1、新进员工技术培训资料之十大机组轴端密封进展大机组轴端密封进展约翰克兰鼎名密封（天津）有限公司约翰克兰鼎名密封（天津）有限公司大机组轴端密封进展大机组轴端密封进展一、迷宫密封及其发展（第一代密封）一、迷宫密封及其发展（第一代密封）二、浮环密封及其发展（第二代密封）二、浮环密封及其发展（第二代密封）三、机械密封及其发展（第三代密封）三、机械密封及其发展（第三代密封）四、干式气体密封（第四代密封）四、干式气体密封（第四代密封）迷宫密封及其发展迷宫密封及其发展迷宫密封迷宫密封直筒密封直筒密封DVLkeCC12迷宫密封及其发展迷宫密封及其发展碳环密封碳环密封迷宫密封及其发展迷宫密封及其发展螺旋密封及其发
2、展螺旋密封及其发展螺旋密封螺旋密封TBS TBS 密封密封螺旋密封及其发展螺旋密封及其发展单螺旋浮环密封单螺旋浮环密封螺旋密封及其发展螺旋密封及其发展双螺旋浮环密封双螺旋浮环密封螺旋密封及其发展螺旋密封及其发展机械密封及其发展机械密封及其发展高速机械密封高速机械密封油膜双端面密封油膜双端面密封机械密封及其发展机械密封及其发展油膜单端面密封油膜单端面密封机械密封及其发展机械密封及其发展干式气体密封干式气体密封(干气密封干气密封)典型结构典型结构干气密封的工作原理干气密封的工作原理泵送原理泵送原理间间 隙隙 正正 常常干气密封的特性干气密封的特性间间 隙隙 减减 小小干气密封的特性干气密封的特性间
3、间 隙隙 增增 大大干气密封的特性干气密封的特性干气密封的核心技术干气密封的核心技术 英、美的英、美的John CraneJohn Crane公司干气密封的槽形公司干气密封的槽形单向螺旋单向螺旋槽和双向枞树形槽槽和双向枞树形槽 德国德国BurgmannBurgmann公司干气密封的槽形公司干气密封的槽形单向单向V V形槽和双向形槽和双向U U形槽形槽 FlowseverFlowsever公司干气密封的槽形公司干气密封的槽形双向双向T T形槽形槽 鼎名公司干气密封的槽形鼎名公司干气密封的槽形单向的双列螺旋槽和双向单向的双列螺旋槽和双向的的“王王”字形螺旋槽字形螺旋槽John CraneJohn
4、Crane的动压槽的动压槽单向旋转螺旋槽可双向旋转枞树形槽单向旋转的“V”形槽可双向旋转的“U”形槽可双向旋转的“T”形槽BurgmannBurgmann 的动压槽的动压槽FlowserveFlowserve 的动压槽的动压槽端面槽形端面槽形约翰克兰鼎名单向旋转槽形约翰克兰鼎名单向旋转槽形中国发明专利美国发明专利约翰克兰鼎名可双向旋转槽形约翰克兰鼎名可双向旋转槽形 中国发明专利 美国发明专利动、静环的变形及控制技术动、静环的变形及控制技术l 密封环热传导分析计算密封环热传导分析计算热源：摩擦生热、搅拌热（提高腔内介质温度）热源：摩擦生热、搅拌热（提高腔内介质温度）散热：密封环表面与介质的对流换
5、热、泄漏带走热量、散热：密封环表面与介质的对流换热、泄漏带走热量、金属件热传导金属件热传导l 密封环变形计算（力变形、热变形）密封环变形计算（力变形、热变形）力变形：介质压力、端面气膜压力、离心力（旋转）、力变形：介质压力、端面气膜压力、离心力（旋转）、弹簧力等弹簧力等热变形：材料受热、不均匀（温度梯度）热变形：材料受热、不均匀（温度梯度）l 结构优化结构优化目标：目标：密封面平行或微收敛密封面平行或微收敛(从高压侧到低压侧从高压侧到低压侧)。干气密封的布置方式干气密封的布置方式双端面干气密封双端面干气密封干气密封的布置方式干气密封的布置方式双双动动环环双双端端面面密密封封干气密封的布置方式干
6、气密封的布置方式串联干气密封串联干气密封干气密封的布置方式干气密封的布置方式串联干气密封串联干气密封+中间进气中间进气串联串联+单端面单端面干气密封的布置方式干气密封的布置方式干气密封测控系统干气密封测控系统双端面干气密封测控系统双端面干气密封测控系统串联式干气密封测控系统串联式干气密封测控系统串联串联+中间进气干气密封测控系统中间进气干气密封测控系统串联串联+单端面干气密封测控系统单端面干气密封测控系统高压缸：串联中间进气高压缸：串联中间进气 低压缸：串联单端面低压缸：串联单端面 双端面干气密封板式测控系统双端面干气密封板式测控系统串联单端面干气密封测控系统串联单端面干气密封测控系统（低压缸
7、高压缸）（低压缸高压缸）干气密封的试验规范（干气密封的试验规范（API617API617）（1 1）动环超速试验）动环超速试验（2 2）旋转组件动平衡试验）旋转组件动平衡试验（3 3）静态试验）静态试验(不同压力下泄漏量、扭矩不同压力下泄漏量、扭矩)（4 4）动态试验）动态试验（最大密封压力不同转速下性能试验、二级密封试验、（最大密封压力不同转速下性能试验、二级密封试验、启动停车试验）启动停车试验）（5 5）热态下的静压试验）热态下的静压试验（6 6）目测检查）目测检查（7 7）确认试验）确认试验干气密封使用中应注意的问题干气密封使用中应注意的问题（1 1）避免固体颗粒、脏物进入密封面）避免固
8、体颗粒、脏物进入密封面(过滤、前过滤、前置密封置密封)（2 2）避免液体进入密封面（隔离气、节流降温）避免液体进入密封面（隔离气、节流降温）（3 3）单向旋转密封避免反转（非计划停车）单向旋转密封避免反转（非计划停车）（4 4）避免反压（串级密封火炬气倒灌）避免反压（串级密封火炬气倒灌）干气密封特性计算干气密封特性计算有限元法有限元法（1 1）密封面气膜压力求解）密封面气膜压力求解 螺旋槽气体密封的端面膜压分布满足螺旋槽气体密封的端面膜压分布满足ReynoldsReynolds方程。在求方程。在求解膜压时，考虑稳定状态，选取无量纲压力解膜压时，考虑稳定状态，选取无量纲压力ippP/则控制方程为
9、则控制方程为 0)()()(133HPRPHPRRRRPHPR（1）所满足的边界条件：所满足的边界条件：,0rr 1RoPP（2）irr iRR iPP（3）周期性条件：对于任何周期性条件：对于任何 均有均有 gNPP2（4）,，干气密封特性计算干气密封特性计算有限元法有限元法 对式（对式（1 1）进行离散，利用常规的有限单元法进行分析，）进行离散，利用常规的有限单元法进行分析，得到非线性方程组：得到非线性方程组：mimijCjPjiBjPjiA1120)()(),()(),(（5）式中式中j j=1,=1,m m；m m为不同节点编号的总体节点数。为不同节点编号的总体节点数。用用Newton
10、NewtonRaphsonRaphson法方程求解式（法方程求解式（5 5），一般），一般5-65-6次即可达次即可达到到1010-5-5-10-10-6-6的相对或绝对精度。求解时加入边界条件（的相对或绝对精度。求解时加入边界条件（2 2）-（4 4），就可得到螺旋槽密封的端面压力分布），就可得到螺旋槽密封的端面压力分布P P。给定一个膜给定一个膜厚厚h h，可求出端面膜压分布可求出端面膜压分布P P，计算出对应的气膜开启力计算出对应的气膜开启力F Fo o 。根据根据F Fo o=F Fc c ,可求出密封的工作点可求出密封的工作点h ho o。干气密封特性计算干气密封特性计算有限元法有限
11、元法密封特性计算密封特性计算 l 闭合力 22()(1)coioispFrrBpB pp式中B为密封平衡系数，2222oboirrBrrl 开启力 rdrdppdAppFaao)()(l 端面摩擦力 rdrdzudAzuFl 端面摩擦系数 cFFf l 端面摩擦功耗 60)(iocrrnfFFVNl 内径处泄漏量 rdrphQi20312将计算结果换算为标准状态。l 气膜刚度 hFKoz密封特性计算密封特性计算 约翰克兰鼎名干气密封应用业绩约翰克兰鼎名干气密封应用业绩l 参数参数 工业现场工业现场实验室实验室已有机组类型及介质已有机组类型及介质 炼油装置炼油装置：催化富气、焦化富气、重整循环氢
12、、加氢：催化富气、焦化富气、重整循环氢、加氢精制、解吸气、丙烷等精制、解吸气、丙烷等 乙烯装置乙烯装置：乙烯、丙烯、环氧乙烷：乙烯、丙烯、环氧乙烷/乙二醇乙二醇 化肥装置化肥装置：二氧化碳、氨冷冻、天然气（原料气）、：二氧化碳、氨冷冻、天然气（原料气）、液氨（泵）等液氨（泵）等 约翰克兰约翰克兰鼎名公司大机组应用业绩为鼎名公司大机组应用业绩为260260多台多台套，其中干气密封超过套，其中干气密封超过200200台套。台套。干气密封的主要技术指标干气密封的主要技术指标公司公司压力压力MPaMPa温度温度圆周速度圆周速度m/sm/s轴径轴径mmmmJohn CraneJohn Crane4545
13、400400200200330330BurgmannBurgmann2020550550200200300300FlowserveFlowserve2323230230200200300300鼎名鼎名*TimingTiming1515200200150150300300*约翰克兰鼎名大型机组干气密封已超过200台套。思考题思考题1 1。从技术发展来看，大机组轴端密封经历了哪几个阶段？。从技术发展来看，大机组轴端密封经历了哪几个阶段？2 2。简述迷宫密封的工作原理，如果介质是危险性气体应采取什么措施？。简述迷宫密封的工作原理，如果介质是危险性气体应采取什么措施？3 3。简述浮环密封的工作原理。与普通浮环密封相比，螺旋浮环密封有什。简述浮环密封的工作原理。与普通浮环密封相比，螺旋浮环密封有什么优点？么优点？4 4。简述油膜润滑螺旋槽机械密封的工作原理。简述油膜润滑螺旋槽机械密封的工作原理。5 5。干气密封与油膜润滑的机械密封相比有什么优点？。干气密封与油膜润滑的机械密封相比有什么优点？6 6。简述音速孔板的工作原理。简述音速孔板的工作原理。7 7。了解目前干气密封的技术发展水平。了解目前干气密封的技术发展水平。8 8。熟悉干气密封的试验规范。熟悉干气密封的试验规范API617API617。
