徐巖

（大慶煉化公司化工生產(chǎn)一部丙烯腈作業(yè)區(qū)，黑龍江 大慶 163411）

轉(zhuǎn)動機械設(shè)備在不斷應用過程中，最必不可少的就是密封。隨著社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展、人們生活水平的不斷提升，人們對密封的應用要求也在進一步提高。密封實際效果的好與壞，會直接影響整個轉(zhuǎn)動機械設(shè)備，尤其是處于特殊的介質(zhì)狀態(tài)，如果發(fā)生了相關(guān)問題，就會直接影響密封的正常運行，導致安全事故的發(fā)生概率進一步增加。常見的密封形式有干氣密封、機械密封、迷宮密封、填料密封等，密封種類多種多樣，優(yōu)缺點也各不相同，本文著重介紹干氣密封在離心壓縮機上的應用。

1 干氣密封原理和特點

1.1 原理

在干氣密封中，包含很多基本原件，與一般的集裝式機械密封一樣，主要有動環(huán)、靜環(huán)以及彈簧等，但干氣密封在端面設(shè)計方面有所不同，在動環(huán)組件的配合表面上，存在很多的螺旋槽，基于主軸轉(zhuǎn)動，由外向內(nèi)輸送氣體到螺旋槽的根部位置。除根部以外位置，均屬于無槽區(qū)，稱為密封壩。密封壩最大的作用，是可以有效地阻止氣體的流動，使氣體膜壓力提升。除此以外，在密封壩的內(nèi)側(cè)位置，還存在很多的反向螺旋槽，這些反向螺旋槽不但可以對配合表面的壓力分布進行有效的改善，還可以實現(xiàn)反向泵送，進而使靜環(huán)和動環(huán)組件的能力進一步加強。此外，在反向螺旋槽內(nèi)側(cè)位置，也存在密封壩，可以有效地阻止氣體的流動，使氣體膜的壓力進一步增加。對于氣體壓力和彈簧力這兩者實際產(chǎn)生的閉合壓力完全等于氣體膜的開啟壓力時，一種相對穩(wěn)定的平衡間隙得以建立。形成一個穩(wěn)定的密封區(qū)域，有效地阻止介質(zhì)外漏，達到密封的效果。

1.2 特點

對于干氣密封的動環(huán)而言，主要是將具備較好剛性和高硬度的碳化鎢材料應用進來，進一步制造而成，在旋轉(zhuǎn)軸上固定；對于靜環(huán)而言，則將具備自潤滑性且具備較軟特性的碳石墨材料應用進來，進一步制造而成，并且在不銹鋼夾持套中安裝進來。由于主軸的旋轉(zhuǎn)，帶動動環(huán)旋轉(zhuǎn)，但靜環(huán)并不隨之旋轉(zhuǎn)，以此形成動、靜環(huán)相對運動，密封可以基于彈簧力和介質(zhì)力的雙重作用下，進一步做軸向移動。干氣密封不但可以使工藝管路密封油污染得到有效的消除，還能使裝置效率得到顯著的提升。具體特點如下：第一，就是可以使工藝氣的損失進一步降低；第二，實際的工藝氣不會出現(xiàn)任何的油污染問題，避免發(fā)生密封油腐蝕現(xiàn)象；第三，就是可以節(jié)省油消耗和運輸成本；第四，其不但具備可靠性的特點，而且實際的使用壽命還非常長；第五，就是可以使能量的消耗得到有效的降低；第六，可以很大程度地減少維護；第七，提高安全性能。

2 干氣密封技術(shù)的應用分析

2.1 干氣密封的結(jié)構(gòu)

干氣密封件的結(jié)構(gòu)組成內(nèi)容非常多，不但有活動環(huán)，還有固定環(huán)和定位環(huán)，不僅如此，還有軸套和彈簧座。對于固定環(huán)而言，其主要的固定位置，就是不銹鋼彈簧座，會將具備自潤滑性能且非常軟的碳石墨作為材料應用在那里。對于靜環(huán)而言，其不會隨著軸的轉(zhuǎn)動而旋轉(zhuǎn)，而是基于介質(zhì)和彈簧的壓力作用，朝著軸的方向進行移動。正常情況下，在制作動環(huán)的過程中，需要將兩個材質(zhì)應用進來，首先是鎢，其次就是碳化硅硬質(zhì)合金，不但具備非常好的剛度和硬度，而且耐磨性也非常好。對于動環(huán)組件而言，一般都是加工成為特定形狀的淺槽，并且都是經(jīng)過螺旋加工而成。在靠近內(nèi)徑側(cè)的動環(huán)，可以稱為密封壩。在旋轉(zhuǎn)的過程中，通過外徑，密封氣體會被吸進，通過中心，進一步進入動壓槽，并且在密封壩將徑向元件引入進來。而密封壩又可以起到重要的節(jié)流作用，可以對密封表面的氣體進行壓縮，進而達到增加壓力的目的。與此同時，在螺旋槽的根部進入氣體，并且同時被密封壩所阻擋，將氣釘和彈簧力結(jié)合在一起，當實際的關(guān)閉壓力與氣膜的打開壓力，進而形成相對穩(wěn)定的間隙。

2.2 干氣密封的失效、泄漏分析及相應對策

（1）結(jié)構(gòu)設(shè)計方面的問題。對于氣體的靜態(tài)壓力而言，其與彈簧力進一步形成的閉合力，在一定情況下，要匹配氣體膜的反作用力，所以，在設(shè)計干式氣密封的過程中，可以保證實際的氣體膜厚度適中保持在2～3微米。如果實際的結(jié)構(gòu)并不適合，則在動環(huán)旋轉(zhuǎn)的過程中，就會出現(xiàn)各種各樣的問題，如間隙過大，進而出現(xiàn)密封件泄漏的問題；又或者是出現(xiàn)間隙過小的問題，進而出現(xiàn)干摩擦。此外，在設(shè)計動環(huán)槽的過程中，一般會將螺旋槽應用進來，而且通過旋轉(zhuǎn)的方式，實際引發(fā)的動壓效果也會最大，因此，實際獲取的干氣密封氣膜本身的剛性和密封性也就最大。此外，根據(jù)相應的研究進一步發(fā)現(xiàn)，如果在設(shè)定槽壁厚度的過程中，將其與氣膜厚度相同的順序進行同步設(shè)定，則可以達到最大的氣膜密封剛性。

（2）安裝干氣密封的失效原因。干氣密封對比普通的集裝式機械密封，有極大的不同，在移動環(huán)和固定環(huán)的配合表面之間，干氣密封要具備間隙，而且要達到一種穩(wěn)定狀態(tài)，正常情況下，都會非常薄。而實際的干氣密封間隙大約是3微米。所以，要對干氣密封的靜環(huán)和動間的清潔度進行有效保持，與此同時，還要保證端面的干燥性。對于干氣密封件而言，其之所以會發(fā)生故障，主要原因，就是密封件受到了污染，而出現(xiàn)的污染源，就是設(shè)備之中流入的工藝氣體等，當外部的氣體在進入到封閉腔體時，就會產(chǎn)生明顯的固體顆粒，這對干氣密封的正常使用會造成極大的影響。干氣密封的安裝及使用過程中要對清潔性和干燥度進行特別注意，保證安裝環(huán)境的清潔性得到始終保持，特別是在安裝的整個過程，相關(guān)操作人員必須要佩戴干凈的手套，而且在安裝完成之后，要清理干凈密封孔，避免出現(xiàn)任何雜質(zhì)。

（3）密封供氣系統(tǒng)失效原因。在動環(huán)和靜環(huán)之間，干氣密封的間隙大約為3微米。對于間隙部位，主要是通過密封氣體達到密封的目的，但是這對于實際的密封氣體供應系統(tǒng)提出了非常高的要求。不論是在安裝過程中，還是在使用過程中，都要始終保證干氣密封件的干燥性。在應用該方法的過程中，不論是密封氣體的壓力，還是流量，都不可改變。與此同時，在全面進入到密封面之前，要對氣源緩沖罐進行安裝，與此同時，還要將粗和細濾器安裝進來，避免密封面位置進入任何的雜質(zhì)和液體，確保在密封氣體之中，含有的雜質(zhì)可以不超過具體要求的值。在實際操作的過程中，要對主密封氣體的溫度進行適當?shù)奶嵘?，還要定期的切水，對主密封氣體的冷凝水進行蒸發(fā)，避免產(chǎn)生冷凝水。

（4）開車、停車對于干氣密封的影響。在啟動和停止離心壓縮機的過程中，整體的速度非常慢，而且動環(huán)和靜環(huán)這兩者具備相互接觸的特點，整體形成的氣膜厚度并未達到相應的標準，這使密封表面的磨損進一步增加，與此同時，干氣密封在長期運行的過程中，要盡可能的避免長期低速運行狀態(tài)，與此同時，相應的設(shè)備在停止或者運行時，都要將壓縮機曲柄應用進來，對機器進行全面的保護。如果將干氣密封應用在離心壓縮機組中，則離心壓縮機的啟動過程，應該保證在10分鐘內(nèi)完成。除此以外，離心壓縮機組的停機次數(shù)應盡可能的減少，只有如此，才能使形成的氣膜穩(wěn)定，使動環(huán)和靜環(huán)表面的摩擦進一步減少。

（5）干氣密封失效的其他原因。在離心壓縮機的運行過程中，會發(fā)生不同程度的振動問題，而干氣密封需要承受相應的振動影響。如果實際的振動程度過高，會使干氣密封被損壞，所以，在實際應用過程中，必須要對離心壓縮機組的振動進行嚴格的控制。

3 結(jié)語

總而言之，隨著社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展，我國的機械行業(yè)也隨之發(fā)展，但是在離心壓縮機實際運行的過程中，要想達到更好的效果，必須對密封進行升級改造。干氣密封在發(fā)展過程中，僅有60余年的歷史，在整個發(fā)展過程中，各項技術(shù)也在不斷地進步和發(fā)展，雖然在現(xiàn)階段，整體的發(fā)展仍然有一些不足之處，但是也在不斷地進行研究，并且不斷地克服。在未來階段，還會有更大更廣闊的發(fā)展空間，干氣密封性能在不斷提升的同時，還可以使我國機械行業(yè)得到更大程度的發(fā)展，促進我國整體經(jīng)濟的發(fā)展。