù)，顆粒介質(zhì)處于密封面外側(cè)，離心力作用的效果使得顆粒更難以進(jìn)入端面。

?

介質(zhì)側(cè)采用硬對(duì)硬的端面配對(duì)，使顆粒對(duì)端面外側(cè)的磨損程度大大降低。

從本質(zhì)上講，GP-3型也是雙端面干氣密封，只不過(guò)它采用了難度更高的內(nèi)環(huán)刻槽技術(shù)和具有一些針對(duì)性的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。它的工作原理和性能參數(shù)都與雙端面干氣密封差不多，控制系統(tǒng)完全相同，受限條件也相同。但受顆粒的影響它的壽命有可能略低一些。由于內(nèi)環(huán)刻槽難度更高，且穩(wěn)定性不如外環(huán)刻槽，所以不是萬(wàn)不得已的情況下我們?nèi)匀煌扑]使用普通雙端面干氣密封。

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5、金屬波紋管型干氣密封

在高溫和低溫的環(huán)境下，由于輔助密封圈的材料受限制，可以選用金屬波紋管型干氣密封。波紋管結(jié)構(gòu)具有良好的浮動(dòng)性和追隨性，可保證動(dòng)、靜環(huán)端面始終處于良好的平行狀態(tài)，減少了泵的運(yùn)轉(zhuǎn)精度的變化對(duì)其的影響，增加了運(yùn)轉(zhuǎn)的可靠性。由于干氣密封要求彈簧比壓很小，所以動(dòng)環(huán)密封圈的摩擦阻力是設(shè)計(jì)時(shí)要考慮的重要因素。采用金屬波紋管型干氣密封則可以完全消除這種阻力，對(duì)干氣密封而言非常有利。圖13為熱油泵波紋管干氣密封的典型結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)除具有波紋管密封的優(yōu)點(diǎn)外，還具有尺寸緊湊的優(yōu)點(diǎn)。由于采用靜止式結(jié)構(gòu)，兩端密封共用一個(gè)動(dòng)環(huán)，軸向尺寸極短，可用在泵腔尺寸不足，干氣密封無(wú)法裝入的情況。

圖13

四、泵用干氣密封的設(shè)計(jì)和改造

干氣密封雖然在工作時(shí)端面為非接觸，但在開(kāi)停車時(shí)仍會(huì)有短暫的接觸，這就要求配對(duì)材料的耐磨性好。干氣密封摩擦付材料，硬環(huán)一般采用低膨脹系數(shù)、高彈性模量、抗拉強(qiáng)度、熱導(dǎo)率及硬度的材料，如SiC或硬質(zhì)合金。軟環(huán)用浸漬石墨。端面開(kāi)槽的環(huán)可以是動(dòng)環(huán)，也可以是靜環(huán)。

干氣密封在結(jié)構(gòu)上與普通機(jī)械密封差別不大，其設(shè)計(jì)除彈簧比壓、載荷系

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泵用干氣密封原理及應(yīng)用

數(shù)、密封圈過(guò)盈量等參數(shù)需特殊考慮外，主要還體現(xiàn)在密封環(huán)端面槽形參數(shù)的設(shè)計(jì)上。干氣密封的理論基礎(chǔ)源于螺旋槽推力軸承，氣體的動(dòng)壓效應(yīng)服從于雷諾方程及納維爾-斯托克斯方程。我公司采用有限元差分法進(jìn)行數(shù)值計(jì)算，由公司開(kāi)發(fā)的專用軟件可計(jì)算出螺旋槽密封面的氣膜壓力分布，并進(jìn)一步求得螺旋槽干氣密封的承載能力、密封的氣膜剛度以及密封的氣體泄漏量。

干氣密封運(yùn)轉(zhuǎn)的穩(wěn)定性和可靠性取決于密封面氣膜剛度大小，無(wú)論是工藝參數(shù)還是螺旋槽結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)密封性能的影響，都主要體現(xiàn)在對(duì)氣膜剛度的影響，氣膜剛度越大，密封穩(wěn)定性越好。我公司在考慮氣膜剛度的同時(shí)，也考慮了密封的泄漏量，即密封應(yīng)具有最大的剛漏比。其物理意義是密封既具有較大的剛度又具有較小的泄漏量，這一點(diǎn)對(duì)于泵用干氣密封的介質(zhì)側(cè)更具有現(xiàn)實(shí)意義。只有同時(shí)具有最大剛漏比和較大氣膜剛度的干氣密封才能保證密封長(zhǎng)周期、穩(wěn)定、理想地運(yùn)行。

影響氣膜剛度的螺旋槽的結(jié)構(gòu)參數(shù)主要有槽深、螺旋角、槽數(shù)、槽寬與堰寬比、槽長(zhǎng)與壩長(zhǎng)比等，需用專用軟件進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。而影響氣膜剛度的工藝參數(shù)主要有以下幾類：

1． 緩沖氣粘度

密封氣粘度的大小對(duì)氣膜剛度的影響比較大，粘度越大、動(dòng)壓效應(yīng)越強(qiáng)、氣膜剛度也就越大。

2． 密封氣溫度

在不同溫度下，氣體的粘度是不一樣的；溫度越高、粘度越大、氣膜剛度越大。

3． 密封轉(zhuǎn)速

轉(zhuǎn)速越高，動(dòng)壓效應(yīng)越強(qiáng)、氣膜剛度越大。在理想狀態(tài)下（即不考慮密封加工精度和安裝精度的影響），干氣密封的轉(zhuǎn)速越高、其穩(wěn)定性越好，而不受機(jī)械密封PV值的限制，因此干氣密封特別適合高速運(yùn)轉(zhuǎn)下使用。很好的槽形設(shè)計(jì)可以使得密封在較低的轉(zhuǎn)速下即可獲得足夠的氣膜剛度，從而保證端面穩(wěn)定脫離。這對(duì)軸徑相對(duì)較小轉(zhuǎn)速較低的泵用干氣密封更重要。

4． 密封端面的直徑大小

在同一轉(zhuǎn)速下，密封直徑越大線速度越高，氣膜剛度越大。

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5． 緩沖氣的壓力

緩沖氣壓力對(duì)氣膜剛度的影響較小，一般來(lái)說(shuō)，壓力越高，氣膜剛度略有增大。

與壓縮機(jī)相比而言，泵用干氣密封的緩沖氣控制系統(tǒng)要簡(jiǎn)單得多。如圖8所示GP-1型的控制系統(tǒng)，緩沖氣經(jīng)過(guò)過(guò)濾器、調(diào)壓閥、流量計(jì)后直接進(jìn)入密封腔。監(jiān)測(cè)和報(bào)警只有密封腔壓力和流量，氣源壓力過(guò)低或主密封損壞導(dǎo)致密封腔過(guò)高都由一個(gè)表來(lái)監(jiān)控，安全密封損壞由流量計(jì)監(jiān)控。這種簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)主要基于成本考慮，泵的重要性遠(yuǎn)不如壓縮機(jī)，更主要的因素是都有備用泵，加之泵輸送的都是液體，主密封損壞后安全密封可以作機(jī)械密封使用，而壓縮機(jī)則無(wú)法做到。所以其控制系統(tǒng)只要滿足基本需要即可。

泵用干氣密封改造的基本條件是現(xiàn)場(chǎng)必須具備氣源，氣源氣體可以是介質(zhì)氣體，也可以是對(duì)環(huán)境無(wú)污染的惰性氣體，如氮?dú)?。氣源可?lái)自廠內(nèi)，也可來(lái)自專門的氮?dú)獍l(fā)生器。實(shí)際工作中常遇到的問(wèn)題是密封腔的尺寸不足，這是因?yàn)楦蓺饷芊獾亩嗣鎸挾缺绕胀芊鈱挼枚嘣斐傻?，這對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提出了更高的要求。改造能否成功的另一個(gè)關(guān)鍵因素是清潔工作是否徹底。從GP-2型和GP-3型的結(jié)構(gòu)來(lái)看，緩沖氣進(jìn)入密封腔后唯一的出口就是密封端面，如果管路或密封腔內(nèi)有雜質(zhì)，其進(jìn)入端面的可能性就很大。這就要求現(xiàn)場(chǎng)安裝人員要有足夠的細(xì)心、耐心和責(zé)任心。五、四川日機(jī)密封件有限公司對(duì)干氣密封的研制及應(yīng)用

提供性能可靠的干氣密封產(chǎn)品，密封的理論設(shè)計(jì)、制造加工、性能試驗(yàn)缺一不可。四川日機(jī)密封件有限公司(四川密封技術(shù)研究所)從1992年開(kāi)始，著手對(duì)干氣密封進(jìn)行研究，經(jīng)過(guò)艱苦攻關(guān)，已完成干氣密封的理論研究、設(shè)計(jì)制造、試驗(yàn)臺(tái)建設(shè)等工作，為提供合格的干氣密封產(chǎn)品奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

干氣密封理論研究主要著重于如何提高干氣密封運(yùn)行的穩(wěn)定性，即如何使密封產(chǎn)生最大的氣膜剛度。為此我們編寫(xiě)了用于干氣密封設(shè)計(jì)的專用計(jì)算軟件，對(duì)影響密封剛度的結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。并按照理論計(jì)算結(jié)果，加工制造出螺旋槽干氣密封進(jìn)行了模擬運(yùn)轉(zhuǎn)臺(tái)架實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果與理論計(jì)算非常吻合，肯定了理論研究的正確性。通過(guò)專用的設(shè)計(jì)軟件，使得干氣密封的設(shè)計(jì)變得十

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分快捷、準(zhǔn)確。只要將操作參數(shù)及密封軸徑輸入計(jì)算機(jī)，很短時(shí)間內(nèi)即可得出最佳的螺旋槽參數(shù)以及泄漏量、消耗功率等。目前，公司提供干氣密封可達(dá)到的使用參數(shù)為：轉(zhuǎn)速1～150m/s；壓力0～8.0Mpa；溫度-40℃～160℃。連續(xù)使用壽命不低于三年。

我公司建立了嚴(yán)格完整的質(zhì)量保證體系，并于1999年通過(guò)了挪威船級(jí)社ISO9001質(zhì)保體系的認(rèn)證。對(duì)密封各零部件的制造加工以及性能檢測(cè)制定了嚴(yán)格的質(zhì)量檢查和操作規(guī)程，可確保向用戶提供高質(zhì)量的產(chǎn)品。

我公司自1997年為大慶石化提供了第一套干氣密封并成功投入運(yùn)行以來(lái)，已陸續(xù)為上海石化、九江石化、鎮(zhèn)海煉化、齊魯石化、茂名石化、渭河化肥、蘭化公司、烏石化公司等十余家用戶的泵及壓縮機(jī)的干氣密封做了成功的修復(fù)和國(guó)產(chǎn)化工作，總計(jì)五十余套。2000年，“螺旋槽氣體潤(rùn)滑端面密封開(kāi)發(fā)研究”項(xiàng)目獲得了四川省科委鑒定，取得了良好的社會(huì)效益。

我1．

公司具有加工干氣密封端面的專用設(shè)備。該設(shè)備為我公司利用機(jī)光電一體化技術(shù)專為制造干氣密封而研制開(kāi)發(fā)，具有九十年代國(guó)際先進(jìn)水平。可在碳化鎢硬質(zhì)合金、碳化硅、石墨以及各種金屬表面加工不同深度、形狀的干氣密封動(dòng)壓槽?？蛇_(dá)到槽深不均勻度≤1μm，槽底部粗糙度Ra≤1.6μm。產(chǎn)品經(jīng)多次現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)表明可完全替代進(jìn)口。

2． 尺寸精度由三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x、萬(wàn)能工具顯微鏡和立式光學(xué)投影儀（精度均為0.1μm）檢測(cè)可得到充分保證。

3． 公司現(xiàn)有13000r/min高速試驗(yàn)臺(tái)架一臺(tái)、12000r/min高速PV試驗(yàn)臺(tái)一臺(tái)、25000r/min超高速試驗(yàn)臺(tái)一臺(tái)以及數(shù)臺(tái)泵用密封試驗(yàn)臺(tái)，能滿足所有國(guó)內(nèi)現(xiàn)有壓縮機(jī)用干氣密封和泵用干氣密封的臺(tái)架模擬試驗(yàn)需要。

4． 公司的《干氣密封臺(tái)架模擬試驗(yàn)規(guī)程》是在參照美國(guó)石油學(xué)會(huì)的API-617標(biāo)準(zhǔn)中《離心壓縮機(jī)氣體密封試驗(yàn)規(guī)程》的基礎(chǔ)上，再適當(dāng)提高要求所制定?？纱_保密封工業(yè)運(yùn)行的可靠性。

5． 公司采用德國(guó)申克動(dòng)平衡試驗(yàn)機(jī)對(duì)密封轉(zhuǎn)動(dòng)件作動(dòng)平衡檢測(cè)，其精度要求高于API617、ISO1940標(biāo)準(zhǔn)的有關(guān)規(guī)定。

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