摘要:中石化川气东送管道利川压气站压缩机为GE新比隆PCL503型离心式压缩机。工作介质为天然气，属于易燃易爆危险气体，因此密封装置的优良性直接影响管道安全生产运行。本文通过详细阐述干气密封的结构、工作原理，并介绍干气密封使用注意要点。
关键词：干密气封 非接触 气膜刚度
1前言
高转速离心式压缩机组常用的密封形式有梳齿密封、机械密封、浮环密封及干气密封四大类。由于干气密封具有转速高、非接触、密封性能好、功率消耗低、寿命长、被密封介质不受污染、运行维护工作量小等特点，特别适合高转速、高压力、密封要求高的场所，在天然气压缩机中得到普遍推广。川气东送管道压气站压缩机密封装置均采用干气密封。
2干气密封结构及工作原理
2.1 干气密封结构
最典型的干气密封结构包含动静环组件、静密封、O型圈、弹簧及弹簧座。根据干气密封形式不同，目前主要分为单端面密封、双端面密封、不带中间密封环的串联式密封、带中间密封环的串联式密封四种形式[4]。而根据动环螺纹槽的形式不同，又分为分为单向干气密封及双向干气密封。用户可以根据其工作介质压力及危险性选择合适的干气密封形式。
2.2 干气密封工作原理
干气密封是一种基于流体润滑理论的气体轴端密封。[3]干气密封其最大结构特点是在其动环的端面上加工有深度不大于10um且均匀分布的浅槽。目前常见的开槽形式有尾翼螺旋槽、联通螺旋槽、环形螺旋槽、双螺旋槽、T型槽等。[2]
与普通的机械密封装置相比，在结构上干气密封主要区别在于其在动环端面上加工有均匀分布的浅槽；在使用方面上干气密封正常运行过程中不需要其他辅助设备。干气密封之所以能在非接触状态下运行就是依靠这些浅槽在高速旋转过程中所产生的流体动压效应将动静密封环分开。[2]当压缩机转子高速旋转时，密封气体沿径向方向被吸入螺旋槽内，由边缘向中心流动，而浅槽与动环形成的密封坝限制气体流向低压侧，随着螺旋槽截面面积逐渐减小，气体逐渐被压缩，在槽根部产生局部高压区，将动、静密封环分开，形成一层约3到5um厚度的气膜，从而使密封面处于非接触状态，所形成的气膜具有一定的刚度，从而达到密封作用。
干气密封正常运转时，由于动环与静环分开3-5um而形成一定厚度的刚性气膜，在此厚度下，由气膜作用形成的开启力与弹簧及被密封介质作用的闭合力达到动态平衡。闭合力与开启力处于平衡状态时，闭合力等于开启力，气膜厚度不发生变化。当由于某种原因导致闭合力与开启力平衡破坏。当闭合力大于开启力时，气膜厚度减小而重新达到平衡状态；当闭合力小于开启力时，气膜厚度增加而重新达到平衡状态。但随着气膜厚度增加，气膜刚度也将随之下降，最终可能导致干气密封损坏失效。
气膜刚度是衡量干气密封稳定性的技术指标，是指气膜作用力变化与气膜厚度变化之比。其值越大，密封运行越稳定。在使用过程中，缓冲气粘度越大、温度越大，密封转速越高，气膜刚度越大。[1]
3干气密封投用及停用
3.1干气密封投用
干气密封作为压缩机的重要部件，直接影响压缩机的安全平稳运行，因此在使用过程中必须严格执行操作规程。[5]
1）由于干气密封本身精密加工机械件，对使用提供的隔离气及密封气都有着严格的要求，运行前必须保证隔离气及密封气气路清洁，气体干燥，确保无杂质、油水等。
2）由于干气密封靠动环与静环之间微小间隙产生的高刚度气膜来起到密封作用，压缩机长期未运行时动、静环紧靠在一起，因此盘车时间不宜过长，防止动环与静环干摩擦造成密封面划伤，对干气密封造成破坏。
3）由于干气密封运行不需要润滑，同时润滑油等液体可能造成干气密封动静坏粘粘，在压缩机组未启动前，需要先投用隔离气，再投用润滑油系统，防止润滑油进入对干气密封而造成损坏。
4）启动压缩机前密封气压力还未建立，因此需要通过外部装置提供足够流量及压力的密封气，随着机组转速增加，压缩机出口压力逐渐升高，当其大于外部装置所提供的密封气时，可将外部气源切换成工艺气。
3.2干气密封停用
1)压缩机停机后，压缩机腔体不能长时间保压，如需要保压应不间断提供密封气，防止动、静环在外部高压下造成损坏；
2)机组停机后，为防止润滑油进入干气密封，必须确保润滑油全部返回到润滑油箱后才能关闭干气密封隔离气。
4结论
干气密封具有非接触、磨损小、寿命长、泄漏量小、能耗低、附属设备少、维护工作少、操作简单可靠等特点，在大型离心式压缩机领域已取代了梳齿密封、浮环密封以及机械密封。
干气密封属于精密机械加工件，因此需要注意一下几点：1）单向干气密封安装前需要注意其转向，杜绝单向干气密封发生反转，否则干气密封将瞬间损坏；2）尽量减少压缩机起停机次数；3）隔离气及密封气必须干净，严禁带液带油；4）压缩机组运行时密切关注放空流量和压力等各参数的变化。
5参考文献
[1]王书敏.离心式压缩机技术问答。北京：中国石化出版社，2007.
[2]彭建.螺旋槽干气密封的优化设计[J].流体工程，1995，23（3）.
[3]顾永权.机械端面密封[M].山东东营:石油大学出版社，1990.
[4]杨富来.干气密封技术技术及实际应用[J].石油化工设备技术,2004，25（3）：63—66.
[5]伯格曼公司资料.干气密封操作手册，2012.