非同尋常的干氣密封

Dry Gas Seals(干氣密封)，簡稱為DGS的密封方案是在空氣壓縮機中已經被證實了的可靠軸密封解決方案。它有著較寬的密封面，其結構中有(直接的或者間接的)氣體密封槽。這些槽使得密封系統工作時能夠產生“懸浮”，使滑動表面不相互接觸。像液體潤滑的密封系統，在失油干運行時會帶來滑動表面的磨損損傷一樣，Dry Gas Seals密封系統在滑動表面相互接觸時也會帶來磨損，最終會導致密封失效。由于壓縮機工作時也有一些不利于密封系統的惡劣工作條件和工作環境：在減速運行(緩慢的、壓縮機受調節控制的停機過程)時，在低速運行和周期性旋轉(在規定的時間間隔內軸旋轉90?)時，正常工況下相互不接觸的滑動表面也會相互接觸，因而也會因相互接觸而出現磨損。

     為了解決這種不利的情況帶來的損害，Eagle Burgmann公司為DGS密封系統研發了滑動表面專用的、創新性的微晶金剛砂涂層，并成功地使用了這種涂層DiamondFace。這種涂層材料有著很高的硬度和耐磨性、出色的導熱性、最高的耐化學腐蝕性和很低的摩擦系數。而且它的附著力也超過了所有已知的實用要求。已經證實它使滑動密封有著幾倍長的使用壽命，密封系統的維護保養周期也相應地延長了，密封系統總壽命周期的成本也明顯降低了。

     怎樣才能分析出液態碳氫化合物輸送泵在特殊壓力條件下密封件即將發生的故障，如何利用密封系統結構設計來徹底地解決問題。這一設備的核心部件是它的乙烷噴射泵，這臺乙烷噴射泵的工作壓力范圍在28~76?bar之間。噴射泵入口處的乙烷溫度不得超過16℃，只有這樣乙烷噴射泵軸密封的蒸汽壓力才不會過低。但在氣候條件的影響下此處的溫度常常會明顯地升高，乙烷受熱蒸發，密封件失效，產品損失等等都是它帶來的惡果。原來的液態乙烷輸送泵難題的解決方案是使用有著Diamond-Face涂層的滑動密封件，但這種密封件是針對純氣體介質研發設計的Eagle Burgmann公司的DF-DGS6型滑動密封件。這種創新性的密封解決方案自上市以來就被視為一種非常可靠的、長壽命的低壓蒸汽介質密封解決方案，并迅速在世界各地得到推廣、應用。它替代了液態潤滑的密封件，因為液態潤滑密封件在惡劣的工作條件下和在含有相變的介質密封中是不適用的。

    為什么液態潤滑的密封件會被淘汰?原因是“旋轉設備”在工作時常常沒有考慮被泵送介質可能發生的相變過程。并且重要的是在設備啟動、緩慢轉動或在備用狀態下，密封系統的工作條件都是無法準確預測的，都無法保證軸密封的滑動表面有著足夠的液態潤滑介質。不同相工況的評估會告訴我們，這些情況給滑動密封系統的可靠性帶來什么樣的影響。

1、備用狀態：此時的工作條件是相似的,除非密封件靜置幾個月沒有清洗。當密封件處于庫存備用狀態時,滑動表面會積累一些污垢，并且會在密封件周圍越積越多,從而給密封空間帶來一些不利影響。

2、啟動階段：輸送泵開始吸入液體介質。液體乙烷在吸力作用下進入密封的滑動表面，并因壓力下降而在滑環和靜環之間的縫隙中氣化。有時候這一過程會持續相當長的時間，直到密封空間里重新獲得正常的、超過了介質蒸發的壓力為止。而此時，密封面間的熱量，即便是非常低的一點熱量也可以將液體介質的壓力提高，提高到足以使密封面間隙中的液體蒸發。滑動表面的破壞就是它們帶來的惡果，表面損毀的圖片就是最清楚的表述。

3、高效工作運行時：當輸送泵在最佳工作點之外的條件下以及在錯誤的工作參數條件下，運行時都要消耗更多的驅動能源并損失一些輸送功率。這兩種情況都在保持與蒸發壓力的壓力差方面有不利影響——會在滑動表面出現失油干運行情況。

4、緩慢運轉：低速旋轉時的問題與啟動時的問題相同，但后果更加嚴重。因為沒有足夠高的轉速就不會得到最終所需的高壓力。而密封空間中的壓力不能快速升到理想高度來保證乙烷蒸發壓力之間有著足夠的壓力差。這樣，滑動表面間的溫度會升高，潤滑不良的概率會增加，同時密封失效的概率也提高了。

其他的工作狀態，即那些對評估密封性能如何有意義的工作情況為：介質的溫度波動，經常的啟動-停止，操縱錯誤。

  毫無疑問，必須采取措施避免密封件的失效及因其失效而帶來的產品損失和設備利用率下降。Eagle Burgmann公司在與用戶的合作中，對密封件失效的原因進行了分析，由其應用技術工程師和設計工程師組成的專家組努力開發性能可靠的、永久性的密封解決方案。

無法估算的氣相過渡

   液體潤滑的滑動密封件是針對泵送液體介質而設計的。使用時，液體介質會進入到滑動密封的縫隙中去并對滑動表面進行潤滑。若這層潤滑膜被液體介質中的氣體撕破，則滑動表面就會處于失油干摩擦的狀態中了，并因此而受損。但在實踐中，很多液體乙烷應用中的液體潤滑密封件都沒有問題。之所以這樣是因為它們有著穩定的工作條件。當工作條件變化很大時，這樣的液體潤滑密封件就不能保證完全正常的發揮作用了。

    氣體潤滑的大型密封件能夠很好地完成乙烷液體的密封，然后就只需在密封件中輸入氣態密封介質。為了能使液體乙烷轉化為氣態的形式，不是降低壓力就是使蒸汽壓力明顯的高于密封壓力。通過加熱可以快速的實現這樣的效果，但當采用外部熱源加熱時，會使整個密封系統變得結構非常復雜，密封系統的維護保養費用也很高，這都不符合使用者的初衷。結構設計方面的性能匹配，例如很小的密封間隙和密封件產品側的迷宮結構能夠產生紊流。紊流的液體摩擦會產生一定的熱量 ， 也會附帶的在滑動表面產生熱量：密封縫隙越小，泄漏也就越小，發熱也就越大。長期連續工作時所產生的熱量已足夠多了，在啟動階段、緩慢旋轉階段或者備用時(即沒有摩擦熱時)仍然是有一定風險的。

適合于易揮發介質的解決方案

     這種型號輸送泵的密封解決方案是能夠在液態或者氣態密封狀態下都安全、可靠地密封被輸送的液態乙烷。在液相和氣相的相變過程中，即可能導致失油干運行和滑動表面接觸的情況下，滑動表面的DiamondFace涂層都能保證密封系統不受損害。而且在采用這種密封系統之后乙烷泵的工作方式也變得更加簡單了，密封件可以在無需任何沖洗(API Plan 02)的情況下工作運行。原來使用的過濾器以及過濾器的維護保養也都省略掉了。