乾氣密封即“乾運轉氣體密封”（Dry Running gas seals）是將開槽密封技術用於氣體密封的一種新型軸端密封，屬於非接觸密封。
基本介紹
- 中文名：乾氣密封
- 外文名：Dry Running gas seals
- 技術：開槽密封
- 形式：非接觸密封
原理,歷史,套用,P2202 A/B泵密封改造,改造效果,
原理
當端面外側開設有流體動壓槽的動環旋轉時，流體動壓槽把外徑側（稱之為上游側）的高壓隔離氣體泵入密封端面之間，由外徑至槽徑處氣膜壓力逐漸增加，而自槽徑至內徑處氣膜壓力逐漸下降，因端面膜壓增加使所形成的開啟力大於作用在密封環上的閉合力，在摩擦副之間形成很薄的一層氣膜從而使密封工作在非接觸狀態下。所形成的氣膜完全阻塞了相對低壓的密封介質泄漏通道，實現了密封介質的零泄漏或零逸出。
乾氣密封與一般機械密封的平衡型集裝式結構一樣,但端面設計有所不同，表面上有幾微米至十幾微米深的溝槽,端面寬度較寬。與一般潤滑機械密封不同，乾氣密封在兩個密封面上產生了一個穩定的氣膜。這個氣膜具有較強的剛度使兩個密封端面完全分離，並保持一定的密封間隙，這個間隙不能太大，一般為幾微米。密封間隙太大，會導致泄漏量增加，密封效果較差；而密封間隙較小，容易使兩密封面發生接觸，因為乾氣密封的摩擦熱不能及時散失，端面接觸無潤滑，將很快引起密封變形、端面過度發熱從而導緻密封失效。這個氣膜的存在,既有效地使端面分開又使相對運轉的兩端面得到了冷卻，兩個端面非接觸，故摩擦、磨損大大減小，使密封具有長壽命的特點，從而延長主機的壽命。
開槽的密封面，分為兩個功能區，外區域和內區域,氣體進入開槽的外區域這些槽將壓縮進入的氣體，在槽根部形成局部的高壓區，使端面分開，並形成一定厚度的氣膜,為了獲得必要的泵送效應，動壓槽必須開在高壓側。開槽的密封間隙內的壓力增加對乾氣密封的工作是至關重要的，它將保證即使在軸向載荷較大的情況下，密封也能形成一個不被破壞的穩定氣膜。密封的內區域(即壩區) 是平面的，靠它的節流作用而限制了泄量。密封工作時端面氣膜形成的開啟力與由彈簧和介質作用力形成的閉合力達到平衡，從而實現了非接觸運轉。乾氣密封的彈簧力是很小的。主要目的是當密封不受壓或不工作時能確保密封的閉合，防止意外發生。
歷史
乾氣密封是20世紀60年代末期在氣體動壓軸承的基礎上通過對機械密封進行根本性改進發展起來的一種新非接觸式密封，實際上主要就是通過在機械密封動環上增開了動壓槽以及隨之相應設定了輔助系統而實現密封端面的非接觸運行。英國的約翰克蘭公司於70年代末期率先將乾氣密封套用到海洋平台的氣體輸送設備上並獲得成功。乾氣密封最初是為解決高速離心式壓縮機軸端密封問題而出現的，由於密封非接觸式運行，因此密封摩擦副材料基本不受PV值的限制，特別適合作為高速高壓設備的軸端密封。
套用
乾氣密封在P2202 A/B泵上的套用：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，採用機械密封。
P2202 A/B泵密封改造
由於密封液和介質均屬易汽化物質，並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乾摩擦,主體密封採用乾氣密封，密封型式選擇TM11A型乾氣密封，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，使得乾氣密封的端面接觸的是乾淨氣體。
(2)為使介質的雜質不影響乾氣密封的正常工作，採用了前置緩衝液進行沖洗，為使結構簡單，直接利用泵出口過濾後的乾淨介質作為緩衝液，同時在泵介質與密封緩衝液之間增加一道螺旋密封，以阻隔雜質不進入緩衝液,保護乾氣密封正常工作。
乾氣密封工作時，主密封氣為壓力0.7MPaG的管網低壓氮氣，經過濾器過濾後，氣體的過濾精度達到1μm，經自力式壓力調節閥、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，由自力式調節閥後安裝的壓力開關儀表控制甲醇泵聯鎖停機。
乾氣密封的前置緩衝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後，充入乾氣密封的前置緩衝液腔，以保護乾氣密封的密封端面不會被泵內臟的介質污染。
改造效果
P2202泵乾氣密封自2008 年10 月投用，運行情況良好，各項技術參數均在控制範圍以內。
P2202泵乾氣密封控制系統仍有可改進之處：
(1)由於甲醇沖洗裝置的介質含雜質顆粒物較多，P2202泵的前置緩衝液只有一路過濾器，當它堵塞時，必須停機清洗過濾器。建議採用一開一備兩個過濾器並聯，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泵的平衡管處和緩衝液孔板後應各加裝1塊壓力表，緩衝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乾氣密封工作需要的理想狀態。
