非同尋常的干氣密封

Dry Gas Seals(干氣密封)，簡(jiǎn)稱為DGS的密封方案是在空氣壓縮機(jī)中已經(jīng)被證實(shí)了的可靠軸密封解決方案。它有著較寬的密封面，其結(jié)構(gòu)中有(直接的或者間接的)氣體密封槽。這些槽使得密封系統(tǒng)工作時(shí)能夠產(chǎn)生“懸浮”，使滑動(dòng)表面不相互接觸。像液體潤(rùn)滑的密封系統(tǒng)，在失油干運(yùn)行時(shí)會(huì)帶來(lái)滑動(dòng)表面的磨損損傷一樣，Dry Gas Seals密封系統(tǒng)在滑動(dòng)表面相互接觸時(shí)也會(huì)帶來(lái)磨損，最終會(huì)導(dǎo)致密封失效。由于壓縮機(jī)工作時(shí)也有一些不利于密封系統(tǒng)的惡劣工作條件和工作環(huán)境：在減速運(yùn)行(緩慢的、壓縮機(jī)受調(diào)節(jié)控制的停機(jī)過(guò)程)時(shí)，在低速運(yùn)行和周期性旋轉(zhuǎn)(在規(guī)定的時(shí)間間隔內(nèi)軸旋轉(zhuǎn)90?)時(shí)，正常工況下相互不接觸的滑動(dòng)表面也會(huì)相互接觸，因而也會(huì)因相互接觸而出現(xiàn)磨損。

     為了解決這種不利的情況帶來(lái)的損害，Eagle Burgmann公司為DGS密封系統(tǒng)研發(fā)了滑動(dòng)表面專用的、創(chuàng)新性的微晶金剛砂涂層，并成功地使用了這種涂層DiamondFace。這種涂層材料有著很高的硬度和耐磨性、出色的導(dǎo)熱性、最高的耐化學(xué)腐蝕性和很低的摩擦系數(shù)。而且它的附著力也超過(guò)了所有已知的實(shí)用要求。已經(jīng)證實(shí)它使滑動(dòng)密封有著幾倍長(zhǎng)的使用壽命，密封系統(tǒng)的維護(hù)保養(yǎng)周期也相應(yīng)地延長(zhǎng)了，密封系統(tǒng)總壽命周期的成本也明顯降低了。

     怎樣才能分析出液態(tài)碳?xì)浠衔镙斔捅迷谔厥鈮毫l件下密封件即將發(fā)生的故障，如何利用密封系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)來(lái)徹底地解決問(wèn)題。這一設(shè)備的核心部件是它的乙烷噴射泵，這臺(tái)乙烷噴射泵的工作壓力范圍在28~76?bar之間。噴射泵入口處的乙烷溫度不得超過(guò)16℃，只有這樣乙烷噴射泵軸密封的蒸汽壓力才不會(huì)過(guò)低。但在氣候條件的影響下此處的溫度常常會(huì)明顯地升高，乙烷受熱蒸發(fā)，密封件失效，產(chǎn)品損失等等都是它帶來(lái)的惡果。原來(lái)的液態(tài)乙烷輸送泵難題的解決方案是使用有著Diamond-Face涂層的滑動(dòng)密封件，但這種密封件是針對(duì)純氣體介質(zhì)研發(fā)設(shè)計(jì)的Eagle Burgmann公司的DF-DGS6型滑動(dòng)密封件。這種創(chuàng)新性的密封解決方案自上市以來(lái)就被視為一種非常可靠的、長(zhǎng)壽命的低壓蒸汽介質(zhì)密封解決方案，并迅速在世界各地得到推廣、應(yīng)用。它替代了液態(tài)潤(rùn)滑的密封件，因?yàn)橐簯B(tài)潤(rùn)滑密封件在惡劣的工作條件下和在含有相變的介質(zhì)密封中是不適用的。

    為什么液態(tài)潤(rùn)滑的密封件會(huì)被淘汰?原因是“旋轉(zhuǎn)設(shè)備”在工作時(shí)常常沒(méi)有考慮被泵送介質(zhì)可能發(fā)生的相變過(guò)程。并且重要的是在設(shè)備啟動(dòng)、緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)或在備用狀態(tài)下，密封系統(tǒng)的工作條件都是無(wú)法準(zhǔn)確預(yù)測(cè)的，都無(wú)法保證軸密封的滑動(dòng)表面有著足夠的液態(tài)潤(rùn)滑介質(zhì)。不同相工況的評(píng)估會(huì)告訴我們，這些情況給滑動(dòng)密封系統(tǒng)的可靠性帶來(lái)什么樣的影響。

1、備用狀態(tài)：此時(shí)的工作條件是相似的,除非密封件靜置幾個(gè)月沒(méi)有清洗。當(dāng)密封件處于庫(kù)存?zhèn)溆脿顟B(tài)時(shí),滑動(dòng)表面會(huì)積累一些污垢，并且會(huì)在密封件周?chē)椒e越多,從而給密封空間帶來(lái)一些不利影響。

2、啟動(dòng)階段：輸送泵開(kāi)始吸入液體介質(zhì)。液體乙烷在吸力作用下進(jìn)入密封的滑動(dòng)表面，并因壓力下降而在滑環(huán)和靜環(huán)之間的縫隙中氣化。有時(shí)候這一過(guò)程會(huì)持續(xù)相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間，直到密封空間里重新獲得正常的、超過(guò)了介質(zhì)蒸發(fā)的壓力為止。而此時(shí)，密封面間的熱量，即便是非常低的一點(diǎn)熱量也可以將液體介質(zhì)的壓力提高，提高到足以使密封面間隙中的液體蒸發(fā)。滑動(dòng)表面的破壞就是它們帶來(lái)的惡果，表面損毀的圖片就是最清楚的表述。

3、高效工作運(yùn)行時(shí)：當(dāng)輸送泵在最佳工作點(diǎn)之外的條件下以及在錯(cuò)誤的工作參數(shù)條件下，運(yùn)行時(shí)都要消耗更多的驅(qū)動(dòng)能源并損失一些輸送功率。這兩種情況都在保持與蒸發(fā)壓力的壓力差方面有不利影響——會(huì)在滑動(dòng)表面出現(xiàn)失油干運(yùn)行情況。

4、緩慢運(yùn)轉(zhuǎn)：低速旋轉(zhuǎn)時(shí)的問(wèn)題與啟動(dòng)時(shí)的問(wèn)題相同，但后果更加嚴(yán)重。因?yàn)闆](méi)有足夠高的轉(zhuǎn)速就不會(huì)得到最終所需的高壓力。而密封空間中的壓力不能快速升到理想高度來(lái)保證乙烷蒸發(fā)壓力之間有著足夠的壓力差。這樣，滑動(dòng)表面間的溫度會(huì)升高，潤(rùn)滑不良的概率會(huì)增加，同時(shí)密封失效的概率也提高了。

其他的工作狀態(tài)，即那些對(duì)評(píng)估密封性能如何有意義的工作情況為：介質(zhì)的溫度波動(dòng)，經(jīng)常的啟動(dòng)-停止，操縱錯(cuò)誤。

  毫無(wú)疑問(wèn)，必須采取措施避免密封件的失效及因其失效而帶來(lái)的產(chǎn)品損失和設(shè)備利用率下降。Eagle Burgmann公司在與用戶的合作中，對(duì)密封件失效的原因進(jìn)行了分析，由其應(yīng)用技術(shù)工程師和設(shè)計(jì)工程師組成的專家組努力開(kāi)發(fā)性能可靠的、永久性的密封解決方案。

無(wú)法估算的氣相過(guò)渡

   液體潤(rùn)滑的滑動(dòng)密封件是針對(duì)泵送液體介質(zhì)而設(shè)計(jì)的。使用時(shí)，液體介質(zhì)會(huì)進(jìn)入到滑動(dòng)密封的縫隙中去并對(duì)滑動(dòng)表面進(jìn)行潤(rùn)滑。若這層潤(rùn)滑膜被液體介質(zhì)中的氣體撕破，則滑動(dòng)表面就會(huì)處于失油干摩擦的狀態(tài)中了，并因此而受損。但在實(shí)踐中，很多液體乙烷應(yīng)用中的液體潤(rùn)滑密封件都沒(méi)有問(wèn)題。之所以這樣是因?yàn)樗鼈冇兄€(wěn)定的工作條件。當(dāng)工作條件變化很大時(shí)，這樣的液體潤(rùn)滑密封件就不能保證完全正常的發(fā)揮作用了。

    氣體潤(rùn)滑的大型密封件能夠很好地完成乙烷液體的密封，然后就只需在密封件中輸入氣態(tài)密封介質(zhì)。為了能使液體乙烷轉(zhuǎn)化為氣態(tài)的形式，不是降低壓力就是使蒸汽壓力明顯的高于密封壓力。通過(guò)加熱可以快速的實(shí)現(xiàn)這樣的效果，但當(dāng)采用外部熱源加熱時(shí)，會(huì)使整個(gè)密封系統(tǒng)變得結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，密封系統(tǒng)的維護(hù)保養(yǎng)費(fèi)用也很高，這都不符合使用者的初衷。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面的性能匹配，例如很小的密封間隙和密封件產(chǎn)品側(cè)的迷宮結(jié)構(gòu)能夠產(chǎn)生紊流。紊流的液體摩擦?xí)a(chǎn)生一定的熱量 ， 也會(huì)附帶的在滑動(dòng)表面產(chǎn)生熱量：密封縫隙越小，泄漏也就越小，發(fā)熱也就越大。長(zhǎng)期連續(xù)工作時(shí)所產(chǎn)生的熱量已足夠多了，在啟動(dòng)階段、緩慢旋轉(zhuǎn)階段或者備用時(shí)(即沒(méi)有摩擦熱時(shí))仍然是有一定風(fēng)險(xiǎn)的。

適合于易揮發(fā)介質(zhì)的解決方案

     這種型號(hào)輸送泵的密封解決方案是能夠在液態(tài)或者氣態(tài)密封狀態(tài)下都安全、可靠地密封被輸送的液態(tài)乙烷。在液相和氣相的相變過(guò)程中，即可能導(dǎo)致失油干運(yùn)行和滑動(dòng)表面接觸的情況下，滑動(dòng)表面的DiamondFace涂層都能保證密封系統(tǒng)不受損害。而且在采用這種密封系統(tǒng)之后乙烷泵的工作方式也變得更加簡(jiǎn)單了，密封件可以在無(wú)需任何沖洗(API Plan 02)的情況下工作運(yùn)行。原來(lái)使用的過(guò)濾器以及過(guò)濾器的維護(hù)保養(yǎng)也都省略掉了。