1摘要叙述了旋转式压缩机和泵采用螺旋槽端面密封的结构密封原理特性应用实例选用和注意点及今后的展望。

　　随着石油化工的高速发展，规模走向大型化，运行条件日益苛刻，输送昂贵有毒性有放射性及易燃易爆的介质，纶要压缩机和泵的密封轴封严密，减少流体损失和容积效率，保证人身机泵和装置的安全，环境不受污染。为了获得，好的经济效益，要求机泵能长周期无故障运行。1617离心压缩机标准和1610美国石油学会离心泵标准规定，1缩机和泵能连续运。至少3年来设计和制造。螺旋槽咖，密圭以下简称螺旋槽密封，就是其中己逐渐应用于机泵中的新沏密封，其儿力可到28线速度达185轴径至500，具有泄漏量和功率消耗少，运行费用低，使寿命长，减少环境污染的特点。

　　结构螺旋槽密封属非接触式可控间隙的流体动压密封，有单端面。双端面和串联种型式。国1为产的种双端面螺旋槽密封结构除*关键的螺旋槽面较宽并有螺旋梢外，其它元件与接触式机械密封的设计和安装要求相密封的介质为液体时根据具体，况可将螺旋槽密封与其它型式的非接触式密封或接触式密封封不能满足工况的要求。也可在密封前部设置节流套螺旋密封迷宫螺旋密封叶轮密封等减少或阻止液体进入密封腔，或加特殊的结构以阻止液休中固体颗粒进入密封腔增加其功能，扩大应范围。

　　对被密封的介质为气体，可在密封前部设畀迷宫密封直茼式密封等减少气体进入密封腔。如气体有腐蚀性，可在密封与气体之间引入惰性气体或脱硫干气隔离。

　　2.1螺旋槽型式于非接触式可控间隙的流体动叫密封有多种型式，其中以螺旋槽式在机朵应用，广泛。国内研究和制造的主要是螺旋，式。=2为国内外研制的几揠盆揭葡揭寄厩哞监，盒惠，黯1热哮泥此取8魂或86.入。中白色为槽2.2螺旋槽密封原理以2为例，当顺时针方向旋转时，通入的密封气体缓冲气沿动环外沿的螺旋，端部进入向末端流动，产生动压效应，气体被儿缩升，压在动环外侧或内侧，人字形的双螺旋槽长是等长或不等长，也可是槽长相等不相连的字形。

　　3单螺旋槽1况下，比双向旋钤的螺旋槽流体膜厚度和刚度大，承载能力和适应工况好，可靠性高，多选用此型槽。

　　双螺旋槽，针方向旋转时，外侧螺旋槽将密封流体由外侧向闪侧朵送，内侧螺旋槽则将密封流休从内侧向外侧返送，对外侧泵送的流休起推挡作。似外侧，长大于内侧，结果将外侧的流体向内侧泵送，在相同工况下，比单螺旋槽的流体厚度和刚度火。

　　力，推开密封面形成沌层气膜，同时气体经螺旋，内外双螺旋槽槽后的密封坝受阻而被竹制，产生膨胀降低吼力，只有少量气体泄漏，甚至可达到零泄漏。如通入密封的为液体时，其产生的动压效应4体相同，只是没有压缩和膨胀的性质。在正常运行，密封的闭合力尺弹贤为厂+气休作力尸等于密封的开启力尺汽膜作用力，气膜的厚度约3，尸。开启力如因工况变化，如转速或气体压力减小，则密封问隙随之减小，螺旋，的开1力增加，只大于尺，减小的间隙恢复到原来的间隙。反之亦然。因此，在设计范围内灯自调间隙的功能。

　　2.3螺旋槽特性按顺时针方向旋转时，外侧螺旋，朵送的流体在环间的密封坝降低压力，内侧螺旋，朵送的流体则在密封坝升高压力，在密封坝的某位晋互相平衡，从而获得无压差的零泄漏。此喂密封用于泵作内装或外装密封。

　　降2的对称螺旋槽可双向旋转，以防机浆万反旋转时，不会发生密封面接触而损坏，但其流体膜焯度和刚度不如单向旋转的螺旋槽人。阁4的单向螺旋槽的流体膜厚度310双向的则为2化！

　　13差动环14椎坏15弹黄产的环式1膜螺旋密封，可双向旋转。动环的两端和静环的端均开有个单螺旋槽。正常运行时，动环靠摩擦力带动两侧的石墨差动环旋转，没有间隙，而两静环的螺旋槽与动环反向产生云力压效应形成气膜，与差动环无接触运行。当反转，两静环与差动环紧贴，动环两端与差动环则尤接触运行。动静环村料均为碳化硅。这种结构既能双1旋转，保留了单螺旋槽的优点，但结构复杂比2.4螺旋槽几何参数优化螺旋槽的几何参数影响密封性能和靠性，存在优化值。几何值参数和优化程度不同，性能也有差异。以下是21螺旋槽在液膜刚度和栗送率在*佳时的数值。

　　槽深槽深般叫爪对密封件能很敏感。*佳值为3无量钢参数，当槽深增至4时，液股刚度下降24.

　　螺旋角角度火小影响密封性能。*佳值约21.，如减小到5.，则液脱刚度下降22左右。

　　槽宽与坝宽比螺旋槽宽与密封坝宽之比影响密封性能不大，*佳值为1.5左右。

　　槽长与坝长比对密封性能有定影响，*佳值为0.4左右。

　　螺旋槽密封面运行时虽不接触，但启停有短时接触摩擦。因此，对密封面的要求仍同接触式机械密封，动环材料碳化朽碳化硅等硬质材料，静环用碳石墨类软材料。特别足螺旋槽只几微米深，允差极小，应从机械电火花电化学激光加工等寻求能达到要求的方法。

　　3应用螺旋槽密封国外70年代己开始应用于气体输送管线炼油厂化工厂液化气和海上平台输送液体的泵上，以及离心机搅拌釜和真空旋转设备的密封上。1内较早使于国外成套以进初。

　　以下应实例，除说明者外均为国产产品。

　　3.1用于压缩机3替代进口的气膜密封某内酰胺厂羟胺制备砚置4进的压缩机，配有前述的环忒1膜螺旋密封，输送气体主要是氢气和甲烷。可能是单螺旋，的气脱刚度不足，抗十扰力不强，发牛干摩擦，或结构不合适，1套密封平均寿命只148天，静环就开裂。经改用7型，气膜密封螺旋槽为，型，氮气的泄漏量由150标降为40标，使用寿命增至360天仍在运行。这种项号密封的使用寿命累计己达5年。

　　替代接触式机械密封某橡胶厂顺丁橡胶系统冷冻站的氟诅昂冷冻机，配1的接触忒机械密封不合，密封面磨损和泄漏严重，多只能使用个月。改液膜密封阁螺旋槽为20型，只对原油系统进回油管加大油过滤器出口加压力等少量改级，甚至可到零泄漏，使用寿命由720，至13000还可继续运行。

　　某炼油厂催化装置的2型富气压缩机，密封油泄漏量过大，润滑油密封油被污染，密封元件腐蚀阻，汽轮机的调速系统失灵，造成频繁停机。后改用液脱密封螺旋梢为人字型将原单独的密封油系统大部取消，只保留调节阀以控制密封的油以及阀后和密封的回油竹线。在阀前加到润滑油泵的进油管，回油管加孔板控制，到润滑油箱中的油压和流进入密封的汕压和脱硫干气的压差联锁，控制甩线速度小于50，6型密封还有浮动导流机构，可改善冷却，并可带1动冲冼的循环冷却系统。

　　阁631增密封1静环浮动环2动环3弹。炎4喂5Qinft6调整垫7限位螺钉差0.4.经年运行标定，内泄漏近于零。控制简化可靠。

　　幻新压缩机采用由于螺旋槽密封有如前述优点，特别足气膜密封不庞大和钇杂的密封油系统，技术性和可靠性不亚于进口，价格比进口低半，在新压缩机采益增多。气膜密封消耗的功率母100直径仅约0.6，某系列密封消耗的功率，脱3.2用于泵广泛目于石化泵的接触式机械密封，运仃中有产生于运转，作密封面液体汽化，冲洗液稀释产品纯度，密封使用寿命短等句。采用螺旋，密封，在泵的某些参数范围内得到克服，不仅用于高速泵，也可用于般转速的允。

　　幻用于清洁的液体引进公司技术生广的弧型槽1系列密封，已应用于火力发电厂的锅炉给水泵上。在消化吸收此技术研制的此种密封，除讨于腐蚀性液体国外打种气膜螺旋，密封，用于输送腐蚀性液体99.5硝酸66185，17的泵上作停泵密封。7力结构简，螺旋，如降23.

　　当栗运行时，栗的副叶轮或背叶片等动力密封使密封腔1力减少至0，而螺旋槽则将环境个气通过动甩效应升压，推开密封面达到无接触运行，只少量空气进入密封腔。如泵停止动力密封和螺旋槽于0等型热水泵上5知51型密18扮把拔蚺不致泄。18内研究的种内外双螺旋槽密封，其螺旋柳2可外装于输送腐蚀性液体的泵上。当朵运仃，外螺旋槽将环境个气升压至；内螺旋槽将输送的液体升相平衡，存在气液分界面的密封面无接触运行，达到零1差的零泄漏量。

　　1反输结构2轴货3静环4动环这种密封应用的事例有1用于炼油厂。炼油厂采用没有反输结构的气膜螺旋槽密封于油菜栗上，使用寿命不到6个月。经分析，足油浆中含灯催化剂微粒和从管线中来年多，效果很好，炼油厂又安装了这种密封投入使月，后改用磁力泵替代，反而只能用到2个月。*后采用有反输结构的双端面气膜旋槽密封，从97年月起己运行3个月。该厂又安装50多套这类密封投入运行。

　　2用于化工厂。塑料厂输送，甲烷并带有塑料粒子的泵，在低压下的温度260.原用接触式机械密封，塑料粒子粘结和磨损密封面，缩短了使用寿命。后改用带反输结构的双端面气膜螺旋槽密封，从97年2月开始运行，密封的使用寿命比原用密封提尚了12倍。

　　选型以下是种螺旋槽密封的+要参数。

　　或12，13液膜，*大压力2*高温度某合资有限公司，型气膜*人线速度14，*大压力*高温度2000，*大轴径4.1种类确定各类密封各有特点，在几种密封都可采用时，需作技术和经济方面的综合比较。如炼油厂催化装再气压机原用的老式迷宫抽气密封更新换代时，可采用气膜螺旋槽密封或蒸汽阻塞式密封原用浮环密封，可采用带螺旋槽的内浮环密封液膜螺旋，密封气膜螺旋梢密封。通过调研和综合比较确记哪种密封为好。

　　4.2型式确定确定螺旋槽密封后选定密封型式。

　　用于密封失效时泄漏的流体不会造成危险或危险小的情况，如空气氧化碳等气体和水水溶液挥发性的油品等液体。

　　相于密封失效，泄，的流体比单端面螺旋槽密封危险大的情况，如氢气氯气氧化碳氨气等气体和液化石油气轻石脑油液态烃等液体。

　　又炼油厂输送甲苯盐酸和氢氟酸浞合液的栗，在给定的时间内，其中的含固体颗粒量化10 30变化，压力0.6.，温度93原用外装式聚电如单端面螺旋槽密封不能满足要求的密封压力时，可采用串联密封。前级密封作为降压用，减少了后级的玉力，并减小了流体的泄漏和延长使用命。如用于天然气乙烯裂化气氧化碳等高压力体。

　　4.3注意点3密封流体通入密封中的密封流体应清洁无腐蚀性。并应加过谑器除去知⑴的固体颗粒物可以通入来自机栗出口的流体或与被密封流体相容的外来流体。压缩机通入的密封气如潮湿，应采用聚结剂过谑器。密封气般用氮气。阻挡结构如前所述，密封前可设各种型式的阻挡结构成反输结构，可减少或阻止流体进入密封腔。密封后设阻挡结构，可减少密封流体的漏出。如串联的两级气膜密封间和第级前与工艺气体间设迷宫密封汽速35，保持小流量，是密封腐蚀性气体常用结构。般在第级密封与迷宫密封间通入工艺气体作冲洗气，在第密封和中间迷宫密封间通入氮气作缓冲气，在第密封和通大气的阻挡结构间通氮气作阻塞气，使冲洗气和缓冲气间排往火炬管线的主要是工艺气体，缓冲气和阻塞气间排空的基本是氮气。阻塞气还有在密封万失效时，阻止工艺气泄漏和进入轴承的润泔汕系统。

　　转向只能单向旋转的密封，对电机驱动的机泵注意电源相位的误接，以免泵反转造成密寸面十摩擦而倒流反转。

　　出转速转速增加，螺旋槽动0效应加强，密封面隙加火反之减小。转速的降低极限相当十线速度0.6再低则密封妞接触。因此，机呆不频繁启停。但短暂的正常启停对密封性能无影响。

　　压缩机原用液膜密封改为气膜密封时，挠性转子的临界转速可能降低16，有利于转子侣吾闽外生产螺旋槽密封的有美国的如犯心，公司和德国的1公司。国内研制较晚。笔者估计已有近10家密封制造厂的产品面世，有的在压缩机1应用达数套，似除在水上应外，尚未注意到在石化泵上的采用。国外气膜螺旋槽密封与磁力轴承已在多台压缩机上应用。国内也在研宄磁力轴承，与气膜螺旋槽密封用于压缩机也可用于泵彻底取消油系统的日子就会到来。国内正研制也未国外报道的波纹管式螺旋槽密封，这将会给石化泵带来新密封品神，各种型式的密封各有特点，加之组合应用取长补短，在定的工艺参数范围内，都各会发挥其作用，不定某种型式的密封就会被陶汰。

　　1顾永泉，流体动密封，山东石油大学出版社，19902彭建等，上游泵密封研宄，流体机械，199823，84宁鹏云等，螺旋槽气膜润滑机械密封用作泵停车密封的解析计5王玉明等，高速透平压缩机的轴端密封，石油化工设备技术，2000