干气密封系培训

技术培训资料干气密封系统基本原理干气密封系统基本原理目标了解干气密封（了解干气密封（DGSDGS）系统）系统设计理念设计理念设计方法设计方法仪表选型仪表选型系统选型系统选型简介简介n约翰克兰干气密封是公认的透平机械的密封解决方案。约翰克兰干气密封是公认的透平机械的密封解决方案。n目前，干气密封已成为透平机械的标准配置。目前，干气密封已成为透平机械的标准配置。n干气密封包括干气密封本体和干气密封系统。干气密封包括干气密封本体和干气密封系统。n干气密封测控系统是干气密封安全和连续运转所必需干气密封测控系统是干气密封安全和连续运转所必需的。的。n本课件旨在阐述有关干气密封操作条件和密封功能控本课件旨在阐述有关干气密封操作条件和密封功能控制的基本要求。制的基本要求。干气密封系统的功能干气密封系统的功能 对提供给密封的气体进行过滤，以除去颗粒和液体。对提供给密封的气体进行过滤，以除去颗粒和液体。 对提供给密封的气体进行控制，以满足密封对气体压力、流对提供给密封的气体进行控制，以满足密封对气体压力、流量和温度的要求。量和温度的要求。 通过对密封气或密封泄漏气的压力、流量等参数的测量来监通过对密封气或密封泄漏气的压力、流量等参数的测量来监测密封运行状况测密封运行状况 。基本术语基本术语 DGS DGS 干气密封（干气密封（Dry gas seal)Dry gas seal) 内侧密封或主密封内侧密封或主密封 外侧密封或辅助密封外侧密封或辅助密封 机内迷宫或压缩机迷宫机内迷宫或压缩机迷宫 中间迷宫中间迷宫 外侧迷宫外侧迷宫 隔离密封隔离密封基本术语基本术语 工艺气体工艺气体 密封气体密封气体 缓冲气体缓冲气体 隔离气体隔离气体概述概述干气密封测控系统视下列情况而不同. 密封布置方式密封布置方式 设计理念设计理念 安全要求安全要求 压缩机厂商的习惯压缩机厂商的习惯 用户习惯用户习惯 对事故和操作特性的研究水平对事故和操作特性的研究水平 干气密封布置方式干气密封布置方式 单端面单端面 串联串联 - - 带带 / / 不带中间迷宫不带中间迷宫 - - 带带 / / 不带缓冲气进气不带缓冲气进气 双端面双端面 ( ( 背靠背或面对面背靠背或面对面 ) ) 三级串联三级串联 - - 带带 / / 不带不带 中间迷宫中间迷宫 - - 带带 / / 不带不带 缓冲气进气缓冲气进气 双端面双端面( ( 背靠背或面对面背靠背或面对面 ) ) 单端面单端面单端面密封单端面密封静止组件静止组件旋转组件旋转组件轴承轴承双端面干气密封双端面干气密封隔离气隔离气高点放空高点放空主密封气主密封气缓冲气缓冲气工艺工艺气气轴承轴承油油串联密封串联密封轴承轴承工艺气工艺气N2 隔离气隔离气过滤后的过滤后的工艺气工艺气一级放火炬一级放火炬二级放空二级放空带中间迷宫的串联密封带中间迷宫的串联密封N2 隔离隔离二级放空二级放空N2 缓冲缓冲一级放火炬一级放火炬过滤后的过滤后的工艺气工艺气工艺气工艺气轴承轴承干气密封测控系统干气密封测控系统干气密封测控系统由以下几部分组成：干气密封测控系统由以下几部分组成： 密封气的供给与控制密封气的供给与控制 一级密封的泄漏监控与排放一级密封的泄漏监控与排放 缓冲气的供给与控制缓冲气的供给与控制 二级放空二级放空 隔离气的供给与控制隔离气的供给与控制注注: : 根据密封布置方式来进行系统的配置。根据密封布置方式来进行系统的配置。系统配置系统配置干气密封布置方式干气密封布置方式系统系统密封气密封气一级排放一级排放 缓冲气缓冲气 (串联密封串联密封)缓冲气缓冲气 (双端面密封双端面密封 )二级放空二级放空隔离气隔离气 STTBDYYYYYYYNNNYNNNNYNYYYYYYYS 单端面单端面T 串联串联D 双端面双端面 TB 带中间迷宫的串联带中间迷宫的串联 Y - YesN - No密封气系统密封气系统提供清洁和干燥的气体提供清洁和干燥的气体密封气不含固体颗粒和液体密封气不含固体颗粒和液体保持合适的压力、温度和流量保持合适的压力、温度和流量密封气来源密封气来源压缩机出口气体压缩机出口气体压缩机段间气体压缩机段间气体外部气体外部气体 密封气质量密封气质量 密封气过滤密封气过滤 小于小于 3um(过滤过滤)温度应至少高于露点温度温度应至少高于露点温度10以上以上( 保温保温 / 蒸汽伴热蒸汽伴热 或或 电加热电加热)密封气无液密封气无液( 凝聚式或凝聚式或Knockout 预处理过滤器预处理过滤器 )密封气控制密封气控制 保持与平衡管的压差在保持与平衡管的压差在 0.3 bar g 0.3 bar g 以上。以上。( ( 压力控制压力控制 ) ) 保持机内迷宫间隙最大时最小气流速度为保持机内迷宫间隙最大时最小气流速度为 5 5 m/s m/s。( ( 流量控制流量控制 ) ) 压力与流量的组合控制压力与流量的组合控制 ( ( 压力控制压力控制 + + 流量控制流量控制 ) )防止未过滤的气体进入密封腔防止未过滤的气体进入密封腔密封气密封气 压力控制压力控制PDIT取自压缩机平衡管 取自密封气进气管差压远传P 平衡差压控制器 - DCSP 密封P 密封P 密封 P 平衡压差p = P 密封 - P 平衡 = 0.3 Barg (最小)差压控制阀PI-1FI-2FI-1流量计(可选)从过滤器来的密封气密封气密封气 压力控制压力控制P 平衡P 密封P 密封P 密封 P 平衡压差p = P 密封 - P 平衡 = 0.3 Barg (最小)PI-1FI-2FI-1示例示例:P 吸气吸气 : 20 barg，40 P 排气排气 : 40 barg，70 P 平衡平衡 : 20 bargP 密封密封 : 20.3 barg，70 FI-1&FI-2 处流量处流量= 一级密封泄漏量一级密封泄漏量 ( 20.3 barg&70 ) + 通过压缩机迷宫的泄漏量通过压缩机迷宫的泄漏量 ( 20.3 barg ( 0.3 bar 压差压差) & 70 ，9000 rpm )P 吸气P 排气9000 rpm流量计(可选)密封气密封气 流量控制流量控制PI-1PDI显示/开关/远传来自压缩机出口气体/外供气体FI-2FI-1n球阀或针阀调节流量球阀或针阀调节流量nFI 流量计监测密封气流量流量计监测密封气流量调节流量控制阀保证迷宫处气流速度至少 5m/s密封气密封气 流量控制流量控制P 平衡P 密封P 密封P 密封 P 平衡FI-2FI-1示例示例:P 吸气吸气 : 20 barg，40 P 排气排气 : 40 barg，70 P 平衡平衡 : 20 bargP 密封密封 : 20.3 barg，70 FI-1&FI-2 流量流量= 一级密封泄漏量一级密封泄漏量 ( 20.3 barg&70 ) + 通过压缩机迷宫的泄漏量通过压缩机迷宫的泄漏量 ( 流向机内的平均气流速度不小于流向机内的平均气流速度不小于 5 m/s)P 吸气P 排气9000 rpm密封气密封气 流量控制流量控制必须保持足够的密封气压力，确保压缩机工作时通过最小间隙处向机内的平均气流速度不小于 5m/s，以防止工艺气向外的扩散。 保持充足的密封气流量。保持充足的密封气流量。 保持正压以防压缩机腔体内未过滤的保持正压以防压缩机腔体内未过滤的 工艺气体流向密封腔工艺气体流向密封腔 P 平衡P 密封P 密封P 密封 P 平衡FI-2FI-1P 吸气P 排气密封气密封气 控制控制防止未过滤的气体进入密封腔防止未过滤的气体进入密封腔 保持与平衡管的压差在保持与平衡管的压差在 0.3 bar g 0.3 bar g 以上。以上。( ( 压力控制压力控制 ) ) 保持机内迷宫间隙最大时最小气流速度为保持机内迷宫间隙最大时最小气流速度为 5 5 m/s m/s。( ( 流量控制流量控制 ) ) 孔板孔板 流量调节阀流量调节阀密封气密封气 控制控制压缩机的操作工况压缩机的操作工况 变化范围大变化范围大 瞬时工况瞬时工况 ( ( 启动和停车启动和停车) ) 正常操作工况正常操作工况 静态静态 工艺引起的变化工艺引起的变化 ( (吸气吸气 & & 排气压力排气压力 / / 温度温度) ) 压缩机转速的变化压缩机转速的变化 密封气源的改变密封气源的改变密封气密封气 控制控制压缩机的操作工况压缩机的操作工况 变化范围大变化范围大 流量控制流量控制 改变孔板大小改变孔板大小 流量控制流量控制 调节阀的开度调节阀的开度 流量控制流量控制 保持足够的正压差以获得所需的最小气流速度保持足够的正压差以获得所需的最小气流速度由于压缩机的操作工况范围变化大，当由于压缩机的操作工况范围变化大，当简单的流量控制系统不能满足上述要求简单的流量控制系统不能满足上述要求时，密封气的供给应当采用差压控制。时，密封气的供给应当采用差压控制。密封气密封气 压力压力 & & 流量控制流量控制PDIT取自压缩机平衡管 取自密封气进气管 差压远传P 平衡差压调节器 - DCSP 密封P 密封P 密封 P 平衡差压调节阀PI-1FI-2FI-1流量调节阀密封气密封气 监测监测 流量显示流量显示 监测密封气流量监测密封气流量 试车时可以采用试车时可以采用 差压报警（低报）差压报警（低报） 当密封气压力降低时报警当密封气压力降低时报警 差压报警（高报）差压报警（高报） 监测密封气过滤器或凝聚式预处理过滤器监测密封气过滤器或凝聚式预处理过滤器可选可选 压力显示压力显示 密封气供气压力密封气供气压力 & PDCV& PDCV后压力后压力 温度显示温度显示 密封气温度密封气温度一级泄漏一级泄漏 / / 放空放空在所有工况下，包括密封失效，以一种安全和可接受的方在所有工况下，包括密封失效，以一种安全和可接受的方式来处理密封气的泄漏。式来处理密封气的泄漏。保持高于火炬线的正压力。保持高于火炬线的正压力。防止从火炬线来的反压。防止从火炬线来的反压。监测一级密封的运行状态。监测一级密封的运行状态。在密封失效时产生停车信号。在密封失效时产生停车信号。一级泄漏一级泄漏 / / 放空放空PI-5FI-4到火炬P 火炬PI-6FI-5PT-2PT-1高高联锁LHL高报P 泄漏P 泄漏高高联锁高报ROROP 泄漏 P 火炬n一级泄漏到火炬一级泄漏到火炬nFI-4 & 5, 一级密封泄漏量一级密封泄漏量nRO- 在排放线产生背压在排放线产生背压nPI-5 & 6, 压力显示，监测一级泄漏压力压力显示，监测一级泄漏压力nPT-1 &2，压力远传，提，压力远传，提供供 4 20 mA 信号到信号到 DCS.n泄漏高报警泄漏高报警n泄漏高高报，压缩机联锁泄漏高高报，压缩机联锁HHH一级泄漏控制一级泄漏控制PI-5FI-4到火炬PT-1HLP 泄漏高高联锁高报RO限流孔板：限流孔板：n根据正常泄漏量确定孔板尺寸根据正常泄漏量确定孔板尺寸n当泄漏量快速增长时产生背压当泄漏量快速增长时产生背压流量计：流量计：n测量正常流量测量正常流量n监测密封流量监测密封流量 n流量高流量高 / 低报警低报警止回阀：止回阀：n防止反压防止反压 n确保流动方向确保流动方向压力远传：压力远传：n密封泄漏较大时高报密封泄漏较大时高报 n密封失效时高高报联锁密封失效时高高报联锁缓冲气系统缓冲气系统提供工艺气与环境之间的有效隔离提供工艺气与环境之间的有效隔离带中间迷宫的串联布置方式采用带中间迷宫的串联布置方式采用降低一级密封的泄漏浓度降低一级密封的泄漏浓度缓冲气应为惰性气体缓冲气应为惰性气体 （ 通常为氮气）通常为氮气）缓冲气源必须可靠缓冲气源必须可靠缓冲气质量应与密封气一样缓冲气质量应与密封气一样缓冲气含氧浓度应小于缓冲气含氧浓度应小于10缓冲气缓冲气 系统系统 （ 带中间迷宫的串联）带中间迷宫的串联）PIFIHLP 缓冲nFI, 二级密封缓冲气流量二级密封缓冲气流量nPI, 缓冲气压力显示缓冲气压力显示二次放空工厂氮气氮气过滤器P 火炬PIFI-5P 泄漏ROP 泄漏 P 火炬P 缓冲缓冲 P 泄漏泄漏 P 火炬火炬 示例示例:P 火炬火炬 : 1 bargP 泄漏泄漏 : 1.2 bargP 缓冲缓冲: 1.5 bargFI 流量流量= 二级密封泄漏量二级密封泄漏量 + 通过中间迷宫的泄漏量通过中间迷宫的泄漏量 压力控制压力控制缓冲气缓冲气 系统系统 （带中间迷宫的串联）（带中间迷宫的串联）PIFIHLP 缓冲nFI, 二级密封缓冲气流量二级密封缓冲气流量nPI, 缓冲气压力显示缓冲气压力显示二次放空工厂氮气氮气过滤器P 火炬PIFI-5P 泄漏ROP 泄漏 P 火炬 P 缓冲缓冲 P 泄漏泄漏 P 火炬火炬 示例示例:P 火炬火炬: 1 bargP 泄漏泄漏 : 1.2 bargP 缓冲缓冲: 气量应充足，保持迷宫气量应充足，保持迷宫处处 5m/s的气流速度的气流速度FI 流量流量= 二级密封泄漏量二级密封泄漏量+ 通过中间迷宫的泄漏量通过中间迷宫的泄漏量 ( 基于基于 5m/s)流量控制流量控制 缓冲气缓冲气 控制控制( ( 双端面双端面 DGS)DGS)FIHLP 缓冲nFI, 缓冲气流量缓冲气流量nPDI, 缓冲气差压显示缓冲气差压显示nPDCV 差压控制阀差压控制阀外供氮气氮气过滤器P 缓冲缓冲 P 参考参考PDCPDIPDCVP 参考二次放空二次放空PIFIHLP 缓冲二次放空工厂氮气氮气过滤器n密封的外泄漏气应通过管道引至安全区域。密封的外泄漏气应通过管道引至安全区域。n采用氮气作缓冲气，外侧密封泄漏气的二次放空是安全的。采用氮气作缓冲气，外侧密封泄漏气的二次放空是安全的。n采用不带二级缓冲气进气的串联密封，二次放空中可能含有可燃气采用不带二级缓冲气进气的串联密封，二次放空中可能含有可燃气体。体。okn可推荐采用可燃气体探测器。可推荐采用可燃气体探测器。 隔离气系统隔离气系统轴承轴承润滑油润滑油隔离气隔离气 n采用有隔离气注入的外侧迷宫密封，防止轴采用有隔离气注入的外侧迷宫密封，防止轴承腔的润滑油气向密封腔扩散。承腔的润滑油气向密封腔扩散。n分瓣式碳环密封可用于替代迷宫密封。分瓣式碳环密封可用于替代迷宫密封。n通常采用氮气作为隔离气。通常采用氮气作为隔离气。n一些用户采用仪表风作为隔离气。一些用户采用仪表风作为隔离气。隔离气系统隔离气系统PI-4P 隔离P 隔离工厂氮气氮气过滤器nPI-4, 隔离气压力显示隔离气压力显示 , 最小最小0.3 barg 二次放空二次放空