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摘 要：本文简要阐述了干气密封的优点以及干气密封的工作原理、密封操作，并针对干气密封的维护做出了分析。
关键词：干气密封、技术、工作原理
一、干气密封工作原理
与普通机械密封相比，干气密封在结构上基本相同。其重要区别在于，干气密封其中的一个密封环上面加工有均匀分布的浅槽。运转时进入浅槽中的气体受到压缩，在密封环之间形成局部的高压区，使密封面开启，从而能在非接触状态下运行，实现密封。
1. 干气密封概述
早在20世纪60年代末期，奠定在气体动压轴承应用的基础上，干气密封发展起来，并成为一种全新的非接触式密封。该密封利用流体动力学原理，通过在密封端面上开设动压槽而实现密封端面的非接触性运行。最初，采用干气密封形式，主要为了改善高速离心压缩机的轴封问题。由于密封采取非接触性的运行方式，因此其密封的摩擦副材料基本不会受到PV值的任何影响，尤其在高压设备、高速设备中应用，具有良好前景。
2. 干气密封与机械密封性能比较
机械密封是一种传统的密封型式，其特点是密封结构简单，技术成熟，加工精度要求不太高。其缺点是泄漏率高，故障频发。
干气密封是目前最先进的一种非接触密封型式，与传统的机械密封形式相比较，采用干气密封技术，主要具备以下优势：
（1）采用干气密封技术，可有效提高密封的质量与使用时间，确保设备安全、可靠、稳定运行。
（2）采用干气密封技术，能源消耗较小。
（3）干气密封技术应用到的辅助系统较为可靠，操作简单，在使用过程中不需要任何维护手段。
（4）采用干气密封技术，泄漏量较少，应用效果良好。
3.干气密封工作原理
一般来讲，典型的干气密封技术，包含了静环、动环（旋转环）、副密封O形圈、静密封、弹簧和弹簧座等。静环位于弹簧座内，用副密封O形圈密封。弹簧在密封无负荷状态下使静环与固定在轴上动环（旋转环）配合，这类密封与机械密封的区别在于，它是一种气膜润滑的流体动、静压相结合的非接触式机械密封。动环与静环配合表面具有很高的平面度和光洁度，通常在动环表面上加工有一系列的特种槽。随着转动，气体被向内泵送到槽的根部，根部以外的无槽区称为密封坝。密封坝对气体流动产生阻力作用，增加气体膜压力。配合表面之间产生的压力，使静环表面与动环脱离，保持一个很小的间隙。当由气体压力和弹簧力产生的闭合压力与气体膜的开启压力相等时，便建立了稳定的平衡间隙。
干气密封的结构形式根据被密封介质的不同、介质压力的不同及工作转速的不同又可分为单端面干气密封、双端面干气密封及串联式干气密封。
美国某公司从20世纪60年代末即开始研究干气密封技术， 到80年代已经完全达到实用化的程度，目前有不少外国公司可生产此类密封，并一度垄断了我国干气密封市场。而现在随着我国一些民族工业的崛起，我国已生产出了处于国际领先水平的干气密封产品，并已在国内许多石油化工企业中得到推广应用。
4.影响干气密封的相关参数
将影响干气密封性能的参数分为密封端面结构参数和密封操作参数。端面结构参数对密封的稳定性影响较大，操作参数对密封的泄漏量影响较大。一般情况下，对干气密封的性能产生影响的主要参数为密封操作参数与密封结构参数两种形式。
二、干气密封的简要介绍
串联式干气密封相当于前后串联布置的两组单端面干气密封。第一级干气密封为主密封，基本上承受全部的压差。采用从机组出口端引出的经冷却、除液后的气体作为一级密封工作气体。第二级干气密封为辅助安全密封，用氮气作为其工作气体，通常情况在很低的压力下工作，其摩擦副也始终保持非接触状态下运行，没有任何磨损，故能够一直处于理想的运转状态。在第一级密封失效时同样可以迅速承受较大的压差，起到密封作用，可避免密封失效时工艺介质气的现场外泄。判断密封是否正常工作主要通过对一级泄漏气的监测来进行。一级干气密封如出现意外失效时，一级泄漏气出口端压力和流量会急剧增大；二级干气密封如出现意外失效时，则压力和流量会急剧减小。其信号均可通过压力和流量变送器传至控制室，发出报警信号。当一级泄漏气压力增加到一定值时，控制系统给出联锁停车信号，以避免出现意外。
大气端（轴承端）的梳齿密封，可避免轴承箱中的润滑油进入干气密封内，保证干气密封在洁净，干燥的环境中运行。该结构由于做到了工艺气对大气的零泄漏，且外加的缓冲氮气也不会漏入机组污染工艺介质，具有极高的可靠性。
三、密封的安装与拆卸
干气密封属于精密部件，不正确的安装与拆卸容易造成密封的损坏或寿命的缩短。该密封分为梳齿环座和密封本体两部分。密封本体为集装式结构，通过安装板将动、静部分连接在一起，安装时不需要分解，可直接整体从轴端装入机组壳体内，然后取下安装板即可，安装简便可靠且定位准确。
1.安装前对密封的检查
（1）动静环之间转动检查
a将整套集装式密封的介质侧壳体方向朝下，垫高后置于清洁的装配平板上（轴套端部不可接触到平板）。
b按密封外部所标注的旋向转动轴套，如能自由转动认为合格。如感觉转动阻滞，可能是干气密封端面积聚了水气或油膜，需拆开作清洁。
（2）浮动性检查
a将整套集装式密封的介质侧壳体方向朝下，轴套底部接触平板，均匀的向压盖施压，此时两端的密封都受到压缩。
b如轴套能迅速跟随弹起回复到开始的位置，即可认为正常。如弹起较慢或无法弹起，则应将密封分解作进一步检查。
c检查完成后，重新装上定位板。
2.密封的安装
采用手动盘车的方法确保主轴上传动销位于正上方，并采取措施将轴的周向位置予以固定。从主轴末端小心缓慢地装入密封，防止其他杂质进入轴套或发生碰伤，然后确定密封的周向位置，确保密封、转子上的两条参考线均在同一铅垂面内。然后小心将密封推上台阶，缓慢将密封推入直至推不动。将安装盘与机组连接，然后将机组转子用抬轴器抬起，保证转子在中心位置。在密封安装时应使用工具保持主轴始终在轴中心位置，再次确认密封、主轴上的参考线均在同一铅垂面内后，同时旋转两根螺杆上的螺母，缓慢地将密封顶至工作位置处。注意在旋紧螺母时务必保持两侧用力均衡，防止用力不均导致腔体和密封拉伤。待密封装到位后拆去螺杆、安装盘，装入并紧螺母。装入隔离密封组件，安装前须在梳齿座的0型圈上涂抹少量硅脂润滑剂。安装时需先确定好周向位置，确保连接螺钉能顺利装入。装入密封定位板，上紧螺钉，螺钉需打螺纹防松胶。再次检验安装尺寸，确认无误后方能结束密封安装工作。重复以上程序装入另一端密封。 3.密封的拆卸
拆去密封定位板，用螺杆将隔离密封组件取下，并拆掉锁紧螺母。装上密封内外安装板。将两根装拆用螺杆连接在密封的安装板上，在装入安装盘，并旋入螺母将螺杆、安装板、安装盘拉紧。用专用工具将压缩机主轴固定在轴中心位置上。旋转两根螺杆上的螺母，均匀平稳地从腔体中拉出整套密封。拉时注意两侧用力均衡，防止用力不均导致密封和腔体表面拉伤。小心地从轴端取下整套密封。
四、密封的操作与维护
1.干气密封启动程序
机组润滑油系统投用前，先开启干气密封控制系统，并按照先缓冲气、后隔离气的顺序开启。在压缩机出口关闭的前提下，通入一级缓冲气，关闭二级缓冲气，对一级密封进行静压试验。此时流量计读数应为0。如流量超过0.2Nm3/h，应分析查找原因。静压试验通过后，按照前述的控制系统操作步骤将控制系统投入使用，检查各测点参数情况，应在正常工作范围内。此时密封及系统准备就绪。按照机组操作说明启动润滑油系统。按压缩机操作规程启动压缩机。
2.干气密封工作时的维护
干气密封设计的适用范围较宽，正常情况下不需要维护。一般应每天观察密封一级泄漏量。一级泄漏量如有增加的趋势，可能预示着密封有失效的可能。通常应注意以下几点：该干气密封是单向旋转的，绝对禁止反向旋转。同时应避免在小于5m/s的低速下长时间运转。这两种情况均有可能损坏密封。确保一级缓冲气流量的稳定。维持一级缓冲气的稳定和不间断是干气密封正常运行的基本条件。随时监控一级缓冲泄漏量的变化情况。泄漏量的变化直接反映出干气密封的运行状态。引起泄漏量变化的因素很多，如工艺气的波动、轴窜、喘振、压力、温度和速度的变化等。只要不持续上升，则认为密封运行正常；但如泄漏量出现不断上升的趋势，则预示着干气密封出现了故障。过滤器压差达到报警值时应及时切换过滤器，并更换滤芯。机组停车时，必须等待机组完全停止运行并在滑油系统停止后10分钟以上才能关闭干气密封控制系统。
结语：干气密封是一种新型的非接触式轴封，在很多方面都优越于普通接触式机械密封，属于非接触式密封，与普通接触式机械密封相比，它更适合作为高速高压下的大型离心压缩机的轴封。在正常的使用周期之后，密封需要更换一部分零部件如橡胶件、弹簧、公差环等。干气密封的使用周期与储存的时间、使用时间及机组的运转情况都有关系。如机组运转较好，密封可连续运转3年。但机组频繁开停、机组振动、轴的窜动、跳动超标，管道不清洁等都将造成密封寿命的缩短。
参考文献
[1]李荣良，王富庆 .干气密封在国产大氮肥装置中的应用[J]《中氮肥》，2007年01期
[2]王玉军.干气密封工作原理及结构布置[J]《科技信息（学术版）》，2007年26期
[3]王建忠.干气密封布置形式及维护的初步探讨[J]《液压气动与密封》，2013年33期
关键词：干气密封、技术、工作原理
一、干气密封工作原理
与普通机械密封相比，干气密封在结构上基本相同。其重要区别在于，干气密封其中的一个密封环上面加工有均匀分布的浅槽。运转时进入浅槽中的气体受到压缩，在密封环之间形成局部的高压区，使密封面开启，从而能在非接触状态下运行，实现密封。
1. 干气密封概述
早在20世纪60年代末期，奠定在气体动压轴承应用的基础上，干气密封发展起来，并成为一种全新的非接触式密封。该密封利用流体动力学原理，通过在密封端面上开设动压槽而实现密封端面的非接触性运行。最初，采用干气密封形式，主要为了改善高速离心压缩机的轴封问题。由于密封采取非接触性的运行方式，因此其密封的摩擦副材料基本不会受到PV值的任何影响，尤其在高压设备、高速设备中应用，具有良好前景。
2. 干气密封与机械密封性能比较
机械密封是一种传统的密封型式，其特点是密封结构简单，技术成熟，加工精度要求不太高。其缺点是泄漏率高，故障频发。
干气密封是目前最先进的一种非接触密封型式，与传统的机械密封形式相比较，采用干气密封技术，主要具备以下优势：
（1）采用干气密封技术，可有效提高密封的质量与使用时间，确保设备安全、可靠、稳定运行。
（2）采用干气密封技术，能源消耗较小。
（3）干气密封技术应用到的辅助系统较为可靠，操作简单，在使用过程中不需要任何维护手段。
（4）采用干气密封技术，泄漏量较少，应用效果良好。
3.干气密封工作原理
一般来讲，典型的干气密封技术，包含了静环、动环（旋转环）、副密封O形圈、静密封、弹簧和弹簧座等。静环位于弹簧座内，用副密封O形圈密封。弹簧在密封无负荷状态下使静环与固定在轴上动环（旋转环）配合，这类密封与机械密封的区别在于，它是一种气膜润滑的流体动、静压相结合的非接触式机械密封。动环与静环配合表面具有很高的平面度和光洁度，通常在动环表面上加工有一系列的特种槽。随着转动，气体被向内泵送到槽的根部，根部以外的无槽区称为密封坝。密封坝对气体流动产生阻力作用，增加气体膜压力。配合表面之间产生的压力，使静环表面与动环脱离，保持一个很小的间隙。当由气体压力和弹簧力产生的闭合压力与气体膜的开启压力相等时，便建立了稳定的平衡间隙。
干气密封的结构形式根据被密封介质的不同、介质压力的不同及工作转速的不同又可分为单端面干气密封、双端面干气密封及串联式干气密封。
美国某公司从20世纪60年代末即开始研究干气密封技术， 到80年代已经完全达到实用化的程度，目前有不少外国公司可生产此类密封，并一度垄断了我国干气密封市场。而现在随着我国一些民族工业的崛起，我国已生产出了处于国际领先水平的干气密封产品，并已在国内许多石油化工企业中得到推广应用。
4.影响干气密封的相关参数
将影响干气密封性能的参数分为密封端面结构参数和密封操作参数。端面结构参数对密封的稳定性影响较大，操作参数对密封的泄漏量影响较大。一般情况下，对干气密封的性能产生影响的主要参数为密封操作参数与密封结构参数两种形式。
二、干气密封的简要介绍
串联式干气密封相当于前后串联布置的两组单端面干气密封。第一级干气密封为主密封，基本上承受全部的压差。采用从机组出口端引出的经冷却、除液后的气体作为一级密封工作气体。第二级干气密封为辅助安全密封，用氮气作为其工作气体，通常情况在很低的压力下工作，其摩擦副也始终保持非接触状态下运行，没有任何磨损，故能够一直处于理想的运转状态。在第一级密封失效时同样可以迅速承受较大的压差，起到密封作用，可避免密封失效时工艺介质气的现场外泄。判断密封是否正常工作主要通过对一级泄漏气的监测来进行。一级干气密封如出现意外失效时，一级泄漏气出口端压力和流量会急剧增大；二级干气密封如出现意外失效时，则压力和流量会急剧减小。其信号均可通过压力和流量变送器传至控制室，发出报警信号。当一级泄漏气压力增加到一定值时，控制系统给出联锁停车信号，以避免出现意外。
大气端（轴承端）的梳齿密封，可避免轴承箱中的润滑油进入干气密封内，保证干气密封在洁净，干燥的环境中运行。该结构由于做到了工艺气对大气的零泄漏，且外加的缓冲氮气也不会漏入机组污染工艺介质，具有极高的可靠性。
三、密封的安装与拆卸
干气密封属于精密部件，不正确的安装与拆卸容易造成密封的损坏或寿命的缩短。该密封分为梳齿环座和密封本体两部分。密封本体为集装式结构，通过安装板将动、静部分连接在一起，安装时不需要分解，可直接整体从轴端装入机组壳体内，然后取下安装板即可，安装简便可靠且定位准确。
1.安装前对密封的检查
（1）动静环之间转动检查
a将整套集装式密封的介质侧壳体方向朝下，垫高后置于清洁的装配平板上（轴套端部不可接触到平板）。
b按密封外部所标注的旋向转动轴套，如能自由转动认为合格。如感觉转动阻滞，可能是干气密封端面积聚了水气或油膜，需拆开作清洁。
（2）浮动性检查
a将整套集装式密封的介质侧壳体方向朝下，轴套底部接触平板，均匀的向压盖施压，此时两端的密封都受到压缩。
b如轴套能迅速跟随弹起回复到开始的位置，即可认为正常。如弹起较慢或无法弹起，则应将密封分解作进一步检查。
c检查完成后，重新装上定位板。
2.密封的安装
采用手动盘车的方法确保主轴上传动销位于正上方，并采取措施将轴的周向位置予以固定。从主轴末端小心缓慢地装入密封，防止其他杂质进入轴套或发生碰伤，然后确定密封的周向位置，确保密封、转子上的两条参考线均在同一铅垂面内。然后小心将密封推上台阶，缓慢将密封推入直至推不动。将安装盘与机组连接，然后将机组转子用抬轴器抬起，保证转子在中心位置。在密封安装时应使用工具保持主轴始终在轴中心位置，再次确认密封、主轴上的参考线均在同一铅垂面内后，同时旋转两根螺杆上的螺母，缓慢地将密封顶至工作位置处。注意在旋紧螺母时务必保持两侧用力均衡，防止用力不均导致腔体和密封拉伤。待密封装到位后拆去螺杆、安装盘，装入并紧螺母。装入隔离密封组件，安装前须在梳齿座的0型圈上涂抹少量硅脂润滑剂。安装时需先确定好周向位置，确保连接螺钉能顺利装入。装入密封定位板，上紧螺钉，螺钉需打螺纹防松胶。再次检验安装尺寸，确认无误后方能结束密封安装工作。重复以上程序装入另一端密封。 3.密封的拆卸
拆去密封定位板，用螺杆将隔离密封组件取下，并拆掉锁紧螺母。装上密封内外安装板。将两根装拆用螺杆连接在密封的安装板上，在装入安装盘，并旋入螺母将螺杆、安装板、安装盘拉紧。用专用工具将压缩机主轴固定在轴中心位置上。旋转两根螺杆上的螺母，均匀平稳地从腔体中拉出整套密封。拉时注意两侧用力均衡，防止用力不均导致密封和腔体表面拉伤。小心地从轴端取下整套密封。
四、密封的操作与维护
1.干气密封启动程序
机组润滑油系统投用前，先开启干气密封控制系统，并按照先缓冲气、后隔离气的顺序开启。在压缩机出口关闭的前提下，通入一级缓冲气，关闭二级缓冲气，对一级密封进行静压试验。此时流量计读数应为0。如流量超过0.2Nm3/h，应分析查找原因。静压试验通过后，按照前述的控制系统操作步骤将控制系统投入使用，检查各测点参数情况，应在正常工作范围内。此时密封及系统准备就绪。按照机组操作说明启动润滑油系统。按压缩机操作规程启动压缩机。
2.干气密封工作时的维护
干气密封设计的适用范围较宽，正常情况下不需要维护。一般应每天观察密封一级泄漏量。一级泄漏量如有增加的趋势，可能预示着密封有失效的可能。通常应注意以下几点：该干气密封是单向旋转的，绝对禁止反向旋转。同时应避免在小于5m/s的低速下长时间运转。这两种情况均有可能损坏密封。确保一级缓冲气流量的稳定。维持一级缓冲气的稳定和不间断是干气密封正常运行的基本条件。随时监控一级缓冲泄漏量的变化情况。泄漏量的变化直接反映出干气密封的运行状态。引起泄漏量变化的因素很多，如工艺气的波动、轴窜、喘振、压力、温度和速度的变化等。只要不持续上升，则认为密封运行正常；但如泄漏量出现不断上升的趋势，则预示着干气密封出现了故障。过滤器压差达到报警值时应及时切换过滤器，并更换滤芯。机组停车时，必须等待机组完全停止运行并在滑油系统停止后10分钟以上才能关闭干气密封控制系统。
结语：干气密封是一种新型的非接触式轴封，在很多方面都优越于普通接触式机械密封，属于非接触式密封，与普通接触式机械密封相比，它更适合作为高速高压下的大型离心压缩机的轴封。在正常的使用周期之后，密封需要更换一部分零部件如橡胶件、弹簧、公差环等。干气密封的使用周期与储存的时间、使用时间及机组的运转情况都有关系。如机组运转较好，密封可连续运转3年。但机组频繁开停、机组振动、轴的窜动、跳动超标，管道不清洁等都将造成密封寿命的缩短。
参考文献
[1]李荣良，王富庆 .干气密封在国产大氮肥装置中的应用[J]《中氮肥》，2007年01期
[2]王玉军.干气密封工作原理及结构布置[J]《科技信息（学术版）》，2007年26期
[3]王建忠.干气密封布置形式及维护的初步探讨[J]《液压气动与密封》，2013年33期