非同尋常的干氣密封

Dry Gas Seals(干氣密封)，簡稱為DGS的密封方案是在空氣壓縮機中已經(jīng)被證實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)工作時能夠產(chǎn)生“懸浮”，使滑動表面不相互接觸。像液體潤滑的密封系統(tǒng)，在失油干運行時會帶來滑動表面的磨損損傷一樣，Dry Gas Seals密封系統(tǒng)在滑動表面相互接觸時也會帶來磨損，最終會導致密封失效。由于壓縮機工作時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：在減速運行(緩慢的、壓縮機受調(diào)節(jié)控制的停機過程)時，在低速運行和周期性旋轉(zhuǎn)(在規(guī)定的時間間隔內(nèi)軸旋轉(zhuǎn)90?)時，正常工況下相互不接觸的滑動表面也會相互接觸，因而也會因相互接觸而出現(xiàn)磨損。

     為了解決這種不利的情況帶來的損害，Eagle Burgmann公司為DGS密封系統(tǒng)研發(fā)了滑動表面專用的、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、出色的導熱性、最高的耐化學腐蝕性和很低的摩擦系數(shù)。而且它的附著力也超過了所有已知的實用要求。已經(jīng)證實它使滑動密封有著幾倍長的使用壽命，密封系統(tǒng)的維護保養(yǎng)周期也相應地延長了，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)碳氫化合物輸送泵在特殊壓力條件下密封件即將發(fā)生的故障，如何利用密封系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計來徹底地解決問題。這一設(shè)備的核心部件是它的乙烷噴射泵，這臺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16℃，只有這樣乙烷噴射泵軸密封的蒸汽壓力才不會過低。但在氣候條件的影響下此處的溫度常常會明顯地升高，乙烷受熱蒸發(fā)，密封件失效，產(chǎn)品損失等等都是它帶來的惡果。原來的液態(tài)乙烷輸送泵難題的解決方案是使用有著Diamond-Face涂層的滑動密封件，但這種密封件是針對純氣體介質(zhì)研發(fā)設(shè)計的Eagle Burgmann公司的DF-DGS6型滑動密封件。這種創(chuàng)新性的密封解決方案自上市以來就被視為一種非常可靠的、長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、應用。它替代了液態(tài)潤滑的密封件，因為液態(tài)潤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)潤滑的密封件會被淘汰?原因是“旋轉(zhuǎn)設(shè)備”在工作時常常沒有考慮被泵送介質(zhì)可能發(fā)生的相變過程。并且重要的是在設(shè)備啟動、緩慢轉(zhuǎn)動或在備用狀態(tài)下，密封系統(tǒng)的工作條件都是無法準確預測的，都無法保證軸密封的滑動表面有著足夠的液態(tài)潤滑介質(zhì)。不同相工況的評估會告訴我們，這些情況給滑動密封系統(tǒng)的可靠性帶來什么樣的影響。

1、備用狀態(tài)：此時的工作條件是相似的,除非密封件靜置幾個月沒有清洗。當密封件處于庫存?zhèn)溆脿顟B(tài)時,滑動表面會積累一些污垢，并且會在密封件周圍越積越多,從而給密封空間帶來一些不利影響。

2、啟動階段：輸送泵開始吸入液體介質(zhì)。液體乙烷在吸力作用下進入密封的滑動表面，并因壓力下降而在滑環(huán)和靜環(huán)之間的縫隙中氣化。有時候這一過程會持續(xù)相當長的時間，直到密封空間里重新獲得正常的、超過了介質(zhì)蒸發(fā)的壓力為止。而此時，密封面間的熱量，即便是非常低的一點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)。滑動表面的破壞就是它們帶來的惡果，表面損毀的圖片就是最清楚的表述。

3、高效工作運行時：當輸送泵在最佳工作點之外的條件下以及在錯誤的工作參數(shù)條件下，運行時都要消耗更多的驅(qū)動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——會在滑動表面出現(xiàn)失油干運行情況。

4、緩慢運轉(zhuǎn)：低速旋轉(zhuǎn)時的問題與啟動時的問題相同，但后果更加嚴重。因為沒有足夠高的轉(zhuǎn)速就不會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保證乙烷蒸發(fā)壓力之間有著足夠的壓力差。這樣，滑動表面間的溫度會升高，潤滑不良的概率會增加，同時密封失效的概率也提高了。

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

  毫無疑問，必須采取措施避免密封件的失效及因其失效而帶來的產(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，對密封件失效的原因進行了分析，由其應用技術(shù)工程師和設(shè)計工程師組成的專家組努力開發(fā)性能可靠的、永久性的密封解決方案。

無法估算的氣相過渡

   液體潤滑的滑動密封件是針對泵送液體介質(zhì)而設(shè)計的。使用時，液體介質(zhì)會進入到滑動密封的縫隙中去并對滑動表面進行潤滑。若這層潤滑膜被液體介質(zhì)中的氣體撕破，則滑動表面就會處于失油干摩擦的狀態(tài)中了，并因此而受損。但在實踐中，很多液體乙烷應用中的液體潤滑密封件都沒有問題。之所以這樣是因為它們有著穩(wěn)定的工作條件。當工作條件變化很大時，這樣的液體潤滑密封件就不能保證完全正常的發(fā)揮作用了。

    氣體潤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。通過加熱可以快速的實現(xiàn)這樣的效果，但當采用外部熱源加熱時，會使整個密封系統(tǒng)變得結(jié)構(gòu)非常復雜，密封系統(tǒng)的維護保養(yǎng)費用也很高，這都不符合使用者的初衷。結(jié)構(gòu)設(shè)計方面的性能匹配，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。紊流的液體摩擦會產(chǎn)生一定的熱量 ， 也會附帶的在滑動表面產(chǎn)生熱量：密封縫隙越小，泄漏也就越小，發(fā)熱也就越大。長期連續(xù)工作時所產(chǎn)生的熱量已足夠多了，在啟動階段、緩慢旋轉(zhuǎn)階段或者備用時(即沒有摩擦熱時)仍然是有一定風險的。

適合于易揮發(fā)介質(zhì)的解決方案

     這種型號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程中，即可能導致失油干運行和滑動表面接觸的情況下，滑動表面的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單了，密封件可以在無需任何沖洗(API Plan 02)的情況下工作運行。原來使用的過濾器以及過濾器的維護保養(yǎng)也都省略掉了。