高温蒸汽螺杆机的轴封装置及其压力控制方法与流程

本发明涉及高温蒸汽螺杆机的轴封装置。

背景技术：

轴封装置用于将轴承滑油系统与工作腔有效隔离开来，是无油螺杆机的重要部件。节能领域的螺杆机，往往采用高温高压水蒸气作为工作介质。目前普通螺杆机的轴封装置通常由前置密封和主密封组合而成，前置密封一般采用迷宫密封，主密封采用机械密封或干气密封。在进气端和排气端的前置密封和主密封之间开设平衡孔，利用管线相连后，降低高压侧的主密封介质气压力，从而降低主密封的供油或供气压力。对于蒸汽螺杆机而言，在介质蒸汽压力可控的情况下，高温问题尤其是过热蒸汽导致的主密封失效屡见不鲜。

目前针对高温因素，定制采用耐高温材料作为主密封件是一种可行的方案。但出于密封材料的寿命、以及高成本的限制，在很多场合尤其是蒸汽节能环保领域还无法得到大规模应用。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题在于提供一种高温蒸汽螺杆机用轴封装置，其能在确保高温蒸汽螺杆机内的工作介质蒸汽不泄露的情况下，降低与主密封相接触的工作介质蒸汽的温度。

本发明所要解决的进一步的技术问题在于提供一种高温蒸汽螺杆机用轴封装置的压力控制方法。

为解决上述技术问题，本发明采取的技术方案是：

本发明提供了一种高温蒸汽螺杆机的轴封装置，轴封装置包括安装在螺杆机的转子上的前置密封和主密封、以及密封介质入口管；主密封与密封介质入口管相连，密封介质入口管用于向主密封内注入密封介质；其中，在前置密封与主密封之间的螺杆机壳体上开设有冷却水进水口；前置密封上安装有温度变送器，前置密封的侧壁上设有多个通孔，各通孔均连通前置密封的内壁与转子的外周壁之间的间隙；螺杆机壳体与其中一个通孔相对应的位置开设有回水孔；轴封装置还包括冷却水进水管以及回水管；冷却水进水管的一端与冷却水进水口连通，冷却水进水管上设有第一流量调节阀，温度变送器的控制输出端与第一流量调节阀的控制输入端连接，用以调节第一流量调节阀的开度；回水管的一端与回水孔连通，回水管上设有压力变送器和第二流量调节阀，压力变送器的控制输出端与第二流量调节阀的控制输入端连接，用以调节第二流量调节阀的开度。

本发明还提供了上述的高温蒸汽螺杆机的轴封装置的压力控制方法，包括以下步骤：

将压力变送器的压力设定值设为比高温蒸汽螺杆机的蒸汽工作腔的压力P1高0.2～0.3MPa，通过压力变送器控制第二流量调节阀的开度，以使回水管中的回水压力P3达到设定值；

设定所述温度变送器的温度设定值，通过温度变送器控制第一流量调节阀的开度；温度设定值的大小应使得冷却水进水管内的冷却水进水压力P2比回水压力P3高0.1～0.2MPa；

将注入主密封内的密封介质的压力P4设为比冷却水进水压力P2高0.1～0.2MPa。

采用上述技术方案后，本发明至少具有以下优点：

1、本发明通过在前置密封与主密封之间的螺杆机壳体上开设冷却水进水口，引入冷却水，从而可以降低与主密封相接触的工作介质蒸汽的温度，延长主轴封的使用寿命。与此同时，通过压力变送器和温度变送器分别对冷却水进水管上的第一流量调节阀和回水管上的第二流量调节阀的开度进行调节，使得注入主密封内的密封介质的压力＞冷却水进水压力＞回收管中的回水压力＞高温蒸汽螺杆机的蒸汽工作腔的压力，从而可以确保高温蒸汽螺杆机内的工作介质蒸汽和冷却水不会向外部环境泄露；

2、本发明提高了普通机械密封/干气密封在高温蒸汽领域的可行性，通过前置密封对高温介质蒸汽的处理，提高了轴封装置的可靠性及经济性。

附图说明

图1是根据本发明高温蒸汽螺杆机的轴封装置的一个实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做出进一步说明。

请参考图1。根据本发明一实施例的高温蒸汽螺杆机的轴封装置包括安装在螺杆机的转子1上的前置密封2和主密封3、密封介质入口管4、冷却水进水管5以及回水管6。

图1中所示的前置密封2为梳齿密封，在另一实施例中，前置密封2也可采用碳环密封。主密封3可采用机械密封或干气密封。主密封3与密封介质入口管4相连，密封介质入口管4用于向主密封3内注入密封介质，该密封介质可以是密封油或密封气。

在前置密封与2主密封3之间的螺杆机壳体（图中未示出）上开设有冷却水进水口。冷却水进水管5的一端与冷却水进水口连通，冷却水进水管5的另一端与水泵（图中未示出）连通。从冷却水进水口流入的冷却水可以降低与主密封3相接触的工作介质蒸汽的温度，从而避免过热蒸汽导致的主密封失效。冷却水进水管5上设有第一流量调节阀81、以及用于检测冷却水进水管水压的压力表83。前置密封2上安装有温度变送器91，温度变送器91可监测前置密封的温度，温度变送器91的控制输出端与第一流量调节阀81的控制输入端连接，用以调节第一流量调节阀81的开度。

前置密封2的侧壁上设有多个通孔21，各通孔均连通前置密封2的内壁与转子1的外周壁之间的间隙g。通孔21的数量优选为4～8个，最好是，该多个通孔21沿着前置密封侧壁的周向方向等间距地分布。螺杆机壳体与其中一个通孔相对应的位置开设有回水孔，回水管6的一端与该回水孔连通。上述的其中一个通孔可以是多个通孔21中的任何一个通孔。多个通孔21流出的冷却回水会通过前置密封2的外壁或螺杆机壳体的内壁汇聚到回水孔，并通过回水孔流入回水管6内。回水管6上设有压力变送器92和第二流量调节阀82，压力变送器92可监测回水管6中的回水压力。压力变送器92的控制输出端与第二流量调节阀82的控制输入端连接，用以调节第二流量调节阀82的开度。

为了确保高温蒸汽螺杆机内的工作介质蒸汽和冷却水不会向外部环境泄露，本发明还提供了一种上述的高温蒸汽螺杆机的轴封装置的压力控制方法，包括以下控制步骤：

将压力变送器92的压力设定值设为比高温蒸汽螺杆机的蒸汽工作腔的压力P1高0.2～0.3MPa，通过压力变送器92控制第二流量调节阀82的开度，以使回水管6中的回水压力P3达到设定值；对于高温蒸汽螺杆机而言，蒸汽工作腔的压力P1的大小是设计时就被确定下来的参数，可以认为是一个已知的常量；

设定温度变送器91的温度设定值。在本实施例中，温度设定值的大小为80℃-100℃，该温度范围也是前置密封正常工作的温度范围；通过温度变送器91控制第一流量调节阀81的开度，增大或减小冷却水流量，从而保证后端的主密封3在安全温度范围内运行，所述温度设定值的大小应使得冷却水进水管5内的冷却水进水压力P2比回水压力P3高0.1～0.2MPa；在本实施例中，通过观察压力表83指示的压力值，可以知道温度设定值的大小是否能满足上述要求，如果不满足上述要求，可以对温度设定值进行修正，直到重新设置的温度设定值能够使得冷却水进水管5内的冷却水进水压力P2始终比回水压力P3高0.1～0.2MPa；

将注入主密封3内的密封介质的压力P4设为比冷却水进水压力P2高0.1～0.2MPa。

通过上述的控制，可实现P4>P2>P3>P1。其中，P4>P2可避免冷却水向主密封侧泄露，污染主密封及轴承装置；P2>P3，P2>P1，可保证冷却水一路通过回水管6排出，另一路通过转子1与前置密封2之间的缝隙通道C进入螺杆机的工作腔内部，类似喷液作用并与工作介质蒸汽合为一体；P3>P1可避免工作介质蒸汽反窜进入回水管6中。

优选地，冷却水进水管5和回水管6上分别设有第一流量计85和第二流量计86，第一流量计85用于记录冷却水进水流量大小，第二流量计86用于记录冷却水回水流量大小。通过计算第一流量计85与第二流量计86的测量值之差，可以知道进入高温蒸汽螺杆机的蒸汽工作腔内部的冷却水量，由于这部分冷却水也作为了辅助冷却喷液，因此这部分冷却水量可作为被减小的喷液量。

根据本发明一实施例的螺杆机可以是螺杆压缩机或螺杆膨胀机，本申请的高温蒸汽螺杆机的轴封装置对压缩机和膨胀机均可适用。