本文简要介绍了E-GA1212泵的使用情况，通过对E-GA1212泵机械密封的改型，证明了干气密封弥补了机械密封的缺陷，且在介质易气化泵上运用是安稳可靠、操作简便的。

E-GA1212泵的作用是将干燥器进料洗涤塔回流罐（E-FA1208）里的介质送到干燥器进料洗涤塔（E-DA1204）。该泵自开车以来，频繁出现机封泄漏。该泵常常因为机械密封检修，而不能保证正常生产，进而降低了经济效益。该泵原设计为串联式机械密封，这一类型机械密封存在以下缺陷：（1）密封结构复杂，不易拆装，若选材和加工精度不够，很容易导致密封失效而频繁检修；（2）需外供密封缓冲液，且对密封液的要求较高，价格昂贵，代价高，对密封液罐需特别维护，一旦无密封液，外侧机封就会干摩烧坏；（3）密封为集装式，内部密封失效后，外部也随之失效；（4）现场滴漏现象严重，影响环境及操作。

E-GA1212泵自2002年10月投用以来平均每月检修一次机械密封，检修解体发现动静环摩擦副无明显损坏，外侧机封动静环O型圈常常发生溶胀失效，经分析发现由于E-GA1212泵介质为C2、C3，易气化，内机封动静环在泵旋转时，摩擦副间的介质发生了气化，导致端面比压的变化，使摩擦副间压力增加，摩擦副间隙增大，介质泄漏，机封失效。在对原机械密封更换改进后，仍存在这样的问题，经过慎重考虑，决定将该密封改型。

泵的密封改造

干气密封的优势及原理

与机械密封相比，干气密封具有如下优点：（1）密封使用寿命长、运行稳定可靠；（2）密封功率消耗小，仅为接触式机械密封的5%左右；（3）与其他非接触式密封相比，干气密封气体泄漏量小；（4）可实现介质的零逸出，是一种环保型密封；（5）密封辅助系统简单、可靠，使用中不需要维护。

典型的干气密封结构如图1所示，由旋转环、静环、弹簧、密封圈以及弹簧座和轴套组成。

图2所示为干气密封旋转环示意图，它分为单旋槽和双旋槽两种，可根据具体情况而定。当旋转环高速旋转时，旋转环或静止环端面上的螺旋槽将外径处的高压气体向下泵入密封端面间，气体由外径向中心流动，而密封坝节制气体流向中心，于是气体被压缩引起压力升高，在槽根处形成高压区。端面气膜压力形成开启力，在密封稳定运转时，开启力与由作用在补偿环背面的气体压力和弹簧力形成的闭合力平衡，密封保持非接触、无磨损运转。如果出现某些扰动因素使密封间隙减小，此时由螺旋槽产生的气膜压力将增大，引起开启力增大，而闭合力不变，密封间隙将增大，直到恢复平衡为止；反之，如果出现某些扰动因素使密封间隙增大，此时由螺旋槽产生的气膜压力将减小，引起开启力减小，而闭合力不变，密封间隙将减小，密封将很快再次恢复平衡[2]。

E-GA1212泵的密封改造

通过对E-GA1212原密封尺寸及失效分析，在不改变原设备结构的情况下，采用串联式干气密封结构（见图3），该密封外形结构及安装尺寸与原机械密封完全一样。干气密封成功弥补了内密封的不足，当内机封受到介质气化而导致端面比压增大时，其外侧干气密封与主密封之间通入的氮气（约0.6Mpa）减小了端面比压，使间隙变小，极大地延长了内密封的寿命，同时也保证了整套密封的成功运行。理论研究表明，螺旋槽产生的流体动压效应最强，产生的气膜刚度最大[3]。因此，采用螺旋槽干气密封结构。利用相关有限元软件，对干气密封端面螺旋槽结构参数进行优化。以干气密封具有最佳的气膜刚度为优化目标，同时将干气密封的最大刚漏比作为优化的参考目标[4]。

分析发现干气密封在采用静压效益的情况下气膜反力会有变化。通过增加静压前后计算数据的对比，得出结论：采用增加静压效应措施后，干气密封的气膜反力变大,从而大大提高了干气密封的气膜刚度，这样就使得干气密封在低速下运行成为可能，并且达到了预期的目的。

干气密封辅助控制系统

干气密封控制系统是干气密封的重要组成部分，它主要由密封气过滤单元和密封气泄漏监测单元组成。监制系统为干气密封长周期稳定可靠运行提供了保障。

图4为泵用串联式干气密封系统原理图。干气密封气为氮气，压力在0.6MPa左右。密封气经过滤器、单向阀进入密封腔，为干气密封提供密封气。单向阀的作用是防止主密封失效时工艺介质反串进入氮气管网。串联式干气密封的密封气出口一般与火炬相连或向排空室排空，其目的是在密封出现事故时保证现场不会有大量介质向环境泄漏。干气密封出气管线上设有限流孔板，限流孔板的作用是将密封气的流量控制在一定范围内[5]。

改造结果

该套干气密封自改进以来，已成功运行半年以上未发生任何问题，并且无需日常维护，用事实证明了干气密封的可靠性。改进前，一套进口的串联式密封要4万，一般国产的也要8000元，平均一月检修一次，每年约30万左右，加上密封液的损失，以及检修费用，每年需40万元左右，而改进后，2~3年才2万元不到，平均节约成本80余万元[6]。

小结

改进后的干气密封装置实际运行情况良好，未出现泄漏，成功弥补了原机械密封的不足，很大程度提高了经济效益。总结此次密封改造工作成功主要是做好了以下几方面的工作：

（1）针对该泵原机封的特点，在尺寸不变的情况下进行改造，减少了不必要的动作，也达到了密封可靠的效果。

（2）设计出的干气密封完全能够实现密封的非接触运行，密封性能稳定可靠，彻底解决原机械密封带来的众多问题。

（3）设计制造出的串联式干气密封性能稳定可靠，大大提高了该泵的运转性能，且无需操作人员日常维护。

（4）改成干气密封后，很大程度上提高了经济效益，平均节约成本80余万元。

参考文献

[1] 刘飞，朱维兵.干气密封发展概况及其特性分析[J]，机械设计与制造，2010,11(11):261-263.
[2] 杨惠霞，王玉明.泵用干气密封技术及应用研究[J]，流体机械，2005,33(2):1-4.
[3] 顾永泉.流体动密封[M],山东：石油大学出版社，1990.
[4] 潘广斌，王保有，刘楠.串联式干气密封的设计及其在液态烃泵中的应用[J]，流体机械，2005,33(12):43-44.
[5] 朱喜军，丁毅，梁海胜.串联式干气密封在芳烃泵上的应用[J]，化工机械，2009,32(5):511-514.
[6] 邓威，崔岢，张君.干气密封在工业泵上的应用[J],化学工程师，2004(3):42-43.