[实用新型]长输管道天然气压缩机的干气密封装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种机械密封装置，具体讲是一种用于长输管道天然气压缩机的干气密封装置。

背景技术

干气密封技术以其优越的性能已广泛应用于众多的旋转机械轴向端面密封的应用中，例如各种型式的压缩机、泵、膨胀机、分离机、反应釜等旋转类机器的轴端密封。在气体长管线输送过程，压缩机组也作为整个输送装置的核心，对保障输气管道的长周期安全稳定运行具有重大的意义，而通常情况下压缩机组的轴封装置则是决定机组能否安全稳定运行的第一要素。以天然气为例，目前长输管道天然气压缩机的干气密封，主要由两级前后布置的干气密封和大气侧的隔离密封组成。第一级密封为主密封，承受全部的压差，采用压缩机出口工艺气作为一级密封气；第二级干气密封为安全密封，通常在很低的压差下工作，在第一级密封失效的情况下阻止大量工艺介质在现场外泄；隔离密封为阻挡轴承箱润滑油进入干气密封，防止其污染损坏干气密封，采用压缩空气作为气源。由于压缩机现场没有低压氮气，二级密封只有采用一级密封端面泄漏的天然气作为工作气源，隔离气采用压缩空气作为气源，这种配置方式虽然也能够让干气密封正常运行，但会带来以下一些隐患：密封正常工作时，二级泄漏气为天然气与空气的混合气，即有少量天然气直接排入大气。设计时通过加大隔离气的进气量来避开天然气的爆炸极限，但是大流量的隔离气并不能获得很好的隔离油雾效果，可能导会致润滑油雾进入干气密封；在开停车阶段，一级密封的泄漏量非常小，会使二级密封无法建立足够的工作压力，同时由于隔离气增大了气量，可能会在二级泄漏通道形成的较高的背压，如果此背压大于二级密封工作压力，会出现二级密封承受反压的情况，干气密封在反压下运行极易损坏；在开车阶段，如果天然气带液或含重烃较多，一、二级密封都可能会出现端面带液的情况，在这种状态下运行会使两级密封都有可能出现损坏，二级密封气起不到安全密封的作用；隔离气采用大流量的压缩空气注入，使空气大量进入轴承箱，使润滑油长期存在易氧化寿命短的问题，维护费用较高。由于通常长输管道天然气压缩机介质工作压力高、轴径大、启停频繁，工作环境恶劣，对干气密封的性能、可靠性、稳定性等也提出了非常高的要求。

实用新型内容

针对上述情况，本实用新型提供了一种适用于长输管道天然气压缩机的干气密封装置，以有效提升该长输管道天然气压缩机干气密封的综合性能。

本实用新型长输管道天然气压缩机的干气密封装置，其特征是在旋转轴的外周由介质侧到大气侧沿轴向依次排布有一级端面密封单元、二级端面密封单元和隔离密封单元，并在一、二级密封单元间串连设置有迷宫密封单元。所述的一级和二级端面密封单元中，各自分别包括有以共轴线方式轴端相对设置的相应的动密封环和静密封环，其相对的端面间分别为其对应的端面密封部位，其中二者的动密封环分别经相应的传动结构与旋转轴传动连接；二者的静密封环分别经相应的弹簧和推环轴向浮动支撑于各自的静环座的一侧端部位置；所述的迷宫密封单元，包括在连通所述一级端面密封单元和二级端面密封单元中的两端面密封部位的气体通道中，分别设置于气体通道中相对壁面间的具有伸凸顶端的梳齿结构体和可与之小间隙配合的密封结构层；所述的隔离密封单元，包括轴向定位的梳齿环座及设置于其径向内侧的梳齿环，梳齿环内径侧的梳齿伸凸顶端与可随旋转轴转动的旋转体外圆柱面间表面间，以小间隙径向相对设置配合。本实用新型中所述的小间隙配合，一般情况下，其配合的间隙值以不大于0.5毫米为宜。

上述结构中，与所述梳齿结构体的梳齿伸凸端相对小间隙配合的密封结构层，一般情况下可优选厚度为10~300微米，和/或粗糙度不高于12.5微米的耐磨材料涂层，如铝合金或聚四氟乙烯材料等常用的耐磨材料涂层。

上述结构中，所述迷宫密封单元中气体通道，可直接由所述的一、二级密封单元中处于相对位置的第一静环座和第二动环座间的相对结构面构成。所述的可相互配合的梳齿结构体和密封结构层则可分别设置于构成气体通道壁的第一静环座和第二动环座的相对结构面处。其中，所述可相互配合的梳齿结构体和密封结构层的优选设置位置，可分别选择在具有径向相对通道壁的通道段中的第一静环座的内孔结构面和第二动环座的外周结构面处。例如，通常情况下，所述迷宫密封单元中的梳齿结构体可采用为梳齿环的形式，并设置于由第二动环座（旋转侧）外周面构成的气体通的道壁面侧，所述的密封结构层则可位于相对的第一静环座（静止侧）的壁面侧。