CN101713461A - 用于工艺螺杆压缩机的干气密封装置及其应用系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于工艺螺杆压缩机的干气密封装置及其应用系统，其特点是：包括两套结构相同的单密封机构；所述的每套单密封机构各包括与压盖固定连接的静环组件和与轴套固定连接的动环组件、推环、以及弹簧组件。应用系统包括一工艺螺杆压缩机；对称设置在该工艺螺杆压缩机轴两端的两干气密封装置和两迷宫密封装置；两组密封气气体流量计；一前置气输入装置；一密封气输入装置。本发明还公开了该应用系统的应用方法。本发明用于工艺螺杆压缩机的干气密封装置具有自适应及非接触的特性，配合“平衡腔泄压+迷宫密封阻隔+前置氮气保护+干气密封”的组合式的应用系统，可确保干气密封能可靠的运转，尤其适合用于在高压、高转速的工艺螺杆压缩机场合。

Description

用于工艺螺杆压缩机的干气密封装置及其应用系统

技术领域

本发明涉及一种应用于石油化工领域的用于工艺螺杆压缩机的干气密封装置及其应用系统。

背景技术

用于石油化工领域的工艺螺杆压缩机，其压缩腔必须与轴承隔开，否则工艺气中的酸性气体进入轴承润滑油会造成油品变质，损坏轴承和同步齿轮等零部件，因此压缩腔与轴承之间必须采用性能、可靠性较高的密封来阻隔工艺气和润滑油。工艺螺杆压缩机用于高压、高转速场合，如选择油膜式机械密封，为了保证密封腔内润滑油压力高于介质气压力，要求油泵出口提供很高的润滑油压力，不利于润滑油系统的安全运行，且高压、高转速下造成密封端面发热量大，容易损坏；如选择碳环密封，工艺气和携带的水分极易经过碳环与转子的间隙漏向润滑油箱污染润滑油。

发明内容

本发明是为了解决现有技术存在的上述技术问题是提供一种用于工艺螺杆压缩机的干气密封装置及其应用系统，该用于工艺螺杆压缩机的干气密封装置将干气密封应用于工艺螺杆压缩机及应用系统中，能显著提高密封在工艺螺杆压缩机中使用的可靠性及运转寿命。

为解决上述技术问题，本发明提出了一种用于工艺螺杆压缩机的干气密封装置，其特点是：包括压盖、及相对设置在压盖内的两套结构相同的单密封机构；所述的每套单密封各包括顺序设置的一静环组件、一动环组件、一推环、以及一弹簧组件；其中，所述的静环组件与压盖固定连接，所述的动环组件、推环、以及弹簧组件固定在轴套上，随工艺螺杆压缩机的轴一起转动；所述的压盖内充有包括氮气的气体。

上述一种用于工艺螺杆压缩机的干气密封装置，其中：所述的静环组件包括一静环和一静环密封圈；所述的动环组件包括一动环和一动环密封圈；所述的弹簧组件包括一弹簧座和一弹簧；所述的弹簧座、推环、动环之间不会产生相对转动。

上述一种用于工艺螺杆压缩机的干气密封装置，其中：所述动环选择反应压烧结碳化硅材料构成；所述静环选择浸渍金属石墨材料构成。

上述一种用于工艺螺杆压缩机的干气密封装置，其中：还包括一驱动环，所述的驱动环通过紧定螺钉带动轴套转动，轴套通过紧定螺钉带动弹簧座转动，弹簧座通过传动耳带动推环、动环转动；弹簧装在弹簧座上，随弹簧座一起转动。

上述一种用于工艺螺杆压缩机的干气密封装置，其中：所述的动环的端面上设有动压槽，所述的动压槽是单向阿基米德螺旋槽。

上述一种用于工艺螺杆压缩机的干气密封装置，其中：还包括一用于限定轴套与压盖之间连接位置的定位块。

一种用于工艺螺杆压缩机的干气密封装置的应用系统，其特点是，包括：一工艺螺杆压缩机；对称设置在该工艺螺杆压缩机轴两端的两干气密封装置和两迷宫密封装置；两组密封氮气气体流量计，分别与各自的干气密封装置连接；一前置氮气输入装置；所述的前置氮气输入装置包括一组压力调节阀、以及控制该压力调节阀开度的迷宫密封差压变送器，该前置氮气输入装置输出前置氮气到两迷宫密封装置；所述的两迷宫密封装置之间设有平衡腔，所述平衡腔设有压力表；一密封氮气输入装置；所述的密封氮气输入装置包括通过管道顺序连接的一缓冲罐、一双联过滤器；所述的密封氮气输入装置输出密封氮气经密封氮气气体流量计至干气密封装置；所述的两组密封氮气气体流量计之间设有压力表。

上述一种用于工艺螺杆压缩机的干气密封装置的应用系统，其中，还包括一干气密封压差变送器，设置在所述两组密封氮气气体流量计之间。

上述一种用于工艺螺杆压缩机的干气密封装置的应用系统，其中，所述的前置气和密封气均采用氮气

如上述应用系统的应用方法，其特点是，包括以下步骤：

步骤1、建立如上所述的应用系统；

步骤2、通过迷宫密封压差变送器控制压力调节阀的开度，使前置氮气以高于平衡腔压力0.15MPa的压力充入迷宫密封装置，防止工艺气中的脏组分进入干气密封端面；

步骤3、密封氮气经过缓冲罐稳压后，由双联过滤器以高于前置氮气0.2MPa的压力充入干气密封装置，通过气体流量计来监测进入各干气密封的氮气流量，通过干气密封差压变送器来监测差压；一旦差压过低，则表明干气密封出现故障，压缩机将自动停机。

本发明由于采用了以上的技术方案，其产生的技术修改是明显的：

1、采用由动环组件、静环组件、以及弹簧组件等零部件组成的干气密封装置，使工艺螺杆压缩机性能提高，运行安全；

2、所述的动环材料选择反应压烧结碳化硅，具有优良的耐热冲击性能、高的导热系数、与其它材料配对具有极小的摩擦系数等优点。

所述的静环材料选择浸渍金属石墨，具有较高的抗压强度、孔隙率小、导热系数高、热膨胀系数小、与碳化硅组对摩擦系数小、具有良好的摩擦相容性。

3、静环的密封端面开设阿基米德螺旋槽，可适应工艺螺杆压缩机启动时存在较大轴向窜动、运行时存在的径向跳动的特征。

4、干气密封应用系统采用“平衡腔泄压+迷宫密封阻隔+前置氮气保护+干气密封”的组合型式及压力、流量监测，可保证干气密封可靠运转，并防止气体泄漏。

附图说明

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：

图1是本发明用于工艺螺杆压缩机的干气密封装置的结构示意图；

图2是本发明用于工艺螺杆压缩机的干气密封装置的动环端面槽型示意图；

图3是本发明用于工艺螺杆压缩机的干气密封装置的应用系统流程示意图。

具体实施方式

请参阅图1，图1是本发明用于工艺螺杆压缩机的干气密封装置的结构示意图。本发明一种用于工艺螺杆压缩机的干气密封装置1，包括压盖11、及相对设置在压盖内的两套结构相同的单密封机构12、13，所述的压盖内充有包括氮气的气体。因两套单密封机构的结构相同，故以单密封机构12为例进行详细说明。所述的单密封12包括顺序设置的一静环组件121、一动环组件122、一推环123、以及一弹簧组件124。所述的静环组件121包括一静环和1211一静环密封圈1212，、所述的动环组件122包括一动环1221和一动环密封圈1222，所述的弹簧组件包括一弹簧座1241和一弹簧1242。其中，静环组件不随轴转动，是密封中的静止件，也是非补偿元件，该静环组件安装在压盖11上，压盖固定在机壳14上。本实施例中所述静环材料选择浸渍金属石墨，具有较高的抗压强度、孔隙率小、导热系数高、热膨胀系数小、与碳化硅组对摩擦系数小、具有良好的摩擦相容性。

请参阅图2，本发明的一种用于工艺螺杆压缩机的干气密封装置中动环1211的端面上设有动压槽12111，所述的动压槽是单向阿基米德螺旋槽。单向阿基米德螺旋槽不仅可以充分采用具有较大的流体动压效应的槽型结构，而且单向阿基米德螺旋槽干气密封具有较大的流体动压效应和气膜稳定性，极其适合启动存在较大轴向窜动，运行时存在径向跳动的双螺杆机械。

请继续参阅图1。本发明所述的动环组件122、推环123、以及弹簧组件123固定在轴套16上，随工艺螺杆压缩机的轴15一起转动，是密封中的转动件，也是补偿组件。本实施例中所述动环材料选择反应压烧结碳化硅，具有优良的耐热冲击性能、高的导热系数、与其它材料配对具有极小的摩擦系数等优点。

所述的弹簧座、推环、动环之间设有传动耳结构(未图示)，使弹簧座、推环、动环之间不会产生相对转动。

本发明还包括一驱动环17，所述的驱动环17通过紧定螺钉182带动轴套转动，轴套通过紧定螺钉181带动弹簧座转动，弹簧座通过传动耳带动推环、动环转动；弹簧装在弹簧座上，随弹簧座一起转动。弹簧是具有弹性的元件，动环通过弹簧进行轴向补偿。

本发明一种用于工艺螺杆压缩机的干气密封装置中还包括一定位块19，通过定位块19将轴套16与压盖11之间联接固定，由于定位块19的限位作用，在安装时无须调节弹簧1242的工作高度，两单密封机构可直接装入密封腔，待安装到位后，将定位块19取下即可。运转时，动环4与静环2的密封端面为非接触运行。

请参阅图3，图3是本发明用于工艺螺杆压缩机的干气密封装置的应用系统流程示意图。本发明用于工艺螺杆压缩机的干气密封装置的应用系统包括：一工艺螺杆压缩机21；对称设置在该工艺螺杆压缩机轴两端的两干气密封装置221、222和两迷宫密封装置231、232；两组密封氮气气体流量计241、242，分别与各自的干气密封装置连接；一前置气输入装置25；所述的前置气输入装置25包括一组压力调节阀251、以及控制该压力调节阀开度的迷宫密封差压变送器252，该前置气输入装置输出前置气到两迷宫密封装置231、232；所述的两迷宫密封装置之间设有平衡腔26，以降低后端迷宫密封装置的介质气压力，所述平衡腔设有压力表261。

一密封氮气输入装置27；所述的密封氮气输入装置包括通过管道顺序连接的一缓冲罐271、一双联过滤器272；所述的密封氮气输入装置输出密封气经密封气气体流量计至干气密封装置；所述的两组密封氮气气体流量计之间设有压力表28。还包括一干气密封压差变送器29，设置在所述两组密封氮气气体流量计之间。

本发明的前置密封气以及主密封气均采用氮气。在介质侧有前置密封气保护，保证干气密封工作环境的洁净；干气密封泄漏出的微量氮气从轴承箱上的呼吸冒排出。

本发明应用系统采用“平衡腔+迷宫密封阻隔+前置氮气保护+干气密封”的组合型式，可保证干气密封可靠运转。

对于上述应用系统，本发明采用的应用方法包括以下步骤(步骤2和步骤3顺序不定)：

步骤1、建立如图3所述的应用系统；

步骤2、通过迷宫密封压差变送器控制压力调节阀的开度，使前置氮气以高于平衡腔压力0.15MPa的压力充入迷宫密封装置，防止工艺气中的脏组分进入干气密封端面；

步骤3、密封氮气经过缓冲罐稳压后，由精度为2μm双联过滤器以高于前置氮气0.2MPa的压力充入干气密封装置，通过气体流量计来监测进入各干气密封的氮气流量，通过干气密封差压变送器来监测差压；一旦差压过低，则表明干气密封出现故障，压缩机将自动停机。

本发明用于工艺螺杆压缩机的干气密封装置具有自适应及非接触的特性，配合“平衡腔泄压+迷宫密封阻隔+前置氮气保护+干气密封”的组合式的应用系统，可确保干气密封能可靠的运转，尤其适合用于在高压、高转速的工艺螺杆压缩机场合。

Claims (10)

1.一种用于工艺螺杆压缩机的干气密封装置，其特征在于：包括压盖、及相对设置在压盖内的两套结构相同的单密封机构；所述的每套单密封机构各包括顺序设置的一静环组件、一动环组件、一推环、以及一弹簧组件；其中，所述的静环组件与压盖固定连接，所述的动环组件、推环、以及弹簧组件固定在轴套上，随工艺螺杆压缩机的轴一起转动；所述的压盖内充有包括氮气的气体。

2.根据权利要求1所述的一种用于工艺螺杆压缩机的干气密封装置，其特征在于：所述的静环组件包括一静环和一静环密封圈；所述的动环组件包括一动环和一动环密封圈；所述的弹簧组件包括一弹簧座和一弹簧；所述的弹簧座、推环、动环之间不会产生相对转动。

3.根据权利要求2所述的一种用于工艺螺杆压缩机的干气密封装置，其特征在于：所述动环选择反应压烧结碳化硅材料构成；所述静环选择浸渍金属石墨材料构成。

4.根据权利要求2所述的一种用于工艺螺杆压缩机的干气密封装置，其特征在于：还包括一驱动环，所述的驱动环通过紧定螺钉带动轴套转动，轴套通过紧定螺钉带动弹簧座转动，弹簧座通过传动耳带动推环、动环转动；弹簧装在弹簧座上，随弹簧座一起转动。

5.根据权利要求1所述的一种用于工艺螺杆压缩机的干气密封装置，其特征在于：所述的动环的端面上设有动压槽，所述的动压槽是单向阿基米德螺旋槽。

6.根据权利要求1所述的一种用于工艺螺杆压缩机的干气密封装置，其特征在于：还包括一用于限定轴套与压盖之间连接位置的定位块。

7.一种用于工艺螺杆压缩机的干气密封装置的应用系统，其特征在于，包括：

一工艺螺杆压缩机；

对称设置在该工艺螺杆压缩机轴两端的两干气密封装置和两迷宫密封装置；

两组密封气气体流量计，分别与各自的干气密封装置连接；

一前置气输入装置；所述的前置气输入装置包括一组压力调节阀、以及控制该压力调节阀开度的迷宫密封差压变送器，该前置气输入装置输出前置气到两迷宫密封装置；所述的两迷宫密封装置之间设有平衡腔，所述平衡腔设有压力表；

一密封气输入装置；所述的密封气输入装置包括通过管道顺序连接的一缓冲罐、一双联过滤器；所述的密封气输入装置输出密封气经密封气气体流量计至干气密封装置；所述的两组密封气气体流量计之间设有压力表。

8.根据权利要求7所述的一种用于工艺螺杆压缩机的干气密封装置的应用系统，其特征在于，还包括一干气密封压差变送器，设置在所述两组密封气气体流量计之间。

9.根据权利要求7所述的一种用于工艺螺杆压缩机的干气密封装置的应用系统，其特征在于，所述的前置气和密封气均采用氮气。

10.根据如权利要求7、8、9所述的应用系统采用的应用方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、建立如权利要求8、9所述的应用系统；

步骤2、通过迷宫密封压差变送器控制压力调节阀的开度，使前置氮气以高于平衡腔压力0.15MPa的压力充入迷宫密封装置，防止工艺气中的脏组分进入干气密封装置端面；

步骤3、密封氮气经过缓冲罐稳压后，由双联过滤器以高于前置氮气0.2MPa的压力充入干气密封装置，通过气体流量计来监测进入各干气密封的氮气流量，通过干气密封差压变送器来监测差压；一旦差压过低，则表明干气密封出现故障，压缩机将自动停机。

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