——————————————— 收稿日期：2007－03－14
金兴乾，宋鹏云
（昆明理工大学 化学工程学院，云南 昆明 650224）
摘要：干气密封技术在离心式压缩机等高速流体机械上获得了广泛应用，在泵、反应釜等低转速设备上的应用开始引起重视。综述了国内外泵用干气密封技术及其应用现状，介绍了泵用干气密封的技术特点，包括结构形式、布置方式、端面槽型等，并介绍了成功应用于石化行业的典型案例。同时介绍了主要密封公司典型泵用干气密封产品的技术特点。 关键词：干气密封；泵；应用；综述
中图分类号：TB42 文献标识码：A 文章编号：1006－0316（2007）07－0006－03
Developments of dry gas sealing technology for pumps
JIN Xing-qian ，SONG Peng-yun
载荷系数（Faculty of chemical engineering ，Kunming university of science and technology ，Kunming 650224，China ） Abstract: Dry gas sealing technology has already widely used in high speed fluid machines ，such as centrifugal compressors ，and is paid more and more attention to applications in low speed facilities such as pumps and agitators. This paper presents a review as to the research ，development and applications of dry gas sealing technology for pumps ，in which the seal configurations ，face grooves ，arrangements ，successful cases applied to petrochemicals ，typical dry gas seals for pumps from some famous seal companies are also introduced. Key words: dry gas seal ；pump ；application ；reviews
干气密封技术在离心式压缩机等高速流体机械上已获得了广泛应用，在泵、反应釜等低转速设备上的应用开始引起重视。对于泵用干气密封，影响密封效果的主要因素是密封装置的设计和安装[1]。
干气密封的工作原理如图1所示，工作时，密封环端面所开的浅槽将密封气体沿周向吸入，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，压力升高后就造成弹性安装的密封端面分离形成要求的气膜。稳定运行时，密封的闭合力F c 等于端面间气膜的开启力F o ，端面维持在一个较小的平衡间隙（1～5μm ）下运转，形成稳定气膜[2]。
1 泵用干气密封常见的结构和布置方式
杨惠霞等于2005年就泵用干气密封技术进展进行了综述，介绍了不同工况下密封的3种典型布置方式[3]。
目前，泵用干气密封常用的结构和布置方式有四种，外装式单密封、串联式干气密封、外压式双
端面密封、内压式双端面密封，见表1。
图1 工作原理
2 泵用干气密封理论及设计
表1 泵用干气密封典型结构和运行工况
气体被压缩，压力升高
转向
气体沿周向被泵吸到中心
F 0
p i
p i
布置方式
工作介质工作压力（MPa ）工作温度（℃） 转速（r/min ） 效 果
外装式单密封（图2[4]
）
95%
硝酸常压 66 1850
澳大利亚某化工
厂，安全运行5年串联式干气密
封（图3[5]
）
水真空
环境 温度
3600
美国一家管道公司，成功运行3年
外压式双端面密封（图4[3]
）蒸汽弹射
乙烯
7.58 93 2400
瑞士某化工公司
运行3年 内压式双端面密封（图5[5]）苯、
甲苯
20.1 149 1800
欧洲某大型化工
公司成功应用2年
机械 2007年第7期 总第34卷 综述 ·7·
太原电视台新闻频道1968年John Crane 公司Gardner 研制并试验出圆弧面螺旋槽非接触式机械密封[6]。1979年Gabriel 做出平面对数螺旋槽气体润滑机械密封[7]。20世纪七、八十年代，John Crane 公司研制了泵用2800和2800E 系列干运转气体润滑机械密封[7]。
图2 外装式单密封 图3 串联式干气密封
图4 外压式双端面密封 图5 内压式双端面密封
1988～1990年石油大学顾永泉、王建荣等首先研制并试验了泵入式圆弧槽气体润滑机械密封。1992年美国John Crane 公司获美国双向气体润滑机械密封专利，德国博格曼公司诺索维奇和蔡斯等研制了DGS 型中间环圆弧槽气体润滑机械密封和径向直线槽、倒T 形、V 形槽和交叉圆弧槽等槽型的气体润滑机械密封，都可用于泵用干气密封；1995年美国杜拉密泰列克公司生产了泵用圆弧槽气体润滑机械密封，可用作零逸出密封[8]
。
1996年，Pecht 通过实验室实验和现场实验，对螺旋槽干气密封系统进行了研究，认为干气密封可以在烃类介质中使用，并且干气密封可以适应恶劣的工作条件，可以满足低泄漏、低扭矩的要求，并且可以长周期运行（1年10个月~2年），为烯、烃泵的密封提供了理论和实验依据[9]。
1998年Douglas Volden 和James P Netzel 对化工泵用干气密封进行研究，他们指出干气密封是目前最先进、最可靠、最环保的机械密封方式。该密封方式可以用在非常复杂的工况下，如高参数（高压、高速、高温、大直径）、高性能（干运转、零泄漏、无油润滑、浆液）。并且设计、开发了泵用干气密封系统，将该系统应用与某化工厂，运行稳定，非常具有进行性[10]。
2002年郝木明等人对泵用零逸出非接触式机械密封进行了研究，讨论了转子泵用干气密封的工作原理和技术优势，简要介绍了转子泵干气密封的使用条件及范围[11]。
2003郭杰等借助流体动压润滑理论，结合高速泵具体的工艺条件，研制开发了非接触式机械密封，并利用先进的精密加工工艺，加工出了工业应用密封产品。采用有限单元法对非接触式机械密封进行了理论分析，在多功能高参数密封实验装置上对其进行了性能研究工作，充分证明了新型非接触式机械密封在工况范围内具有良好的密封性能和抗干扰能力。并且把自主研制开发的新型非接触式机械密封应用到高速泵上，并一次性成功[9]。
赵亮通过对John Crane 公司的2800型机械密封的生产现场应用实验，测得了实际应用的一些主要性能
参数并与理论值对照，证实了这种密封在转速较低的泵上应用是合适的，各项指标均优于现在正广泛使用的普通型机械密封[12]。
国内泵用干气密封技术应用情况，见表2。
3 泵用干气密封的典型产品[20]
20世纪90年代以来，世界各著名密封公司相继开发出泵用干气密封技术系列产品，其性能使用范围和典型端面结构见表3和图6。
图6 常见泵用干气密封的槽
4 结束语
经过多年的发展，泵用干气密封技术已经取得了很大的进步，在某些工况下获得了成功应用，但由于泵的运转速度较低，气体的流体动压效应较弱，提高泵用干气密封的稳定性和可靠性等方面有许多工作要做，另外，研究和设计可靠而价廉的泵用干气密封产品是广大用户所迫切期待的。
密封气
大气侧
介质侧
大气侧
介
质侧
·8·综述机械2007年第7期 总第34卷
表2 国内泵用干气密封技术应用情况
表3 泵用干气密封的典型产品
工况
公司产品型号槽型结构
压力（MPa）温度（℃）速度(m/s)
John Crane
2800
2800MB
2800E
2800EX
2800HP
285
螺旋槽
双端面
波纹管
双端面
双端面
双端面
波纹管
≤2.1
真空～1.8
≤1.6
≤1.6
≤4.1
≤2.0
-40～260
-40～260
-40～260
-
40～260
-40～260
-201～30
≤25
≤30
≤25
≤25
≤25
≤25
Burgman Cartex-GSD
CGS
GSO-D
RC-GSD
MFL85GS
MTEX-GSD
MFLC-GS
V型槽
U型槽唱游课
串联集装式
单端面
双端面
串联集装式
单波纹管
金属波纹管
单、双端面
≤1.3
≤2.5
≤1.0
≤2.5
≤1.6
≤1.6
≤15
-20～200
-
20～260
-20～200
-20～200
-200～300
-40～300
-196～300
≤16
太原科技大学图书馆
≤25
≤16
≤25
≤15
≤20
≤50
EG&G Sealol 1010型螺旋槽
直线槽
单端面
串联结构
≤1.9 -40～260 ≤30
Flowserve Coporation GF－200 波型面
圆弧槽
T型槽
单端面
双端面
串联结构
≤3.45 -40～260 ≤25
参考文献：
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工况
单位泵的类型槽型结构
压力(MPa)温度(℃)转速(r/min)
介质经济性
中国石化安庆分公司[13] G3101A/B 螺旋槽双端面 2.0 50 2000 液氨备件费用及维护费
大大降低
中国石化齐鲁分公司[14] 100Y-60A 螺旋槽双端面0.7 20 2900
苯、甲苯每年节约资金1.4万中石油吉林石化公司[13] SK-301真空泵螺旋槽双端面0.3～0.5 2000
乙烯、丙烯带来良好的经济效益中国石油扬子石化[16] GA-601 螺旋槽串联集装0.1～0.2 150 3000 二甲苯带来良好的经济效益黑龙江石化[17]热煤泵P403 螺旋槽双端面 2.5 240 导热油节约资金12万/年
中国石油吉林石化公司[18] P102A/B 螺旋槽双端面0.5～0.6 1901480 液态烃每年节约电量103968KW·h
中石化齐鲁分公司[19] 80Y-100×2 螺旋槽双端面0.7 25 2975
液化气带来了良好的经济效益
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