1、干氣密封簡介

1.1、干氣密封的結(jié)構(gòu)

　　干氣密封是可控間隙的非接觸式機(jī)械密封,密封端面間為氣膜。干氣密封可滿足高PV值、長壽命和高可靠性的要求。

　　干氣密封即“干運(yùn)轉(zhuǎn)氣體密封”（Dry Running gas seals）是將開槽密封技術(shù)用于氣體密封的一種新型軸端密封，屬于非接觸密封。干氣密封有多種結(jié)構(gòu)形式,但其基本原理同機(jī)械密封一樣,是通過垂直于旋轉(zhuǎn)軸線的一對或多對密封端面來實(shí)現(xiàn)密封。動(dòng)環(huán)通過軸套固定在旋轉(zhuǎn)軸上,并隨軸一起旋轉(zhuǎn),靜環(huán)安裝在密封端蓋(殼體)中,如圖1所示。

圖1　干氣密封結(jié)構(gòu)示意

　　干氣密封的工作原理詳見真空技術(shù)網(wǎng)另文介紹。干氣密封的核心技術(shù)是其端面開槽技術(shù)。目前國內(nèi)外密封制造企業(yè)比較常用的槽形有單向旋轉(zhuǎn)螺旋槽、雙向旋轉(zhuǎn)T槽、雙向旋轉(zhuǎn)半圓槽、單向旋轉(zhuǎn)八字螺旋槽等。

1.2、干氣密封的分類

　　近年來,干氣密封的應(yīng)用日益普及,不僅大型透平離心壓縮機(jī)上普遍采用干氣密封,在一些裝置的關(guān)鍵泵上,尤其是利用液封很困難的泵上,也開始采用干氣密封。

　　泵用干氣密封從結(jié)構(gòu)上大致分為3類:

　　(1) TM11A型干氣密封:采用“氣體阻封”替代傳統(tǒng)的“液體阻封”,在密封低溫、易揮發(fā)類介質(zhì)時(shí)具有極高的可靠性;

　　(2) TM11B 型干氣密封: 采用兩套干氣密封串聯(lián)布置,中間充密封氣。對工藝介質(zhì)無污染,能夠保證泵送工藝介質(zhì)的高純度;

　　(3) TM02C型干氣密封: 干氣密封與接觸式機(jī)械密封串聯(lián)使用,機(jī)械密封為主密封,干氣密封為備用密封。主密封失效后,干氣密封短時(shí)間內(nèi)起到主密封作用,防止工藝介質(zhì)向大氣泄漏。

2、干氣密封在P2202 A/B泵上的應(yīng)用

2.1、P2202 A/B泵簡介

　　P2202 A /B泵是中石化安慶分公司化肥部低溫甲醇沖洗裝置上再吸收塔循環(huán)泵,介質(zhì)為富H2S甲醇,設(shè)備型號(hào): 10×12-21N,它是臥式單級泵,采用機(jī)械密封。泵的工藝參數(shù)如表1所示。

表1　P2202泵工藝參數(shù)

2.2、P2202 A/B泵密封改造

　　P2202 A/B泵原機(jī)械密封為國外進(jìn)口機(jī)械密封,如圖2所示。密封液采用乙醇,由于泵的工藝介質(zhì)(甲醇)中含有較多的雜質(zhì)顆粒(大多由于管道腐蝕所產(chǎn)生) ,使得機(jī)械密封的摩擦副端面磨損嚴(yán)重,機(jī)械密封壽命很短,需經(jīng)常對甲醇泵機(jī)械密封進(jìn)行更換,造成維修工作量大、維修費(fèi)用高。在這種情況下, 2008年4月對甲醇泵機(jī)械密封進(jìn)行改造。

圖2　P2202泵機(jī)械密封結(jié)構(gòu)示意

　　由于密封液和介質(zhì)均屬易汽化物質(zhì),并且介質(zhì)中含有很多雜質(zhì),對普通機(jī)械密封容易產(chǎn)生負(fù)面影響,根據(jù)該泵的工藝參數(shù)以及實(shí)際工況的特點(diǎn),提出以下兩點(diǎn)改造方案:

　　(1)為克服介質(zhì)易揮發(fā)造成機(jī)械密封端面干摩擦,主體密封采用干氣密封, 密封型式選擇TM11A型干氣密封(圖3、圖4) ,從而不受介質(zhì)汽化的影響,同時(shí)通過主密封氣體的過濾控制,使得干氣密封的端面接觸的是干凈氣體。

圖3　P2202泵干氣密封結(jié)構(gòu)示意    圖4　P2202泵干氣密封控制系統(tǒng)示意

　　(2)為使介質(zhì)的雜質(zhì)不影響干氣密封的正常工作,采用了前置緩沖液進(jìn)行沖洗,為使結(jié)構(gòu)簡單,直接利用泵出口過濾后的干凈介質(zhì)作為緩沖液,同時(shí)在泵介質(zhì)與密封緩沖液之間增加一道螺旋密封,以阻隔雜質(zhì)不進(jìn)入緩沖液,保護(hù)干氣密封正常工作。

　　原機(jī)殼上各個(gè)孔口也作相應(yīng)調(diào)整,對應(yīng)關(guān)系如表2所示。

表2　機(jī)殼孔口對應(yīng)關(guān)系

　　干氣密封工作時(shí),主密封氣壓力為0.7MPaG的管網(wǎng)低壓氮?dú)?經(jīng)過濾器過濾后,氣體的過濾精度達(dá)到1μm,經(jīng)自立式壓力調(diào)節(jié)閥、流量計(jì)進(jìn)入密封腔體。為保證泵安全工作,當(dāng)?shù)獨(dú)獾膲毫Φ椭?.4MPaG時(shí),由自立式調(diào)節(jié)閥后安裝的壓力開關(guān)儀表控制甲醇泵聯(lián)鎖停機(jī)。

　　干氣密封的前置緩沖是從泵的出口管路引過來的介質(zhì)液體—甲醇,經(jīng)過濾器過濾掉所含的雜質(zhì)顆粒后,充入干氣密封的前置緩沖液腔,以保護(hù)干氣密封的密封端面不會(huì)被泵內(nèi)臟的介質(zhì)污染。

2.3、改造效果

　　P2202泵干氣密封自2008 年10 月投用至今,運(yùn)行情況良好,各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)均在控制范圍以內(nèi)。

　　P2202泵干氣密封控制系統(tǒng)仍有可改進(jìn)之處:

　　(1)由于甲醇沖洗裝置的介質(zhì)含雜質(zhì)顆粒物較多, P2202泵的前置緩沖液只有一路過濾器,當(dāng)它堵塞時(shí),必須停機(jī)清洗過濾器。建議采用一開一備兩個(gè)過濾器并聯(lián),當(dāng)一路過濾器堵塞時(shí),可以切換到另一路,而不會(huì)因此停機(jī);也可在過濾器前加1個(gè)大的粗過濾器,延緩過濾器的堵塞。

　　(2)在P2202泵的平衡管處和緩沖液孔板后應(yīng)各加裝1塊壓力表,緩沖液和主密封氣壓力的調(diào)節(jié)都可以根據(jù)這兩塊壓力表的值調(diào)到干氣密封工作需要的理想狀態(tài)。

3、結(jié)語

　　目前,干氣密封在甲醇泵上的應(yīng)用還少,但在液態(tài)烴等泵上的應(yīng)用已開始推廣。雖然干氣密封的成本遠(yuǎn)高于機(jī)械密封,但是它能長周期的運(yùn)行使其運(yùn)行維護(hù)成本和機(jī)械密封相比大大降低,特別是在高度強(qiáng)調(diào)健康、安全、環(huán)保的今天,干氣密封表現(xiàn)出了突出的優(yōu)越性。