1、干氣密封簡介

1.1、干氣密封的結構

　　干氣密封是可控間隙的非接觸式機械密封,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“干運轉氣體密封”（Dry Running gas seals）是將開槽密封技術用于氣體密封的一種新型軸端密封，屬于非接觸密封。干氣密封有多種結構形式,但其基本原理同機械密封一樣,是通過垂直于旋轉軸線的一對或多對密封端面來實現(xiàn)密封。動環(huán)通過軸套固定在旋轉軸上,并隨軸一起旋轉,靜環(huán)安裝在密封端蓋(殼體)中,如圖1所示。

圖1　干氣密封結構示意

　　干氣密封的工作原理詳見真空技術網另文介紹。干氣密封的核心技術是其端面開槽技術。目前國內外密封制造企業(yè)比較常用的槽形有單向旋轉螺旋槽、雙向旋轉T槽、雙向旋轉半圓槽、單向旋轉八字螺旋槽等。

1.2、干氣密封的分類

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

　　泵用干氣密封從結構上大致分為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)類介質時具有極高的可靠性;

　　(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。對工藝介質無污染,能夠保證泵送工藝介質的高純度;

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

2、干氣密封在P2202 A/B泵上的應用

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,介質為富H2S甲醇,設備型號: 10×12-21N,它是臥式單級泵,采用機械密封。泵的工藝參數如表1所示。

表1　P2202泵工藝參數

2.2、P2202 A/B泵密封改造

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

圖2　P2202泵機械密封結構示意

　　由于密封液和介質均屬易汽化物質,并且介質中含有很多雜質,對普通機械密封容易產生負面影響,根據該泵的工藝參數以及實際工況的特點,提出以下兩點改造方案:

　　(1)為克服介質易揮發(fā)造成機械密封端面干摩擦,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) ,從而不受介質汽化的影響,同時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泵干氣密封結構示意    圖4　P2202泵干氣密封控制系統(tǒng)示意

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

　　原機殼上各個孔口也作相應調整,對應關系如表2所示。

表2　機殼孔口對應關系

　　干氣密封工作時,主密封氣壓力為0.7MPaG的管網低壓氮氣,經過濾器過濾后,氣體的過濾精度達到1μm,經自立式壓力調節(jié)閥、流量計進入密封腔體。為保證泵安全工作,當氮氣的壓力低至0.4MPaG時,由自立式調節(jié)閥后安裝的壓力開關儀表控制甲醇泵聯(lián)鎖停機。

　　干氣密封的前置緩沖是從泵的出口管路引過來的介質液體—甲醇,經過濾器過濾掉所含的雜質顆粒后,充入干氣密封的前置緩沖液腔,以保護干氣密封的密封端面不會被泵內臟的介質污染。

2.3、改造效果

　　P2202泵干氣密封自2008 年10 月投用至今,運行情況良好,各項技術參數均在控制范圍以內。

　　P2202泵干氣密封控制系統(tǒng)仍有可改進之處:

　　(1)由于甲醇沖洗裝置的介質含雜質顆粒物較多, P2202泵的前置緩沖液只有一路過濾器,當它堵塞時,必須停機清洗過濾器。建議采用一開一備兩個過濾器并聯(lián),當一路過濾器堵塞時,可以切換到另一路,而不會因此停機;也可在過濾器前加1個大的粗過濾器,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各加裝1塊壓力表,緩沖液和主密封氣壓力的調節(jié)都可以根據這兩塊壓力表的值調到干氣密封工作需要的理想狀態(tài)。

3、結語

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