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密封。動環通過軸套固定在旋轉軸上,并隨軸一起旋轉,靜環安裝在密封端蓋(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”替代傳統的“液體阻封”,在密封低溫、易揮發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,由自立式調節閥后安裝的壓力開關儀表控制甲醇泵聯鎖停機。

　　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,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。

3、結語

　　目前,干氣密封在甲醇泵上的應用還少,但在液態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、環保的今天,干氣密封表現出了突出的優越性。