专利名称：一种气体压缩机用的蒸汽阻塞轴封的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及机械工程中离心式气体压缩机部件领域，是离心压缩机用的一种新型结构的蒸汽阻塞轴封。
化工或炼油生产装置中，工艺气体用的离心式压缩机不允许介质泄漏，对轴封要求严格，根据工艺气体种类和压力的不同，采用不同的轴封，当前国内外所用的轴封有浮环轴封、机械轴封、抽气轴封、气体螺旋槽轴封和蒸汽阻塞轴封，以上几种密封方式均可见于美国石油学会(API)的有关标准，蒸汽阻塞轴封是国外八十年代新开发的技术，其密封元件是梳齿密封，这种密封结构及压力变化如
图1所示，从蒸汽入口[2]通入一定压力的水蒸汽到密封腔b室，经过b室两测的梳齿密封，往压缩机[4]一测流动的蒸汽和机内工艺介质混合，在C室处由一个抽气器从出口[3]抽出，再送至压缩机入口；往轴承箱[5]一测流动的蒸汽和空气混合，在a室处用另一个抽气器抽走，排入大气，图中，M是工艺介质，S是蒸汽，A是空气，箭头表示流动方向，这种密封的实质是梳齿密封和蒸汽阻塞构成的组合密封，其最大优点是结构简单，由于它是一种非接触式密封，无摩损，可靠性强，寿命长，针对我国的实际情况，对离心式压缩机轴封的要求是密封性能好，寿命长，结构简单，操作维修方便，价格低廉，操作费用低，并且符合工厂的承受能力和资源情况，而前面所说的几种轴封有的结构复杂，造价高，一般工厂经济上难以承受；有的需要设立密封油站；有的需要供应氮气做为阻塞气体，但有的企业并不具备氮气资源，石油化工厂均有丰富的水蒸汽资源，使用水蒸汽做密封气体，会有少量水蒸汽进入压缩机，这对工艺过程并无影响，虽然当前国外应用的蒸汽阻塞密封性能较好，可靠性高，结构简单，使用维修也较方便，但经深入分析，发现仍有不足之处，一是抽气器抽出的机内工艺介质和蒸汽一起返回压缩机入口，增加了机内循环的气体的数量和压缩机的负荷；二是蒸汽压力用调节伐控制，抽气器有两个，管路复杂，造成安装和使用的一些麻烦；三是同时用两个抽气器，都抽出一部分蒸汽，蒸汽消耗量较大，本实用新型的目的是提供一种改进的气体压缩机用的蒸汽阻塞轴封，这种蒸汽阻塞轴封的结构与压力变化如附图2所示，它仍采用梳齿密封做为密封元件，它不在b室通入蒸汽，而是在介质端一测，入口[3]处往密封腔C室通入蒸汽做为阻塞气体，并将a室和b室的出口[1]和[2]同时连接同一个抽气器[6]，图2中，[4]是压缩机，[5]是轴承箱，S和A分别表示蒸汽和空气，箭头表示气体流动方向，本实用新型的其体结构如附图3所示，它由密封腔和梳齿密封组成，在靠近介质端，有一可通入起阻塞作用的水蒸汽的密封腔[13]，在大气端有密封腔[11]，中间有密封腔[12]，密封腔[11]和[12]同时连接只抽出部分泄漏蒸汽和由空气端进入的少量空气的抽气器接管[6]，密封腔[11]和[12]之间以及密封[11]和大气之间有梳齿密封[1]，密封腔[12]和[13]之间有梳齿密封[9]，密封腔[13]和介质之间有梳齿密封[8]，在附图3中，[2]是轴套，[3]是防松垫圈，[4]是轴套固定螺母，[5]是压盖，[7]是通入蒸汽的入口，[10]是密封垫。
按照本实用新型，通入密封腔[13](图2中的C室)的蒸汽经梳齿密封[8]和[9]分别进入机内和密封腔[12]，(图2中的b室)由于密封腔[13]和机内压差较小，进入机内的蒸汽量大大减少，部分蒸汽进入密封腔[12]，还有一小部分经梳齿密封[1]有可能进入密封腔[11](图2中的a室)，但这一部分数量很小，可略去不计，通入蒸汽的压力不用调压伐，而用限流孔板调节，只要保证限流孔板前后压力比大于2(这一点容易实现)，通入蒸汽的压力即可自动跟踪轴封压力。
本实用新型使密封的总体结构大大简化，操作方便，其密封效果可用下面的实例说明。
实例，某炼油厂催化裂化压缩机。
介质石油裂解气介质密度1.2262Kg/m3(标准状况下)流量7800NM3/小时轴封处压力0.15MPa转速8000--9000rpm入口温度40--50℃轴直径130mm(密封处)计算经过梳齿密封进入机内的蒸汽量和抽出的气体量。注入的蒸汽经过两测的梳齿密封分别进入机内和b室，压力下降。漏气量按下式计算G=αΠDSg(p12-p22)ZP1V1]]>其中，α为漏气系数，D为密封处轴径，S是密封间隙，g为重力加速度(9.81M/S2)P1为密封前压力，P2为密封后压力，V1为密封前气体比容，Z为梳齿密封齿数，在本例中，C室到机内为13齿，C室到b室为6齿，a室与大气之间为5齿。计算结果压缩机轴每一端漏到机内的蒸汽量为29公斤/小时，向外泄漏的蒸汽量为91.1公斤/小时，抽出的空气量20.8公斤/小时，注入的蒸气量为进入机内和向外泄漏的蒸汽量之和，为120.1公斤/小时，该机两端均有轴封，注入的蒸汽总量为240.2公斤/小时，进入机内的蒸汽量为58公斤/小时，两端可用一台抽气器，抽出的气体总量为(20.8+91.1)×2＝223.8Kg/小时，其中蒸汽占81.4％.该压缩机流量为7800NM3/小时，标准状况下密度为1.2262Kg/m3，其质量流量为9564.36Kg/小时，进入机内的蒸汽为58Kg/小时，仅占压缩机流量的0.6％，不会对机械性能和工艺过程产生任何影响。
如果该压缩机采用原来的抽气密封，每组抽气器消耗蒸汽500Kg/小时，抽出工艺介质(裂解气)200-300Kg/小时，每年按8000小时计算，蒸汽按内部价格40元/吨计算，则蒸汽损失 40元/吨×0.5吨/小时×8000小时＝160,000元裂解气损失470元/吨×0.25吨/小时×8000小时＝940,000元这样，就经济方面而言，每年就损失110万元，造成的环境污染更是无法计算的。
使用本实用新型的蒸汽阻塞密封后只有注入蒸汽一项损失，每年折合价值为240.2Kg/小时×40元/吨×8000小时＝76864元。这样每年可节约110-7.6864＝102万元。
在轴封设备的购置费用方面，浮环密封和机械密封因需配备密封油系统，其购置费占压缩机组总费用的20--40％。一般为110--150万元。从国外引进的气体螺旋槽机械密封，价格每套15万美元，而本实用新型每台的实际费用不到10万元。即新压缩机组配备本实用新型中的蒸汽阻塞密封，购置费可节约100多万元人民币。
本实用新型中的蒸汽阻塞轴封要求密封腔压力大于工作介质压力，所以，本实用新型适用于压力较低的压缩机，例如炼油厂的催化裂化气压缩机。
权利要求一种气体压缩机用的蒸汽阻塞轴封，由密封腔和梳齿密封组成，其特征是，在靠近介质端有一个可通入起阻塞作用的水蒸汽的密封腔[13]，在大气端有密封腔[11]，中间有密封腔[12]，密封腔[11]和[12]互相连通并同时连接只抽出部分泄漏蒸汽和由空气端进入的少量空气的抽气器[6]，密封腔[11]和[12]之间以及密封腔[12]和大气间由梳齿密封[1]，密封腔[12]和[13]之间有梳齿密封[9]，密封腔[13]和介质之间有梳齿密封[8]。
专利摘要一种气体压缩机用的新型蒸汽阻塞轴封，由密封腔与梳齿密封组成，在靠近介质端，有一密封腔可通入水蒸汽，在大气端有两个相互连通并同时连接同一抽气器的密封腔，只使用一个抽气器，简化了结构，造价大大降低，消耗的蒸汽量大大减少，也无工艺介质排入大气。适用于压力较低的压缩机如炼油厂的催化裂化气压缩机。
文档编号F04D29/10GK2226664SQ9523412
公开日1996年5月8日 申请日期1995年6月28日 优先权日1995年6月28日
发明者王汝美, 唐庆武, 王学斌, 李怀林, 张书贵, 徐本中, 郭其新 申请人:齐鲁石油化工公司胜利炼油厂, 石油大学(华东)