目前国内外石化行业普遍应用透平压缩机来输送各种气体。为了防止或限制这些气体沿压缩机旋转轴端部泄漏到大气中去，就必须采用各种轴端密封装置，以便维持主机的正常运转，降低物料和能源的消耗，防止环境污染和保证人身及设备安全。

　　根据被密封气体物理化学性质及价值的不同，轴端密封可以有不同的型式。

　　首先，以空气为介质的压缩机绝大多数采用通过节流来降低泄漏的迷宫式梳齿式密封，这是因为空气既无任何危险又非常廉价，其泄漏量的大小只是影响主机的效率即能源的消耗。因此，对迷宫密封的主要研究课题是如何加强节流功能以降低泄漏量。利用强化节流效应来降低气体泄漏量的蜂窝密封或刷式密封，也可以看作是改进型的迷宫密封。

　　其次，压缩氮气氧化碳等中性气体的压缩机也可以采用迷宫密封，但由于其价值远较空气为高，也有采用干式气体密封的，如某些大型化肥厂的氧化碳压缩机就采用这种密封，其目的是降低物料和能源的消耗。

　　*后，处理危险性工艺流程气体的压缩机则必须采用密封性能良好的密封形式，如迷宫式抽充气密封浮环密封机械浮环组合密封双端面机械密封油膜螺旋槽端面密封气膜润滑端面密封等。下面重点论述这几类密封。

　　2危险性工艺气体高速透平压缩机密封2. 1迷宫式抽充气密封石化行业危险性工艺气体压缩机使用的第代轴端密封是迷宫式抽充气密封。沈阳鼓风机厂在60年代和70年代用的就是这类密封，该厂80年代引进国外的浮环密封技术之后将这类密封淘汰了，原因是这类密封运行维护费用高，污染环境。

　　有人对迷宫式抽充气密封进行了某些改进，将蒸汽直接注入到机内并用蒸汽抽气，1.但是这种方案存在个主要问题a泄漏量大，经济效益差是迷宫密封的固有缺点。另据报道，进入机内的水蒸汽约占压缩机总质量流量的0. 5～10.实际上，既然水蒸汽不是工艺流程所需要的进入机内之后就白白地增加了压缩机的功率消耗，这意味着压缩机效率的下降。

　　封高新技术的研究开发和推广应用，获多项国家发明专利和实用新型专利。现任天津鼎名密封有限公司总经理兼总工程师。先后获过国防科工委重大科技成果奖等奖和等奖各1项，天津市科技进步等奖1项，机械工业部科技进步等奖2项，国家技术发明等奖1项。在国内外发论文译文30余篇，其中10余篇分获国内外优秀论文奖国际论文或被工程索引EI所摘录。

　　密封技术b过热的水蒸汽进入机内后，在低温区如中间冷却器会冷凝成水，工艺气中存在的硫化氢等酸性气体遇水后会生成腐蚀性更强的酸，加剧设备特别是中间冷却器的腐蚀。由酸的腐蚀造成的设备寿命的降低虽然在短期内不会显现出来，但天长日久之后，其危害程度恐怕比上面所述的经济损失更为严重，特别是中间冷却器腐蚀穿孔后循环水会受到污染并进步腐蚀其它使用循环水的设备。这点已为某些用户的经验所证明。

　　c些用户的使用经验还明，抽气强度很难控制，抽气强度过小则轴承润滑油进水抽气强度过大则轴承润滑油被抽走。更为严重的还发生工艺气污染轴承润滑油和大气的问题。

　　基于上述原因，原来使用这种密封的某些用户已经或将要将其改为干式气体密封。这种密封在国外虽有人研究，但却很少有什么市场。从70年代中期至今，从国外进口的石化行业危险性工艺气体透平压缩机尚未发现有采用这类密封的。相反，价格高昂的气体润滑的端面密封的市场却越来越大，这是值得我们借鉴的。

　　2. 2浮环密封浮环密封是压缩危险性工艺气体的透平压缩机轴端密封的传统型式，到目前为止，在各种实际应用的密封型式中仍然占据相当地位，特别是在高压密封领域内。从发展历史看，这种密封是替代迷宫式抽充气密封的新代密封。

　　由内浮环和外浮环组成。在内外浮环之间引入其压力稍高于被密封气体压力般为0. 05M Pa的密封油。内外浮环通过小间隙节流分别限制内泄漏和外泄漏。内浮环压差小，通常间隙也较外浮环小些，故内泄漏远较外泄漏为小，般为2000～3000mL h.为了使密封得到充分的冷却，外浮环的间隙般较内浮环大些，以加大外泄漏量即循环量。当密封高压气体时，由于外浮环的压差过大，为了限制外泄漏量通常外浮环的间隙也很小，并应做成平衡型，有时采用多级浮环。浮环密封是通过封油来达到封气的目的的。从原理上来说，浮环密封是种液体油节流式非接触密封，通过油楔作用使浮环克服自重而与轴或轴套保持定的间隙，避免固体间的直接接触。由以上论述可知，浮环密封有两大主要优点1属于非接触式密封，寿命长，可靠性高2适应于高速和各种压力等级工况范围广。

　　正是这两点使浮环密封成为危险性工艺气体压缩机轴端密封的传统型式。

　　然而，浮环密封也有两大缺点1内泄漏较大，回收处理内泄漏油污油的设备比较复杂庞大，包括油气分离器脱气槽及控制系统。特别是当内泄漏过大和该系统失灵时便存在密封油污染工艺回路的危险，其结果是降低产品质量，甚至毒化催化剂，直至造成装置停机。为了克服这缺点，浮环密封本身也在向减少内泄漏的方向发展，例如，采用带泵汲效应的内浮环。鼎名公司即有这方面的专利技术产品。

　　2浮环密封的油气压差很小，控制系统复杂。浮环密封辅助系统的投资远远高于密封本身的投资。

　　正是由于上述两大缺点，浮环密封受到了更先进的密封型式的严重挑战。

　　2. 3机械浮环组合密封与双端面机械密封在中低压工艺气体透平压缩机领域，用机械浮环组合密封或双端面机械密封替代传统的浮环密封是国际上个重要的技术发展趋势。在70年代从国外引进的大型石化装置中，只有8套美荷型大化肥在原料气压缩机102J和氨冷冻压缩机105J上采用了这类密封。到了80年代和90年代，从国外引进的石化装置中这类密封越来越多，不仅涉及化肥，而且涉及炼油乙烯化工等领域。美国的公司般采王玉明等。高速透平压缩机的轴端密封用面硬化钢做旋转环，而德国的公司般采用碳化钨或碳化硅做旋转环。3给出了机械浮环组合密封的示意。

　　这类密封在低中压透平压缩机领域之所以逐步替代传统的浮环密封，是基于两方面的原因1克服了浮环密封内泄漏量过大和辅助系统复杂两大缺点2在技术上已经成熟到其寿命和可靠性并不亚于浮环密封的程度。与浮环密封相比，这类密封的内这样，不仅减少了密封油污染工艺回路的危险性，而且污油回收设备的重量和占地面积均减小了。

　　其次，这类密封的油气压差由浮环密封的0. 05M Pa提高到0. 15～0. 35M Pa，控制的安全可靠性提高，系统也变得简单些。这类密封与浮环密封相比，密封本体投资加大，系统投资减少，设备总投资有所下降，更加安全可靠，运行维护费用降低。

　　2. 4油膜螺旋槽端面密封早在70年代末，国内就有人开始致力于油膜螺旋槽端面密封的研究开发。*初，从理论研究做起，继而建立高速密封试验台，再接着进行螺旋槽端面密封的试验研究，*后进行工业试验和推广应用，走了条艰苦而漫长的道路。目前，油膜螺旋槽端面密封在技术上已经完全成熟。这类密封的端面线速可高达120m s，内泄漏量接近于零，比进口的机械密封降低2～3个数量级，该密封及其系统在试验室和工业现场均实现了高周速微泄漏微磨损长寿命，其性能全面超过了进口的机械密封产品，故次鉴定会致认为其技术水平为国际首创，属当今世界**水平。用这种密封取代进口的机械密封必将取得十分显著的经济和社会效益。目前这种密封在石化行业应用的业绩相当好。

　　其优点是承压能力高，PV值高。该密封的封气系统由直筒式密封和音速孔板所组成。

　　由于石化行业透平压缩机所处理的工艺气体对油润滑的主密封浮环密封机械浮环组合密封或双端面机械密封油膜螺旋槽密封有不同程度的腐蚀和污染，故在主密封与工艺气体之间往往设置个前置的隔离气体密封，引入干净的中性气体例如氮气或腐蚀污染程度较低的脱硫干气作为隔离气体来保护主密封。

　　到目前为止，国内外几乎无例外地采用迷宫式吹气密封作为这类前置密封。该迷宫密封有两方面的功能方面通过隔离气体氯气或干气向工艺气体方向的流动来阻止工艺气体逆气流方向的反扩散另方面通过节流来控制隔离气体的流量即消耗量。从减小隔离气体流量的观点来看，希望迷宫密封的节流功能尽可能强但节流功能愈强，则隔离气体与工艺气体在迷宫中的旋涡混合效应愈烈，阻止反扩散的功能则愈差。因此在迷宫密封中，节流功能与阻止反扩散的功能是相互矛盾的。为了解决这矛盾，采用直筒式密封可大大提高阻止反扩散的效率，从而大幅度地降低隔离气体的消耗量。但由于流量很小，差压甚微，用常规仪极难控制。根据流体力学原理把音速孔板引入该系统，使这个问题迎刃而解。先根据反扩散理论计算出所需的隔离气体例如氮气的流量，然后再根据孔板特性算出孔板的孔径。在现场应用中该系统极为简单可靠，只要控制孔板前后的压比大于等于临界压比即可对于氮气，临界压比近似等于2.该系统在工业现场应用十分成功，氮气消耗量降低了个数量级以上，每年节省数百万元，经济效益十分显著。

　　应当指出的是，当用户没有氮气或者氮气不稳定时，也可以用脱硫干气代替氮气。同样，采用该系石油化工设备技术统之后干气的消耗量也将大幅度地降低，从而降低能源消耗。某石化厂用脱硫干气代替氮气效果也很好。

　　2. 5气膜润滑端面密封干气密封美国某公司从60年代末即开始研究气膜润滑端面密封技术，到80年代初，已完全达到实用程度。

　　目前有不少外国公司可生产此类密封。

　　这类密封具有以下许多突出的优点端面非接触，寿命长可靠性高密封功耗低节约能源省去了庞大的密封油系统，重量轻，占面积小消除了密封油对工艺回路污染的可能性运行和维护费用低。

　　转和可双向旋转的螺旋槽的示意。

　　双向旋转的螺旋槽示意，这两种密封均已申请中国专利，前者还申请了外国专利。

　　毫无疑问，在可避免反向旋转的情况下，可单向旋转的槽形优于可双向旋转的槽形，这是因为在相同的条件下前者的气膜厚度和气膜刚度更大，承载能力和适应变工况的性能更好，可靠性更高。因此99以上的密封优先选用单向旋转的槽形。

　　将5和7加以比较可以看出，前者为单列螺旋槽，后为双列螺旋槽。后者是种下游泵送的双列螺旋槽。在这里上游指高压侧外侧，下游指低压侧内侧，下游泵送系指向下游泵送即从高压侧向低压侧从外侧向内侧泵送。

　　假设螺旋槽开在旋转环端面上，其旋向7，为顺时针方向，这时位于上游外侧的螺旋槽将密封气体从上游向下游泵送，而位于下游内侧的螺旋槽则将密封气体从下游向上游泵送，但由于位于上游的螺旋糟的长度大于位于下游的螺旋槽的长度，因此其总的效果是将密封气体从上游向下游泵送。在下游泵送单列螺旋槽密封中，位于螺旋槽下游的平面环带起被动的。阻挡即节流作用而在下游泵送双列螺旋槽密封中，位于下游的螺旋槽起主动的推挡作用，故在相同的条件下，双列螺旋槽的气膜厚度和气膜刚度更大。

　　由于干式气体密封的优点十分突出，它将会在石油化工行业高速透平压缩机上的应用越来越广。

　　综上所述，可得出结论石化行业工艺气体高速透平压缩机轴端密封的发展趋势是迷宫式抽充气密封→浮环密封→机械浮环组合密封或双端面机械密封油膜螺旋槽端面密封气膜润滑端面密封即干式气体密封简称干气密封。1概括了高速透平压缩机轴端密封的主要特点，并对代密封的技术性能进行了比较。