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1、技术培训资料,干气密封系统基本原理,目标,了解干气密封（DGS）系统 设计理念 设计方法 仪表选型 系统选型,简介,约翰克兰干气密封是公认的透平机械的密封解决方案。 目前，干气密封已成为透平机械的标准配置。 干气密封包括干气密封本体和干气密封系统。 干气密封测控系统是干气密封安全和连续运转所必需的。 本课件旨在阐述有关干气密封操作条件和密封功能控制的基本要求。,干气密封系统的功能,对提供给密封的气体进行过滤，以除去颗粒和液体。 对提供给密封的气体进行控制，以满足密封对气体压力、流量和温度的要求。 通过对密封气或密封泄漏气的压力、流量等参数的测量来监测密封运行状况 。,基本术语,DGS 干气密封
2、（Dry gas seal) 内侧密封或主密封 外侧密封或辅助密封 机内迷宫或压缩机迷宫 中间迷宫 外侧迷宫 隔离密封,基本术语,工艺气体 密封气体 缓冲气体 隔离气体,概述,干气密封测控系统视下列情况而不同.,密封布置方式 设计理念 安全要求 压缩机厂商的习惯 用户习惯 对事故和操作特性的研究水平,干气密封布置方式,单端面 串联 - 带 / 不带中间迷宫 - 带 / 不带缓冲气进气 双端面 ( 背靠背或面对面 ) 三级串联 - 带 / 不带 中间迷宫 - 带 / 不带 缓冲气进气 双端面( 背靠背或面对面 ) 单端面,单端面密封,静止组件,旋转组件,轴承,双端面干气密封,隔离气,高点放空,主
3、密封气,缓冲气,工艺气,轴承油,串联密封,轴承,工艺气,N2 隔离气,过滤后的 工艺气,一级放火炬,二级放空,带中间迷宫的串联密封,N2 隔离,二级放空,N2 缓冲,一级放火炬,过滤后的 工艺气,工艺气,轴承,干气密封测控系统,干气密封测控系统由以下几部分组成： 密封气的供给与控制 一级密封的泄漏监控与排放 缓冲气的供给与控制 二级放空 隔离气的供给与控制 注: 根据密封布置方式来进行系统的配置。,系统配置,干气密封布置方式,系统,密封气,一级排放,缓冲气 (串联密封),缓冲气 (双端面密封 ),二级放空,隔离气,S,T,TB,D,Y,Y,Y,Y,Y,Y,Y,N,N,N,Y,N,N,N,N,Y
4、,N,Y,Y,Y,Y,Y,Y,Y,S 单端面,T 串联,D 双端面,TB 带中间迷宫的串联,Y - Yes,N - No,密封气系统,提供清洁和干燥的气体 密封气不含固体颗粒和液体 保持合适的压力、温度和流量,密封气来源,压缩机出口气体 压缩机段间气体 外部气体,密封气质量,密封气过滤 小于 3um (过滤) 温度应至少高于露点温度10以上 ( 保温 / 蒸汽伴热 或 电加热) 密封气无液 ( 凝聚式或Knockout 预处理过滤器 ),密封气控制,保持与平衡管的压差在 0.3 bar g 以上。 ( 压力控制 ) 保持机内迷宫间隙最大时最小气流速度为 5 m/s。 ( 流量控制 ) 压力与流
5、量的组合控制 ( 压力控制 + 流量控制 ),防止未过滤的气体进入密封腔,密封气 压力控制,取自压缩机平衡管,取自密封气进气管,差压远传,P 平衡,差压控制器 - DCS,P 密封,P 密封,P 密封 P 平衡,压差p = P 密封 - P 平衡 = 0.3 Barg (最小),差压控制阀,PI-1,FI-2,FI-1,流量计 (可选),从过滤器来的密封气,密封气 压力控制,P 平衡,P 密封,P 密封,P 密封 P 平衡,压差p = P 密封 - P 平衡 = 0.3 Barg (最小),PI-1,FI-2,FI-1,示例: P 吸气 : 20 barg，40 P 排气 : 40 barg，
6、70 P 平衡 : 20 barg P 密封 : 20.3 barg，70 FI-1&FI-2 处流量 = 一级密封泄漏量 ( 20.3 barg&70 ) + 通过压缩机迷宫的泄漏量 ( 20.3 barg ( 0.3 bar 压差) & 70 ，9000 rpm ),P 吸气,P 排气,9000 rpm,流量计 (可选),密封气 流量控制,PI-1,PDI,显示/开关/远传,来自压缩机出口气体/外供气体,FI-2,FI-1,球阀或针阀调节流量 FI 流量计监测密封气流量,调节流量控制阀 保证迷宫处气流速度至少 5m/s,密封气 流量控制,P 平衡,P 密封,P 密封,P 密封 P 平衡,F
7、I-2,FI-1,示例: P 吸气 : 20 barg，40 P 排气 : 40 barg，70 P 平衡 : 20 barg P 密封 : 20.3 barg，70 FI-1&FI-2 流量 = 一级密封泄漏量 ( 20.3 barg&70 ) + 通过压缩机迷宫的泄漏量 ( 流向机内的平均气流速度不小于 5 m/s),P 吸气,P 排气,9000 rpm,密封气 流量控制,必须保持足够的密封气压力，确保压缩机工 作时通过最小间隙处向机内的平均气流速度 不小于 5m/s，以防止工艺气向外的扩散。,保持充足的密封气流量。 保持正压以防压缩机腔体内未过滤的 工艺气体流向密封腔,P 平衡,P 密封
8、,P 密封,P 密封 P 平衡,FI-2,FI-1,P 吸气,P 排气,密封气 控制,防止未过滤的气体进入密封腔 保持与平衡管的压差在 0.3 bar g 以上。 ( 压力控制 ) 保持机内迷宫间隙最大时最小气流速度为 5 m/s。 ( 流量控制 ) 孔板 流量调节阀,密封气 控制,压缩机的操作工况 变化范围大 瞬时工况 ( 启动和停车) 正常操作工况 静态 工艺引起的变化 (吸气 & 排气压力 / 温度) 压缩机转速的变化 密封气源的改变,密封气 控制,压缩机的操作工况 变化范围大 流量控制 改变孔板大小 流量控制 调节阀的开度 流量控制 保持足够的正压差以获得所需的最小气流速度,由于压缩机
9、的操作工况范围变化大，当 简单的流量控制系统不能满足上述要求 时，密封气的供给应当采用差压控制。,密封气 压力 & 流量控制,取自压缩机平衡管,取自密封气进气管,差压远传,P 平衡,差压调节器 - DCS,P 密封,P 密封,P 密封 P 平衡,差压调节阀,PI-1,FI-2,FI-1,流量调节阀,密封气 监测,流量显示 监测密封气流量 试车时可以采用 差压报警（低报） 当密封气压力降低时报警 差压报警（高报） 监测密封气过滤器或凝聚式预处理过滤器 可选 压力显示 密封气供气压力 & PDCV后压力 温度显示 密封气温度,一级泄漏 / 放空,在所有工况下，包括密封失效，以一种安全和可接受的方
10、式来处理密封气的泄漏。 保持高于火炬线的正压力。 防止从火炬线来的反压。 监测一级密封的运行状态。 在密封失效时产生停车信号。,一级泄漏 / 放空,PI-5,FI-4,到火炬,P 火炬,PI-6,FI-5,PT-2,PT-1,高高联锁,L,H,L,高报,P 泄漏,P 泄漏,高高联锁,高报,RO,RO,P 泄漏 P 火炬,一级泄漏到火炬 FI-4 & 5, 一级密封泄漏量 RO- 在排放线产生背压 PI-5 & 6, 压力显示，监测一级泄漏压力,PT-1 &2，压力远传，提供 4 20 mA 信号到 DCS. 泄漏高报警 泄漏高高报，压缩机联锁,H,H,H,一级泄漏控制,PI-5,FI-4,到火
11、炬,PT-1,H,L,P 泄漏,高高联锁,高报,RO,限流孔板： 根据正常泄漏量确定孔板尺寸 当泄漏量快速增长时产生背压,流量计： 测量正常流量 监测密封流量 流量高 / 低报警,止回阀： 防止反压 确保流动方向,压力远传： 密封泄漏较大时高报 密封失效时高高报联锁,缓冲气系统,提供工艺气与环境之间的有效隔离 带中间迷宫的串联布置方式采用 降低一级密封的泄漏浓度,缓冲气应为惰性气体 （ 通常为氮气） 缓冲气源必须可靠 缓冲气质量应与密封气一样 缓冲气含氧浓度应小于10,缓冲气 系统 （ 带中间迷宫的串联）,PI,FI,H,L,P 缓冲,FI, 二级密封缓冲气流量 PI, 缓冲气压力显示,二次放
12、空,工厂氮气,氮气过滤器,P 火炬,PI,FI-5,P 泄漏,RO,P 泄漏 P 火炬,P 缓冲 P 泄漏 P 火炬,示例: P 火炬 : 1 barg P 泄漏 : 1.2 barg P 缓冲: 1.5 barg FI 流量= 二级密封泄漏量 + 通过中间迷宫的泄漏量,压力控制,缓冲气 系统 （带中间迷宫的串联）,PI,FI,H,L,P 缓冲,FI, 二级密封缓冲气流量 PI, 缓冲气压力显示,二次放空,工厂氮气,氮气过滤器,P 火炬,PI,FI-5,P 泄漏,RO,P 泄漏 P 火炬,P 缓冲 P 泄漏 P 火炬,示例: P 火炬: 1 barg P 泄漏 : 1.2 barg P 缓冲:
13、 气量应充足，保持迷宫处 5m/s的气流速度 FI 流量= 二级密封泄漏量 + 通过中间迷宫的泄漏量 ( 基于 5m/s),流量控制,缓冲气 控制 ( 双端面 DGS),FI,H,L,P 缓冲,FI, 缓冲气流量 PDI, 缓冲气差压显示 PDCV 差压控制阀,外供氮气,氮气过滤器,P 缓冲 P 参考,PDC,PDI,PDCV,P 参考,二次放空,PI,FI,H,L,P 缓冲,二次放空,工厂氮气,氮气过滤器,密封的外泄漏气应通过管道引至安全区域。 采用氮气作缓冲气，外侧密封泄漏气的二次放空是安全的。 采用不带二级缓冲气进气的串联密封，二次放空中可能含有可燃气体。ok 可推荐采用可燃气体探测器。,隔离气系统,轴承,润滑油,隔离气,采用有隔离气注入的外侧迷宫密封，防止轴承腔的润滑油气向密封腔扩散。 分瓣式碳环密封可用于替代迷宫密封。 通常采用氮气作为隔离气。 一些用户采用仪表风作为隔离气。,隔离气系统,PI-4,P 隔离,P 隔离,工厂氮气,氮气过滤器,PI-4, 隔离气压力显示 , 最小0.3 barg,二次放空,二次放空,