压缩机干气密封原理课件

透平压缩机干气密封基本原理透平压缩机干气密封基本原理杨惠霞博士杨惠霞博士 总经理总工程师总经理总工程师天津赛锐特密封技术有限公司天津赛锐特密封技术有限公司20092009年年9 9月月1616日日透平压缩机干气密封基本原理1气体压缩机密封气体压缩机密封一台典型的透平压缩机包含两个介于轴承之间的集装式干气密封。一台典型的透平压缩机包含两个介于轴承之间的集装式干气密封。气体压缩机密封一台典型的透平压缩机包含两个介于轴承之间的集装2干气密封的定义及特点 1.定义干气密封：干运转、气体润滑、非接触式机械端面密封的简 称。2.特点以气封气、非接触、气膜润滑、低功耗、长寿命、高可靠性、低运行维护费用。干气密封目前最先进的高速透平压缩机轴端密封型式，是设干气密封目前最先进的高速透平压缩机轴端密封型式，是设计院、主机厂和终端用户首选的大机组轴端密封型式。计院、主机厂和终端用户首选的大机组轴端密封型式。干气密封的定义及特点 1.定义3干气密封典型结构特点：与高速机械密封相比，密封面宽、旋转环（硬环）密封面刻有微米量级的动压槽，密封面分为槽区和坝区两部分。干气密封典型结构特点：与高速机械密封相比，密封面宽、旋转环（5旋转环碳化钨/碳化硅静止环碳石墨/碳化硅+碳/碳化硅+DLC金属件410不锈钢/316不锈钢/哈氏合金/其它弹簧哈氏合金C干气密封材料旋转环干气密封材料6静环材料（Primary Ring）碳石墨浸金属浸树脂(如强腐蚀性介质)碳化硅+碳/碳化硅+DLC(如超高压)干气密封材料静环材料（Primary Ring）干气密封材料7动环材料（Mating Ring）碳化钨钴基镍基碳化硅反应烧结（不用）常压烧结（或称无压烧结）液相烧结 超高压干气密封材料动环材料（Mating Ring）干气密封材料8碳化钨（钴基）韧性好强度高钴基不耐腐蚀镍基抗腐蚀性较好碳化硅抗腐蚀性好易碎 怕磕碰、易缺边干气密封材料碳化钨（钴基）干气密封材料9干气密封的工作原理干气密封的工作原理干气密封的工作原理10圆弧槽圆弧槽圆弧槽11John CraneJohn CraneV形槽U形槽T形槽BurgmannBurgmannFlowserveFlowserve螺旋槽枞树形槽John CraneV形槽U形槽T形槽BurgmannFlo12旋向旋向气体向中心泵送气体向中心泵送气体受压，压力升高，产生间隙气体受压，压力升高，产生间隙密封坝密封坝圆弧槽泵送原理圆弧槽泵送原理旋向气体向中心泵送气体受压，压力升高，产生间隙密封坝圆弧槽泵13 旋向旋向气体向中心泵送气体向中心泵送气体受压，压力升高，产生间隙气体受压，压力升高，产生间隙密封坝密封坝双向槽泵送原理双向槽泵送原理 14最初双向螺旋槽最初双向螺旋槽最初双向螺旋槽最初双向螺旋槽单向螺旋槽单向螺旋槽单向螺旋槽单向螺旋槽Speed=14,500 rpmSpeed=14,500 rpm168.3mm O/B Seal168.3mm O/B Seal气膜刚度-单向槽 v 双向槽改进型改进型双向螺旋槽双向螺旋槽最初双向螺旋槽单向螺旋槽Speed=14,500 rpm15最初的双向螺旋槽最初的双向螺旋槽最初的双向螺旋槽最初的双向螺旋槽单向螺旋槽单向螺旋槽单向螺旋槽单向螺旋槽168.3mm 168.3mm 密封直径密封直径密封直径密封直径软件计算 气膜厚度 列雷台阶列雷台阶列雷台阶列雷台阶改进型双向螺旋槽改进型双向螺旋槽最初的双向螺旋槽单向螺旋槽168.3mm 密封直径软件计算 16l单向槽：圆弧槽、螺旋槽、V形槽 优点：动压效应强，气膜刚度大，抗外界扰动能力强。缺点：不能反转。l双向槽：枞树、T、双L 优点：可以长时间反转；缺点：较单向槽动压效应弱，气膜刚度小，抗外界扰动能力 较弱。推荐：优先采用单向槽，特殊情况双向槽。单向槽与双向槽的比较单向槽与双向槽的比较单向槽：圆弧槽、螺旋槽、V形槽单向槽与双向槽的比较17正常间隙正常间隙正常间隙18间隙增大间隙增大间隙增大19间隙减小间隙减小气膜刚度：气膜开启力的变化与膜厚变化的比值气膜刚度：气膜开启力的变化与膜厚变化的比值气膜刚度越大，密封工作越稳定。气膜刚度越大，密封工作越稳定。间隙减小气膜刚度：气膜开启力的变化与膜厚变化的比值20工作原理3020 10 0 1 2 3 4 5 膜厚膜厚(mm)静、动压组合刚度静、动压组合刚度单纯流体静压单纯流体静压 刚度刚度(GN/m)非接触密封流体静压与流体动压刚性非接触密封流体静压与流体动压刚性工作原理3020 10 0 1 2 3 4 5 膜厚(mm21非接触密封的热量平衡非接触密封的热量平衡0.1.2.3.4.5.6.7.8.9 W 0 1 2 3 4 5 6 膜厚膜厚 mm 密封温度低于环境温度密封温度高于环境温度气体膨胀热量散发气体粘性剪切产生热量非接触密封的热量平衡0.1.2.3.4.5.6 22干气密封综合性能分析软件-功能压力、温度、转速、气体压力、温度、转速、气体组份、材料、槽形、密组份、材料、槽形、密封几何形状封几何形状 输入输入输入输入 输出输出输出输出密封面间隙、泄漏量、密封面间隙、泄漏量、摩擦、功率、温升、气摩擦、功率、温升、气膜稳定性膜稳定性干气密封综合性能分析软件-功能压力、温度、转速、气体组份、23干气密封主要特征干气密封主要特征SC01干气密封主要特征24l允许最大轴向窜量通常为+3.0mm l允许最大径向跳动通常为+1.0mml 能在全压下启/停 SC01系列干气密封特点允许最大轴向窜量通常为+3.0mm SC01系列干气密封25密封开启压力n=0 RPM,约 10 BarG密封开启速度p=0,约0.6 m/s（以轴径计算）密封开启压力26密封反转没有损伤的短时间反转可接受，但应避免可使用双向密封设计密封反压不被推荐密封液体污染 少量液体污染可以接受，但应避免密封反转27低速盘车不影响密封性 振动密封可承受API617振动公差要求低速盘车28l极低的工艺气泄漏 l能承受速度和压力的快速变化l由于非接触的特点，理论上密封寿命可以认为没有限制极低的工艺气泄漏 29l取消了密封油系统l减少了维修费用l节能l防止了油系统的污染取消了密封油系统30l减少新机器的成本l集装式设计易安装，保护关键密封组件减少新机器的成本31技术、创新、服务技术、创新、服务32压缩机干气密封原理课件33