GCT 型串联式干气密封及系统控制盘
安装、操作、维护说明书
——用于中国石化股份有限公司西安石化分公司
重整循环氢压缩机(BCL455-3)
四川日机密封件股份有限公司
目 录
1 前言 ....................................................................................................................................... - 2 - 2 工作原理 ................................................................................................................................ - 3 - 3 密封技术规范 ........................................................................................................................ - 5 - 4 参考图纸资料 ........................................................................................................................ - 6 - 5 安全说明 ................................................................................................................................ - 7 - 6 密封的安装、拆卸 ................................................................................................................ - 8 - 7 干气密封系统控制盘安装、操作及维护 .......................................................................... - 12 - 8 调试操作程序 ...................................................................................................................... - 18 - 9 密封运行和维护 .................................................................................................................. - 19 -
1 前言
本说明书是为干气密封本体及支持密封正常工作的系统控制盘在用户现场的安装、拆卸、操作及维护使用提供必要信息编写的。
本说明书适用于经过培训、熟悉干气密封基本原理、有着丰富的现场操作、维护及安装经验的技术人员。尽管干气密封的运行是安全、可靠的，但如果密封安装、拆卸及使用不当，也是容易被损坏的。因此我们建议密封由我公司经过培训的工程师指导或者用户有经验的工程师进行安装等操作。
·
2 工作原理
干气密封单元一般由一个可以轴向浮动的静环和一个固定在轴套上的动环构成。静环背后有弹簧对其施加贴合作用力，动环随压缩机转子做高速旋转。动环面上加工有一定数量的流体动压槽，其深度在8～15μm以内，如下面的图2.1所示。
图2.1
密封工作的主要原理是流体静压力和流体动压力的平衡。高速旋转的动环产生的粘性剪切力带动气体进入流体动压槽内，由外径朝中心运动，密封坝提供流动阻力，节制气体流向低压侧，于是气体被压缩压力升高，密封面分开，形成一定厚度的气膜（一般为3微米）。当流体的静压力和弹簧负载的闭合力等于气膜内产生的开启力的时候就形成了径向面之间的稳定间隙，于是密封实现非接触运转。干气密封的密封面间形成的气膜具有一定 的正刚度，保证了密封运转的稳定性，同时还可对摩擦副起到润滑作用。
图2.2
上图所示为螺旋槽第干气密封的作用力图，从图上可以看出气膜刚度是如何形成的及其如何保证密封运转的稳定性。在正常情况下，密封的闭合力等于开启力。当受到外来干扰（如工艺或操作波动），气膜厚度变小，则气体的粘性剪力增大，螺旋槽产生的流体动压效应增强，促使气膜压力增大，开启力随之增大，为保持力平衡，密封恢复到原来的间隙；反之，密封受到干扰气膜厚度增大，则螺旋槽产生的动压效应减弱，气膜压力减小，开启力变小，密封恢复到原来的间隙。因此，只要在设计范围内，当外来干扰消除后，密封总能恢复到设计的工作间隙，亦即干气密封运行稳定可靠。衡量密封稳定性的主要指标就是密封产生气膜刚度的大小。气膜刚度是气膜作用力的变化与 气膜厚度的变化之比，气膜刚度越大，表明密封的抗干扰力越强，密封运行越稳定。
为了实现这一点， 我公司投入了大量的人力和资金进行了干气密封的技术研究，并已经成熟、广泛的应用于石油、化工等行业，积累了大量的丰富知识和宝贵经验。
3 密封技术规范
4 参考图纸资料
附图1：干气密封装配图CW 附图2：干气密封装配图CCW 附图3：干气密封控制系统P&I图 附图4：干气密封安装工具图CW 附图5：干气密封安装工具图CCW 附图6：干气密封安装步骤图CW 附图7：干气密封安装步骤图CCW
5 安全说明
本说明书利用以下符号突出特别重要的信息。
5.2 安全说明
在后续涉及到的安装、拆卸、操作、维护等工序中，应严格按照安全符号要求进行操作，防止因疏忽而导致的密封损坏。
在密封运行发生故障时，应停止机组运行，并及时采取安全措施。未经授权不得改变密封运行的气体及规定的工作负荷。
6 密封的安装、拆卸
6.2 密封安装前的检查
安装密封前，建议对密封进行检查，主要为周向转动检查和轴向浮动性检查，确认它是否轴向和旋转运动自如。
图6.1
6.2.1
周向转动检查
a ）（如图6.1所示）将密封整体置于牢固支持的表面，同时将密封的轴套垫高，使密封定位板向上，静止组件悬空。
b ）将所有内外定位板的连接螺钉均旋松至少两整圈。 c ）从内外定位板上取下防转螺钉。
d ）相对于定位板上的密封旋向的反方向转动密封静止组件一整圈。如能自由转动则认为合格。如感觉转动阻滞，可能是密封端面积聚了水汽或油膜，需专业人员拆开作清洁处理。 6.2.2
轴向浮动性检查
a ）取下所有内外定位板的连接螺钉。
b ）（如图6.1）用手对密封静止组件施加均匀的压力，将密封件缓慢地压下。 c ）在感觉完全压紧时，缓慢地解除压力。
d ）重复步骤（b ）和（c ）三次。如果不可能压紧密封静止组件或者在解除手压力时不能返回起始位置，或弹起较慢甚至无法弹起，则应将密封分解作进一步检查。
e ） 保证转动件和静止件处于符合安装图纸规定的正确方位，重新安装内外定位板和所有的连接螺钉。
6.3 密封的安装
6.3.2
有序的拆下密封外圆或者轴套内孔的O 形环（四氟圈除外），并使用少量硅脂进行轻轻地润滑。完毕后在按原有照顺序将O 形环重新安装在相应的沟槽中， 擦干净过量的硅脂，建议每次一根，防止混淆。
6.3.7 将密封小心的套上密封区域主轴上并确认导向，只使用手的压力缓慢将密封缓慢推入。并检查转子仍然处于正确位置，若无问题缓慢将密封推入直至推不动。
6.3.8 参考密封装拆工具图和密封装拆步骤图，正确的将安装工具与密封本体连接、固定，将密封装入压缩机，在旋紧螺母时使用均匀的压力避免密封轴套“被卡住”。
6.3.9 在密封完全安装到规定位置时，取下所有的安装工具。
6.3.10 依据安装图纸规定取下密封内外定位板及其连接螺钉。
6.3.11 依据安装图纸所示将密封转动组件锁紧在轴上，一般设计为锁紧螺母，安装时应在锁紧螺母的螺纹上涂抹少量的二硫化钼，且锁紧力矩为400N.M ，然后拧紧锁紧螺母上的紧定螺钉。
6.3.12 依据安装图纸所示，利用装拆工具再次装入隔离密封组件，然后上紧隔离密封组件与密封本体的连接螺钉，切记螺钉孔内有垫片。
6.3.14 按照以上安装顺序安装另外一端密封。
6.3.15 安装完毕后，妥善保管密封装用包装箱及相关装拆工具。
6.4 密封的拆卸
6.4.1.
6.4.2.
6.4.3.
6.4.4.
6.4.6.
6.4.7.
若转重复以上拆卸步骤，拆卸另一端密封件。 全部拆下后，应将密封放入包装箱内，妥善保管。 确认压缩机处于可以拆卸干气密封的状态（机组泄压，断开驱动装置）。 使用密封装拆工具拆下隔离密封组件及附属部件。 使用装拆工具拆去密封轴端锁紧螺母。 装上密封的内外定位板，并牢固与密封连接。
7 干气密封系统控制盘安装、操作及维护
7.1 概要
用户应能够熟悉干气密封支持系统以及它的用途。必须认真阅读本说明书并运用到系统的操作，维护等工作中。本说明书必须提供给操作和维护人员。有助于避免误操作，提高密封运行的可靠性。
7.2 运输和储存
7.2.1. 干气密封系统控制盘无特殊要求一般直接运送到用户现场，运输一般采用坚固的木箱。运到现场后应对包装箱进行开箱检验，必须彻底检查各部件有无损坏的迹象。如果控制盘没有外观损坏的迹象，可以接受，那么在储存之前应该将包装箱适当地重新封闭起来。
7.2.2. 在开箱验收之后，应接受以下建议妥善保管密封系统控制盘：
a ） 系统应放在原来的包装箱里存放，如有可能，应将包装箱存放在一个不受太阳直射，带有坚硬地面通风良好的建筑物内。
b ） 如果是存放在室外，建议将包装箱放在水泥或坚强地面上的方木垫块上。然后必须要用防水帆布将包装箱盖上防止水和脏物的侵入。如果因为油布损坏或盖子没盖好，使水、冷凝液、沙子、脏物或其它污染物通过包装进入系统，必须要找出问题的原因加以解决，并使设备彻底干燥和清理后重新储存。
7.3 系统控制盘现场安装、配管总体要求
7.3.1. 场地准备工作和设备的位置由用户、设计方决定。安装位置的定位对于系统有效操作特别重要。请注意以下各点：
a ） 安装位置原则上靠近机组，便于管道连接。
b ） 出入通道要便于设备操作、维护和检修。
c ） 留有足够的空间便于拆卸过滤器元件。
d ） 尽量考虑管线走向的美观。
e ） 考虑仪表显示屏的能见度。
7.3.2. 在安放系统控制盘时，所有部件都要保持清洁，不要卸掉管子和接头上的防尘罩。确保所有开口接头一直都是封闭的，因为系统控制盘内部的所有管线均已彻底清洁。
7.3.3. 确保所有紧固件都牢牢上紧。若发现因运输振动出现的部件、紧固件松动应重新检查并按要求紧固，保证使用性能。
7.3.4. 与干气密封控制盘连接的管路及法兰材料应为不锈钢（外部进密封系统的氮气管线除外，但应保证对接前，按要求严格吹扫干净）。
7.3.5. 管线焊接时应采用氩弧焊，对焊方式，连接之前应彻底清洁管件内部。并保证新配管路可以在现场无干涉拆下，方便配管后进行管路处理和检查。
7.4 电气连接
7.4.1. 控制系统出厂前干气密封内部的所有信号均已接到接线箱，从接线盒到DCS 系统的接线属于用户的范围，应严格按照仪表接线端子图。
7.4.2. 按照给定的设定点为仪表配置DCS/PLC，并进行相应的测试工作。
7.5 流程说明
干气密封控制盘用于调节、控制、监测干气密封的相关运行参数。共有四个部分组成：
● 一级密封供气流程
● 一级密封泄漏监测流程
● 二级密封供气流程
● 隔离密封供气流程
其作用一是为密封提供干净、干燥的气体，二是实时监控密封的工作情况。
7.5.1. 一级密封供气流程
一级密封气流程包含气体预处理单元、过滤单元、差压调节单元、流量监测单元，采用差压控制方案。机组正常运行时，从机组出口端引出的工艺气体进入密封系统控制盘，先经聚结器单元除去较大液滴和颗粒过滤精度达到10微米，，然后经气动薄膜调节阀PDCV61002将压力控制在高于机组平衡管0.1 MPa，再进入过滤单元FL1（或FL2备用）过滤精度达到1微米，最后经流量计FI61002和FI61001分别进入机组驱动端和非驱端一级密封腔。一级密封气体绝大部分经机组迷宫密封返回机内，阻止机壳内脏的工艺气倒灌污染密封，少量的气体经过一级密封端面泄漏至一级泄
漏气密封腔。
7.5.2. 一级密封泄漏监测流程
一级泄漏气流程包含压力监测单元、流量监测单元。机组正常运行时，一级密封端面泄漏的少量工艺气进入一级泄漏气通道，一级密封泄漏气引至干气密封系统后分别通过压力变送器PT61006，流量计FT61002监测驱动端泄漏气压力、流量；通过压力变送器PT61005，流量计FT61001监测非驱动端泄漏气压力、流量。节流阀V41、V46起节流作用。当一级密封失效大量气体泄漏时，流量计会升高达到高报值3Nm 3/h，高高报值6Nm 3/h，同时节流阀前的泄漏气压力达到高报0.1MPa ，高高报0.2MPa 。任何一端压力高高报值与流量高高报值同时达到就触发联锁停机。
7.5.3. 二级密封供气流程
二级密封端面开启气体来自于一级端面泄漏的少量工艺气，其中一级泄漏的工艺气绝大部分通过一级泄漏气通道后放火炬，极少量的经二级密封端面泄漏通过二级泄漏气通道引至室外安全排放。
7.5.4. 隔离密封供气流程
隔离气流程包含过滤单元、流量调节单元。机组正常运行时，现场0.6 MPa的低压氮气进入过滤单元FL3（或FL4备用）过滤精度达到1微米后分为两路，经两路限流孔板分别进入机组驱动端和非驱端隔离气密封腔。一部分的隔离气通过内侧迷宫泄漏与二级泄漏气混合后通过二级密封泄漏气通道引至室外安全排放，另一部分通过外侧迷宫泄漏至机组轴承箱内，通过轴承箱上的放空孔排出，其目的是防止润滑油污染密封。
7.5.5. 排凝口
在隔离密封和干气密封之间设置有排凝口，其作用是检查、预防机组在试车、跑油以及润滑油压不稳定时造成穿过隔离密封的少量油滴进入干气密封区域污染密封，所以要求在机组试车、跑油阶段，建议此口处于开放状态，机组正常运行时处于关闭状态，但需要定期检查管线中的油，排出这些管线中的所有油并查找、排除原因，一般正常可接受的量为小于6滴/分钟。
7.5.6. 开车气体
在压缩机未运转或转速较低情况下，出口工艺气压力尚未提升，造成机组进出口压差为零或很低。因此干气密封一级密封气存在不能注入的可能，所以采用0.6 MPa氮气作为开机气体，一般要求开车气体压力高于开车时机壳内压力至少0.2MPa 。
7.5.7. 增压系统流程
当机组进出口压差较低、一级密封气与平衡管差压PDICA61002低于0.05MPa 时，自控系统
输出信号，打开电磁阀SV61002，导通驱动气和工艺气管路，增压泵开始动作，对一级密封气增压；当一级密封气与平衡管差压PDICA61002大于0.1 MPa 时，自控系统输出信号，关闭电磁阀SV61002，切断驱动气和工艺气管路，增压泵停止动作。
7.6 操作规程
7.6.1. 投用现场压力表、气动薄膜调节阀、压力变送器、差压变送器（打开仪表根部阀、高低压端阀、平衡阀关闭）。
7.6.2.
7.6.3. 给所有压力变送器、差压变送器、远传流量计上电。 隔离气投用：油运前打开阀门V29、V30（或V31、V32），及孔板OR1、OR2前后截止阀，然后缓慢打开阀门V28，此时孔板后压力表PG61006、PG61005分别指示驱动端、非驱动端隔离气压力。
7.6.4. 投用一级密封气：机内进气前开阀V5、V6、V13、V14、V17、V18（或V19、V20），V22、V23、V25、V26，缓慢打开V3引氮气为密封气，PDT61001指示一级密封气与平衡管差压。流量计FI61002、FI61001指示约为50 Nm3
7.6.5. 投用一级泄漏气：投用一级密封气后，打开阀门V41、V42、V43、V46、V47、V48投用一级泄漏气。流量计FT61001、FT61002指示应近似为0Nm3/h。机组运行正常后，应通过整定一
级密封泄漏气管路上的针阀V41、V46，使一级泄漏气压力和流量为正常设定值。
7.6.6. 投用增压系统：打开阀门V51、V53、V55、V57、V60，增压泵运行时调节减压阀，保证阀后压力指示为0.4MPa ，同时观察增压泵，使其活塞运行频率为60次/分。
7.8 系统控制盘操作注意事项
7.9.1 气体投用原则：
开机：先投用干气密封控制系统，然后再投机组润滑油系统。其中密封控制系统先投用一级密封气。隔离气投用顺序无限制。
跑油阶段：如果机壳内不带压一级密封气可以关闭，只需通入隔离气即可。
停机：先停机组润滑油系统，当判断机组油系统安全且无热油雾时，再停隔离气，最后停一级密封气。其中如果机壳内带压，则一级密封气不可以关闭直至机内无压。
7.9.2 过滤器滤芯更换方法：
a). 工艺气过滤器：
打开阀V19、V20，将过滤器切换至备用过滤器，然后关闭阀门V17、V18，将已失效过滤器从主气路中切断，按照过滤器说明书更换滤芯。
b). 氮气过滤器：
打开阀V31、V32，将过滤器切换至备用过滤器，然后关闭阀门V29、V30，将已失效过滤器从主气路中切断，按照过滤器说明书更换滤芯。
c). 聚结器：
打开聚结器旁路阀V7，关闭聚结器前后阀门V5、V6，通过聚结器底部的排放阀泄压后更换滤芯。排凝操作应缓慢，防止突然泄压，气路压力脉动。
7.9.3
7.9.4 工艺气过滤器应每天进行现场巡检并排凝，排凝应缓慢，防止突然泄压。 流量计投用前建议先开启旁路阀，再开启流量计前后阀，然后再缓慢关闭旁路阀，防止转子受瞬时气流冲击卡住。
7.9.5 投用过滤器时，应尽量缓慢同时开启过滤器前后阀门，防止气流冲击滤芯或者差压变送器承受高压差。
7.9.6 过滤器压差超过80kPa 或者使用一年，二者哪个先发生，就应该更换密封气过滤器芯。更换过滤器滤芯时，应注意防护，过滤器内残留的工艺气体可能对人体造成伤害。
注意：过滤器最大压差为0.4 MPa，超过该值会引起过滤器滤芯硬损坏。
7.9.7 对于串联式干气密封压缩机必须在带压条件下开车，建议机壳内压力要高于火炬背压至少0.1 MPa。若压缩机开车时因工艺需要有特殊的开车工况，请及时与密封厂家沟通。
7.9.8 压缩机停车后或再次重新开车前，都应该对外界气源（氮气、工艺气）管道进行低点排凝操作，确认没有液相存在后，方可送入干气密封控制系统。防止因停车后，温度下降或者工艺管线问题，管道内出现积液，从而导致开车时进入干气密封的气体带液，引起密封损坏。
7.9.9 安全阀前后阀门V10、V11、V57、V58必须保持开启状态。
7.9.10 建议机组开车前在投用增压系统，避免增压泵的不必要动作。当机组长时间停止或者装置计划停车后，增压系统可能会一直工作，当确认机组内已无工艺气且安全时，建议手动关闭增压泵驱动气的进气阀V51，避免增压泵的不必要动作，影响增压泵的寿命。
8 调试操作程序
应该在每次密封本体安装以后，压缩机启动以前进行测试，尽快确认密封的状态。
8.1 静态试验
a ）. 在驱动装置联轴节断开时，转动压缩机主轴，保证它运动自如。
b ）. 如果安装有隔离密封件，就应该调试隔离气系统和保证它功能正确。
c ）. 在压缩机出口关闭的前提下，逐步提高气缸压力，直至达到管线压力。记录每一个压力增量时一级密封的泄漏量。
d ）. 如果观察到泄漏量过大，亦即接近或者大于报警设定值，就必须将压缩机减压，并排除导致泄漏量过大的原因。
8.2 动态试验
a ）首先按照操作要求投用干气密封系统，开始正常的启动操作程序， 在第一个24小时的运行中，应每小时检查一次密封的性能， 并记录每个密封的以下信息：
a. 密封的压力
b. 机组转速
c. 动态泄漏量
d. 启停次数
然后对设备进行正常的监视。就密封而言，需要测量的最重要参数就是漏率。因为泄漏与密封性能具有直接的关系。如果观察到漏气量过大，亦即接近或者大于报警设定值，就应密切注意密封运行参数的变化，排查泄漏量过大原因并采取措施排除。
9 密封运行和维护
干气密封设计旨在覆盖最广的运行参数范围，且无需维护。要保证密封的正常运行的高可靠性、长寿命性，确保密封腔没有液体和微粒（它们会损害干气密封）是很关键的。一般来讲， 采用经过过滤的压缩机出口工艺气注入到内侧气封与内迷宫之间的腔体。绝大部分将通过内迷宫流回到压缩机，只有极少气体通过一级密封端面泄漏，并安全排放。
密封性能主要是通过泄漏量来监视，因此，建议监视泄漏并每天作记录。
9.1 操作指南
下列事项仅为指导方针，关于具体应用，请与四川日机密封件股份有限公司联系。
9.1.1. 气体品质：进入密封的气体应是清洁干燥，以保证最佳的性能，延长使用寿命。通常推荐在密封气供应管线上装一个1微米的聚合式过滤器，尽管我们设计的干气密封能应付微量的液体污染，但应尽量避免持续的污染。特别提醒的是应避免气体因输送过程中存在的温度、压力的改变及焦耳汤姆逊效应可能引起的相变过程，出现潜在带液的可能。
9.1.2. 密封气供应量：密封的供气流量必须充分保证在运行期间向密封供应足够的经过滤的气体，剩余的气体流回到压缩机。这样可以提供一个理想的密封工作环境，使各密封保持最佳的性能。
9.1.3. 泄漏趋势：密封性能通过泄漏趋势监控，泄漏量的偶然尖峰信号应设定为不会引起报警。这可能是由于工艺波动、轴的移动、压力、温度或速度变化所引起。然而泄漏趋势可以预测到密封的问题。如有任何相关问题，请与四川日机密封件股份有限公司联系。
9.1.4. 在静止条件下，为了避免密封表面工艺气体凝结和可能的结雾，可能需要降低采用的密封压力。具体压力取决于密封件位置的气体成分和温度。必要时四川日机密封件股份有限公司可以对此提出建议。
9.1.5. 每天次检查外侧隔离迷宫式/碳环密封和干气密封之间排凝口管线中的油。排出这些管线中的所有油，过大的则必须查找和排除原因。
9.1.6. 尽管少量轴承润滑油和/或者烃凝结在密封件表面通常不会妨碍气体密封运行，通常仍然应该避免这些物质进入密封件，从而可以得到良好的密封件工作性能和较长的使用寿命。如果怀疑已有大量的润滑油/烃凝结或者其它任何污物污染密封件，就不得使用该密封件，将它退回四川日机密封件股份有限公司检查、清洗和重新装备。
9.1.7.
9.1.8. 反转：双向干气体密封允许反向旋转。使用单向干气体密封时，必须避免反向旋转。 反压：在静态条件下，反压将导致静态泄漏大幅增加；在动态条件下，反压可能导致密封件的严重损坏。
9.1.9. 暖机：建议避免在低于3.3中暖机转速下连续运转，高于此转速运行安全裕度大并可形成稳定的转动间隙。
9.1.10. 盘车：系统带压时，在不大于10rpm 转速下的转动不会对干气密封造成损坏。
9.1.11. 降压：干气密封的降压率一般推荐0.8MPa / min ，更快的降压率视具体的用途而定。
9.1.12. 振动：气封具有相当高的振动承受度。当振动超过压缩机的工作极限的时候，密封也不会有问题。 经验表明，气封可经受100μm峰值的振动，但应尽可能避免长时间处于高振动运行状态。
9.1.13. 安装：尽管密封在运转中稳定性很高，但装配不当或处理不当很容易受损，因此推荐经约四川日机密封件股份有限公司培训的工程师或有经验的操作人员进行装配，或在这些人员的指导下进行装配。
9.2 清洗
如干气密封受到油或其它污染，建议进行清洗。如需清洗，应送到四川日机密封件股份有限公司。
9.3 密封的存放
9.3.1.
9.3.2. 应该坚持以装配图纸所示的完整的、定位板正确装配的密封整体集装单元形式存放。 出厂以前，每一套密封均包装在专门加工的包括泡沫衬层的金属包装箱内。包装箱应该妥善保存，以方便以后的密封修复的装运。密封存放在温度在15和25℃之间的环境清洁干燥的室内，并远离热源如锅炉、换热器或直射太阳光。环境湿度应低于75%。在运输箱中放置一包干燥剂。注意一定不能用带油的纸或布包装密封来防水。
9.3.3. 如果密封件将在压缩机内存放较长时间（8周以上），就必须保证密封件表面不会形成油膜。如果怀疑存在这一情况（通过检查隔离密封与密封之间排凝口判断），就应该尝试用手转动压缩机轴。如果轴不能旋转自如，就应该更换密封件，请通过四川日机密封件股份有限公司培训的技术人员检查和清洗。
9.3.4. 必须定期对密封执行例行的重新检查。在规定的运行期以后，应该将它们退回四川日机密封件股份有限公司公司更换“O”形环和接受全面检查。
9.4 密封的装运
密封进行正确包装是很关键的。
密封应与定位板一起装配成一个集装式组件，这样可以避免密封中转动组件和静止组件之间的
移动和转动。
在包装箱内不得有“松散”的部件项， 因为这样可以对密封面造成损坏。
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安装、操作、维护说明书
——用于中国石化股份有限公司西安石化分公司
重整循环氢压缩机(BCL455-3)
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目 录
1 前言 ....................................................................................................................................... - 2 - 2 工作原理 ................................................................................................................................ - 3 - 3 密封技术规范 ........................................................................................................................ - 5 - 4 参考图纸资料 ........................................................................................................................ - 6 - 5 安全说明 ................................................................................................................................ - 7 - 6 密封的安装、拆卸 ................................................................................................................ - 8 - 7 干气密封系统控制盘安装、操作及维护 .......................................................................... - 12 - 8 调试操作程序 ...................................................................................................................... - 18 - 9 密封运行和维护 .................................................................................................................. - 19 -
1 前言
本说明书是为干气密封本体及支持密封正常工作的系统控制盘在用户现场的安装、拆卸、操作及维护使用提供必要信息编写的。
本说明书适用于经过培训、熟悉干气密封基本原理、有着丰富的现场操作、维护及安装经验的技术人员。尽管干气密封的运行是安全、可靠的，但如果密封安装、拆卸及使用不当，也是容易被损坏的。因此我们建议密封由我公司经过培训的工程师指导或者用户有经验的工程师进行安装等操作。
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2 工作原理
干气密封单元一般由一个可以轴向浮动的静环和一个固定在轴套上的动环构成。静环背后有弹簧对其施加贴合作用力，动环随压缩机转子做高速旋转。动环面上加工有一定数量的流体动压槽，其深度在8～15μm以内，如下面的图2.1所示。
图2.1
密封工作的主要原理是流体静压力和流体动压力的平衡。高速旋转的动环产生的粘性剪切力带动气体进入流体动压槽内，由外径朝中心运动，密封坝提供流动阻力，节制气体流向低压侧，于是气体被压缩压力升高，密封面分开，形成一定厚度的气膜（一般为3微米）。当流体的静压力和弹簧负载的闭合力等于气膜内产生的开启力的时候就形成了径向面之间的稳定间隙，于是密封实现非接触运转。干气密封的密封面间形成的气膜具有一定 的正刚度，保证了密封运转的稳定性，同时还可对摩擦副起到润滑作用。
图2.2
上图所示为螺旋槽第干气密封的作用力图，从图上可以看出气膜刚度是如何形成的及其如何保证密封运转的稳定性。在正常情况下，密封的闭合力等于开启力。当受到外来干扰（如工艺或操作波动），气膜厚度变小，则气体的粘性剪力增大，螺旋槽产生的流体动压效应增强，促使气膜压力增大，开启力随之增大，为保持力平衡，密封恢复到原来的间隙；反之，密封受到干扰气膜厚度增大，则螺旋槽产生的动压效应减弱，气膜压力减小，开启力变小，密封恢复到原来的间隙。因此，只要在设计范围内，当外来干扰消除后，密封总能恢复到设计的工作间隙，亦即干气密封运行稳定可靠。衡量密封稳定性的主要指标就是密封产生气膜刚度的大小。气膜刚度是气膜作用力的变化与 气膜厚度的变化之比，气膜刚度越大，表明密封的抗干扰力越强，密封运行越稳定。
为了实现这一点， 我公司投入了大量的人力和资金进行了干气密封的技术研究，并已经成熟、广泛的应用于石油、化工等行业，积累了大量的丰富知识和宝贵经验。
3 密封技术规范
4 参考图纸资料
附图1：干气密封装配图CW 附图2：干气密封装配图CCW 附图3：干气密封控制系统P&I图 附图4：干气密封安装工具图CW 附图5：干气密封安装工具图CCW 附图6：干气密封安装步骤图CW 附图7：干气密封安装步骤图CCW
5 安全说明
本说明书利用以下符号突出特别重要的信息。
5.2 安全说明
在后续涉及到的安装、拆卸、操作、维护等工序中，应严格按照安全符号要求进行操作，防止因疏忽而导致的密封损坏。
在密封运行发生故障时，应停止机组运行，并及时采取安全措施。未经授权不得改变密封运行的气体及规定的工作负荷。
6 密封的安装、拆卸
6.2 密封安装前的检查
安装密封前，建议对密封进行检查，主要为周向转动检查和轴向浮动性检查，确认它是否轴向和旋转运动自如。
图6.1
6.2.1
周向转动检查
a ）（如图6.1所示）将密封整体置于牢固支持的表面，同时将密封的轴套垫高，使密封定位板向上，静止组件悬空。
b ）将所有内外定位板的连接螺钉均旋松至少两整圈。 c ）从内外定位板上取下防转螺钉。
d ）相对于定位板上的密封旋向的反方向转动密封静止组件一整圈。如能自由转动则认为合格。如感觉转动阻滞，可能是密封端面积聚了水汽或油膜，需专业人员拆开作清洁处理。 6.2.2
轴向浮动性检查
a ）取下所有内外定位板的连接螺钉。
b ）（如图6.1）用手对密封静止组件施加均匀的压力，将密封件缓慢地压下。 c ）在感觉完全压紧时，缓慢地解除压力。
d ）重复步骤（b ）和（c ）三次。如果不可能压紧密封静止组件或者在解除手压力时不能返回起始位置，或弹起较慢甚至无法弹起，则应将密封分解作进一步检查。
e ） 保证转动件和静止件处于符合安装图纸规定的正确方位，重新安装内外定位板和所有的连接螺钉。
6.3 密封的安装
6.3.2
有序的拆下密封外圆或者轴套内孔的O 形环（四氟圈除外），并使用少量硅脂进行轻轻地润滑。完毕后在按原有照顺序将O 形环重新安装在相应的沟槽中， 擦干净过量的硅脂，建议每次一根，防止混淆。
6.3.7 将密封小心的套上密封区域主轴上并确认导向，只使用手的压力缓慢将密封缓慢推入。并检查转子仍然处于正确位置，若无问题缓慢将密封推入直至推不动。
6.3.8 参考密封装拆工具图和密封装拆步骤图，正确的将安装工具与密封本体连接、固定，将密封装入压缩机，在旋紧螺母时使用均匀的压力避免密封轴套“被卡住”。
6.3.9 在密封完全安装到规定位置时，取下所有的安装工具。
6.3.10 依据安装图纸规定取下密封内外定位板及其连接螺钉。
6.3.11 依据安装图纸所示将密封转动组件锁紧在轴上，一般设计为锁紧螺母，安装时应在锁紧螺母的螺纹上涂抹少量的二硫化钼，且锁紧力矩为400N.M ，然后拧紧锁紧螺母上的紧定螺钉。
6.3.12 依据安装图纸所示，利用装拆工具再次装入隔离密封组件，然后上紧隔离密封组件与密封本体的连接螺钉，切记螺钉孔内有垫片。
6.3.14 按照以上安装顺序安装另外一端密封。
6.3.15 安装完毕后，妥善保管密封装用包装箱及相关装拆工具。
6.4 密封的拆卸
6.4.1.
6.4.2.
6.4.3.
6.4.4.
6.4.6.
6.4.7.
若转重复以上拆卸步骤，拆卸另一端密封件。 全部拆下后，应将密封放入包装箱内，妥善保管。 确认压缩机处于可以拆卸干气密封的状态（机组泄压，断开驱动装置）。 使用密封装拆工具拆下隔离密封组件及附属部件。 使用装拆工具拆去密封轴端锁紧螺母。 装上密封的内外定位板，并牢固与密封连接。
7 干气密封系统控制盘安装、操作及维护
7.1 概要
用户应能够熟悉干气密封支持系统以及它的用途。必须认真阅读本说明书并运用到系统的操作，维护等工作中。本说明书必须提供给操作和维护人员。有助于避免误操作，提高密封运行的可靠性。
7.2 运输和储存
7.2.1. 干气密封系统控制盘无特殊要求一般直接运送到用户现场，运输一般采用坚固的木箱。运到现场后应对包装箱进行开箱检验，必须彻底检查各部件有无损坏的迹象。如果控制盘没有外观损坏的迹象，可以接受，那么在储存之前应该将包装箱适当地重新封闭起来。
7.2.2. 在开箱验收之后，应接受以下建议妥善保管密封系统控制盘：
a ） 系统应放在原来的包装箱里存放，如有可能，应将包装箱存放在一个不受太阳直射，带有坚硬地面通风良好的建筑物内。
b ） 如果是存放在室外，建议将包装箱放在水泥或坚强地面上的方木垫块上。然后必须要用防水帆布将包装箱盖上防止水和脏物的侵入。如果因为油布损坏或盖子没盖好，使水、冷凝液、沙子、脏物或其它污染物通过包装进入系统，必须要找出问题的原因加以解决，并使设备彻底干燥和清理后重新储存。
7.3 系统控制盘现场安装、配管总体要求
7.3.1. 场地准备工作和设备的位置由用户、设计方决定。安装位置的定位对于系统有效操作特别重要。请注意以下各点：
a ） 安装位置原则上靠近机组，便于管道连接。
b ） 出入通道要便于设备操作、维护和检修。
c ） 留有足够的空间便于拆卸过滤器元件。
d ） 尽量考虑管线走向的美观。
e ） 考虑仪表显示屏的能见度。
7.3.2. 在安放系统控制盘时，所有部件都要保持清洁，不要卸掉管子和接头上的防尘罩。确保所有开口接头一直都是封闭的，因为系统控制盘内部的所有管线均已彻底清洁。
7.3.3. 确保所有紧固件都牢牢上紧。若发现因运输振动出现的部件、紧固件松动应重新检查并按要求紧固，保证使用性能。
7.3.4. 与干气密封控制盘连接的管路及法兰材料应为不锈钢（外部进密封系统的氮气管线除外，但应保证对接前，按要求严格吹扫干净）。
7.3.5. 管线焊接时应采用氩弧焊，对焊方式，连接之前应彻底清洁管件内部。并保证新配管路可以在现场无干涉拆下，方便配管后进行管路处理和检查。
7.4 电气连接
7.4.1. 控制系统出厂前干气密封内部的所有信号均已接到接线箱，从接线盒到DCS 系统的接线属于用户的范围，应严格按照仪表接线端子图。
7.4.2. 按照给定的设定点为仪表配置DCS/PLC，并进行相应的测试工作。
7.5 流程说明
干气密封控制盘用于调节、控制、监测干气密封的相关运行参数。共有四个部分组成：
● 一级密封供气流程
● 一级密封泄漏监测流程
● 二级密封供气流程
● 隔离密封供气流程
其作用一是为密封提供干净、干燥的气体，二是实时监控密封的工作情况。
7.5.1. 一级密封供气流程
一级密封气流程包含气体预处理单元、过滤单元、差压调节单元、流量监测单元，采用差压控制方案。机组正常运行时，从机组出口端引出的工艺气体进入密封系统控制盘，先经聚结器单元除去较大液滴和颗粒过滤精度达到10微米，，然后经气动薄膜调节阀PDCV61002将压力控制在高于机组平衡管0.1 MPa，再进入过滤单元FL1（或FL2备用）过滤精度达到1微米，最后经流量计FI61002和FI61001分别进入机组驱动端和非驱端一级密封腔。一级密封气体绝大部分经机组迷宫密封返回机内，阻止机壳内脏的工艺气倒灌污染密封，少量的气体经过一级密封端面泄漏至一级泄
漏气密封腔。
7.5.2. 一级密封泄漏监测流程
一级泄漏气流程包含压力监测单元、流量监测单元。机组正常运行时，一级密封端面泄漏的少量工艺气进入一级泄漏气通道，一级密封泄漏气引至干气密封系统后分别通过压力变送器PT61006，流量计FT61002监测驱动端泄漏气压力、流量；通过压力变送器PT61005，流量计FT61001监测非驱动端泄漏气压力、流量。节流阀V41、V46起节流作用。当一级密封失效大量气体泄漏时，流量计会升高达到高报值3Nm 3/h，高高报值6Nm 3/h，同时节流阀前的泄漏气压力达到高报0.1MPa ，高高报0.2MPa 。任何一端压力高高报值与流量高高报值同时达到就触发联锁停机。
7.5.3. 二级密封供气流程
二级密封端面开启气体来自于一级端面泄漏的少量工艺气，其中一级泄漏的工艺气绝大部分通过一级泄漏气通道后放火炬，极少量的经二级密封端面泄漏通过二级泄漏气通道引至室外安全排放。
7.5.4. 隔离密封供气流程
隔离气流程包含过滤单元、流量调节单元。机组正常运行时，现场0.6 MPa的低压氮气进入过滤单元FL3（或FL4备用）过滤精度达到1微米后分为两路，经两路限流孔板分别进入机组驱动端和非驱端隔离气密封腔。一部分的隔离气通过内侧迷宫泄漏与二级泄漏气混合后通过二级密封泄漏气通道引至室外安全排放，另一部分通过外侧迷宫泄漏至机组轴承箱内，通过轴承箱上的放空孔排出，其目的是防止润滑油污染密封。
7.5.5. 排凝口
在隔离密封和干气密封之间设置有排凝口，其作用是检查、预防机组在试车、跑油以及润滑油压不稳定时造成穿过隔离密封的少量油滴进入干气密封区域污染密封，所以要求在机组试车、跑油阶段，建议此口处于开放状态，机组正常运行时处于关闭状态，但需要定期检查管线中的油，排出这些管线中的所有油并查找、排除原因，一般正常可接受的量为小于6滴/分钟。
7.5.6. 开车气体
在压缩机未运转或转速较低情况下，出口工艺气压力尚未提升，造成机组进出口压差为零或很低。因此干气密封一级密封气存在不能注入的可能，所以采用0.6 MPa氮气作为开机气体，一般要求开车气体压力高于开车时机壳内压力至少0.2MPa 。
7.5.7. 增压系统流程
当机组进出口压差较低、一级密封气与平衡管差压PDICA61002低于0.05MPa 时，自控系统
输出信号，打开电磁阀SV61002，导通驱动气和工艺气管路，增压泵开始动作，对一级密封气增压；当一级密封气与平衡管差压PDICA61002大于0.1 MPa 时，自控系统输出信号，关闭电磁阀SV61002，切断驱动气和工艺气管路，增压泵停止动作。
7.6 操作规程
7.6.1. 投用现场压力表、气动薄膜调节阀、压力变送器、差压变送器（打开仪表根部阀、高低压端阀、平衡阀关闭）。
7.6.2.
7.6.3. 给所有压力变送器、差压变送器、远传流量计上电。 隔离气投用：油运前打开阀门V29、V30（或V31、V32），及孔板OR1、OR2前后截止阀，然后缓慢打开阀门V28，此时孔板后压力表PG61006、PG61005分别指示驱动端、非驱动端隔离气压力。
7.6.4. 投用一级密封气：机内进气前开阀V5、V6、V13、V14、V17、V18（或V19、V20），V22、V23、V25、V26，缓慢打开V3引氮气为密封气，PDT61001指示一级密封气与平衡管差压。流量计FI61002、FI61001指示约为50 Nm3
7.6.5. 投用一级泄漏气：投用一级密封气后，打开阀门V41、V42、V43、V46、V47、V48投用一级泄漏气。流量计FT61001、FT61002指示应近似为0Nm3/h。机组运行正常后，应通过整定一
级密封泄漏气管路上的针阀V41、V46，使一级泄漏气压力和流量为正常设定值。
7.6.6. 投用增压系统：打开阀门V51、V53、V55、V57、V60，增压泵运行时调节减压阀，保证阀后压力指示为0.4MPa ，同时观察增压泵，使其活塞运行频率为60次/分。
7.8 系统控制盘操作注意事项
7.9.1 气体投用原则：
开机：先投用干气密封控制系统，然后再投机组润滑油系统。其中密封控制系统先投用一级密封气。隔离气投用顺序无限制。
跑油阶段：如果机壳内不带压一级密封气可以关闭，只需通入隔离气即可。
停机：先停机组润滑油系统，当判断机组油系统安全且无热油雾时，再停隔离气，最后停一级密封气。其中如果机壳内带压，则一级密封气不可以关闭直至机内无压。
7.9.2 过滤器滤芯更换方法：
a). 工艺气过滤器：
打开阀V19、V20，将过滤器切换至备用过滤器，然后关闭阀门V17、V18，将已失效过滤器从主气路中切断，按照过滤器说明书更换滤芯。
b). 氮气过滤器：
打开阀V31、V32，将过滤器切换至备用过滤器，然后关闭阀门V29、V30，将已失效过滤器从主气路中切断，按照过滤器说明书更换滤芯。
c). 聚结器：
打开聚结器旁路阀V7，关闭聚结器前后阀门V5、V6，通过聚结器底部的排放阀泄压后更换滤芯。排凝操作应缓慢，防止突然泄压，气路压力脉动。
7.9.3
7.9.4 工艺气过滤器应每天进行现场巡检并排凝，排凝应缓慢，防止突然泄压。 流量计投用前建议先开启旁路阀，再开启流量计前后阀，然后再缓慢关闭旁路阀，防止转子受瞬时气流冲击卡住。
7.9.5 投用过滤器时，应尽量缓慢同时开启过滤器前后阀门，防止气流冲击滤芯或者差压变送器承受高压差。
7.9.6 过滤器压差超过80kPa 或者使用一年，二者哪个先发生，就应该更换密封气过滤器芯。更换过滤器滤芯时，应注意防护，过滤器内残留的工艺气体可能对人体造成伤害。
注意：过滤器最大压差为0.4 MPa，超过该值会引起过滤器滤芯硬损坏。
7.9.7 对于串联式干气密封压缩机必须在带压条件下开车，建议机壳内压力要高于火炬背压至少0.1 MPa。若压缩机开车时因工艺需要有特殊的开车工况，请及时与密封厂家沟通。
7.9.8 压缩机停车后或再次重新开车前，都应该对外界气源（氮气、工艺气）管道进行低点排凝操作，确认没有液相存在后，方可送入干气密封控制系统。防止因停车后，温度下降或者工艺管线问题，管道内出现积液，从而导致开车时进入干气密封的气体带液，引起密封损坏。
7.9.9 安全阀前后阀门V10、V11、V57、V58必须保持开启状态。
7.9.10 建议机组开车前在投用增压系统，避免增压泵的不必要动作。当机组长时间停止或者装置计划停车后，增压系统可能会一直工作，当确认机组内已无工艺气且安全时，建议手动关闭增压泵驱动气的进气阀V51，避免增压泵的不必要动作，影响增压泵的寿命。
8 调试操作程序
应该在每次密封本体安装以后，压缩机启动以前进行测试，尽快确认密封的状态。
8.1 静态试验
a ）. 在驱动装置联轴节断开时，转动压缩机主轴，保证它运动自如。
b ）. 如果安装有隔离密封件，就应该调试隔离气系统和保证它功能正确。
c ）. 在压缩机出口关闭的前提下，逐步提高气缸压力，直至达到管线压力。记录每一个压力增量时一级密封的泄漏量。
d ）. 如果观察到泄漏量过大，亦即接近或者大于报警设定值，就必须将压缩机减压，并排除导致泄漏量过大的原因。
8.2 动态试验
a ）首先按照操作要求投用干气密封系统，开始正常的启动操作程序， 在第一个24小时的运行中，应每小时检查一次密封的性能， 并记录每个密封的以下信息：
a. 密封的压力
b. 机组转速
c. 动态泄漏量
d. 启停次数
然后对设备进行正常的监视。就密封而言，需要测量的最重要参数就是漏率。因为泄漏与密封性能具有直接的关系。如果观察到漏气量过大，亦即接近或者大于报警设定值，就应密切注意密封运行参数的变化，排查泄漏量过大原因并采取措施排除。
9 密封运行和维护
干气密封设计旨在覆盖最广的运行参数范围，且无需维护。要保证密封的正常运行的高可靠性、长寿命性，确保密封腔没有液体和微粒（它们会损害干气密封）是很关键的。一般来讲， 采用经过过滤的压缩机出口工艺气注入到内侧气封与内迷宫之间的腔体。绝大部分将通过内迷宫流回到压缩机，只有极少气体通过一级密封端面泄漏，并安全排放。
密封性能主要是通过泄漏量来监视，因此，建议监视泄漏并每天作记录。
9.1 操作指南
下列事项仅为指导方针，关于具体应用，请与四川日机密封件股份有限公司联系。
9.1.1. 气体品质：进入密封的气体应是清洁干燥，以保证最佳的性能，延长使用寿命。通常推荐在密封气供应管线上装一个1微米的聚合式过滤器，尽管我们设计的干气密封能应付微量的液体污染，但应尽量避免持续的污染。特别提醒的是应避免气体因输送过程中存在的温度、压力的改变及焦耳汤姆逊效应可能引起的相变过程，出现潜在带液的可能。
9.1.2. 密封气供应量：密封的供气流量必须充分保证在运行期间向密封供应足够的经过滤的气体，剩余的气体流回到压缩机。这样可以提供一个理想的密封工作环境，使各密封保持最佳的性能。
9.1.3. 泄漏趋势：密封性能通过泄漏趋势监控，泄漏量的偶然尖峰信号应设定为不会引起报警。这可能是由于工艺波动、轴的移动、压力、温度或速度变化所引起。然而泄漏趋势可以预测到密封的问题。如有任何相关问题，请与四川日机密封件股份有限公司联系。
9.1.4. 在静止条件下，为了避免密封表面工艺气体凝结和可能的结雾，可能需要降低采用的密封压力。具体压力取决于密封件位置的气体成分和温度。必要时四川日机密封件股份有限公司可以对此提出建议。
9.1.5. 每天次检查外侧隔离迷宫式/碳环密封和干气密封之间排凝口管线中的油。排出这些管线中的所有油，过大的则必须查找和排除原因。
9.1.6. 尽管少量轴承润滑油和/或者烃凝结在密封件表面通常不会妨碍气体密封运行，通常仍然应该避免这些物质进入密封件，从而可以得到良好的密封件工作性能和较长的使用寿命。如果怀疑已有大量的润滑油/烃凝结或者其它任何污物污染密封件，就不得使用该密封件，将它退回四川日机密封件股份有限公司检查、清洗和重新装备。
9.1.7.
9.1.8. 反转：双向干气体密封允许反向旋转。使用单向干气体密封时，必须避免反向旋转。 反压：在静态条件下，反压将导致静态泄漏大幅增加；在动态条件下，反压可能导致密封件的严重损坏。
9.1.9. 暖机：建议避免在低于3.3中暖机转速下连续运转，高于此转速运行安全裕度大并可形成稳定的转动间隙。
9.1.10. 盘车：系统带压时，在不大于10rpm 转速下的转动不会对干气密封造成损坏。
9.1.11. 降压：干气密封的降压率一般推荐0.8MPa / min ，更快的降压率视具体的用途而定。
9.1.12. 振动：气封具有相当高的振动承受度。当振动超过压缩机的工作极限的时候，密封也不会有问题。 经验表明，气封可经受100μm峰值的振动，但应尽可能避免长时间处于高振动运行状态。
9.1.13. 安装：尽管密封在运转中稳定性很高，但装配不当或处理不当很容易受损，因此推荐经约四川日机密封件股份有限公司培训的工程师或有经验的操作人员进行装配，或在这些人员的指导下进行装配。
9.2 清洗
如干气密封受到油或其它污染，建议进行清洗。如需清洗，应送到四川日机密封件股份有限公司。
9.3 密封的存放
9.3.1.
9.3.2. 应该坚持以装配图纸所示的完整的、定位板正确装配的密封整体集装单元形式存放。 出厂以前，每一套密封均包装在专门加工的包括泡沫衬层的金属包装箱内。包装箱应该妥善保存，以方便以后的密封修复的装运。密封存放在温度在15和25℃之间的环境清洁干燥的室内，并远离热源如锅炉、换热器或直射太阳光。环境湿度应低于75%。在运输箱中放置一包干燥剂。注意一定不能用带油的纸或布包装密封来防水。
9.3.3. 如果密封件将在压缩机内存放较长时间（8周以上），就必须保证密封件表面不会形成油膜。如果怀疑存在这一情况（通过检查隔离密封与密封之间排凝口判断），就应该尝试用手转动压缩机轴。如果轴不能旋转自如，就应该更换密封件，请通过四川日机密封件股份有限公司培训的技术人员检查和清洗。
9.3.4. 必须定期对密封执行例行的重新检查。在规定的运行期以后，应该将它们退回四川日机密封件股份有限公司公司更换“O”形环和接受全面检查。
9.4 密封的装运
密封进行正确包装是很关键的。
密封应与定位板一起装配成一个集装式组件，这样可以避免密封中转动组件和静止组件之间的
移动和转动。
在包装箱内不得有“松散”的部件项， 因为这样可以对密封面造成损坏。