CN107269315B - 用于低温介质气的螺杆机密封系统及防止密封失效的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于低温介质气的螺杆机密封系统，包括安装在螺杆机的转子上的主机轴封，主机轴封由前置密封和用油作为密封介质的主密封组成，在主密封上设有进油口以及回油口；其中，该用于低温介质气的螺杆机密封系统包括进气管路；前置密封设有通气口，在前置密封与主密封之间的螺杆机壳体上开设有油气口；进气管路与通气口连通，用以将高温介质气引入到前置密封内，且引入到前置密封内的高温介质气的压力大于油气口内的油气压力。本发明还公开了上述用于低温介质气的螺杆机密封系统的防止密封失效的方法。本发明能升高主密封相接触的工作介质气的温度，从而使主密封以及螺杆机在低温的工况下能够正常工作。

Description

用于低温介质气的螺杆机密封系统及防止密封失效的方法

技术领域

本发明涉及用于低温介质气的螺杆机的密封技术。

背景技术

随着螺杆机应用领域的不断拓展，利用螺杆机回收化工、冶金、建材、电力、天然气等行业工艺过程中产生的余热发电或做功的工程案例不断增多。目前，在很多工艺气行业，诸如天然气、乙烯、丙烷等行业虽然也有许多介质气压差能可以回收，但是由于这些介质气低压低温侧温度很低，通常在零下六十至零下七十摄氏度之间，甚至达到零下一百摄氏度，而且很多介质气所在地并没有可以满足干气密封使用的条件，在要求介质气达到零泄漏、而其它密封方式又不能适应低温的情况下，导致现有的螺杆机难以应用到工艺气行业。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种用于低温介质气的螺杆机密封系统，其能升高主密封相接触的工作介质气的温度，从而使主密封以及螺杆机在低温的工况下能够正常工作，并且能防止油气进入螺杆机的工作腔，避免螺杆机内的工作介质气泄露到外界。

本发明所要解决的进一步的技术问题在于提供一种用于低温介质气的螺杆机密封系统防止密封失效的方法。

为解决上述技术问题，本发明采取的技术方案是：

本发明提供了一种用于低温介质气的螺杆机密封系统，包括安装在螺杆机的转子上的主机轴封，主机轴封由前置密封和用油作为密封介质的主密封组成，在主密封上设有进油口以及回油口；其中，该用于低温介质气的螺杆机密封系统包括进气管路；前置密封设有通气口，在前置密封与主密封之间的螺杆机壳体上开设有油气口；进气管路与通气口连通，用以将高温介质气引入到前置密封内，且引入到前置密封内的高温介质气的压力大于油气口内的油气压力。

本发明还提供了上述的用于低温介质气的螺杆机密封系统防止密封失效的方法，包括以下步骤：

在螺杆机启动之前，控制器根据检测装置检测到的进气管路内的气体与油气口的油气之间的压力差控制设置在进气管路上的调节阀的开度，使得进气管路内的气体压力比油气口的油气压力高0.1～0.2MPa；

在螺杆机运行后，控制器根据检测装置检测到的油气口的油气温度控制调节阀的开度和设置在进气管路上的电加热器的工作，其中，在油气口的油气温度未达到温度设定值时先增大调节阀的开度，在调节阀的开度达到预设的开度值时如果油气口的油气温度仍然低于所述温度设定值则控制电加热器开启，在油气口的油气温度超过温度设定值时先关闭电加热器或减小电加热器的加热量，在电加热器关闭后如果油气口的油气温度仍然超过温度设定值则减小调节阀的开度，直至油气口的油气温度稳定在温度设定值。

采用上述技术方案后，本发明至少具有以下优点：

1、根据本发明一实施例的用于低温介质气的螺杆机密封系统通过在前置密封设置通气口，引入高温介质气，从而可以升高与主密封相接触的工作介质蒸汽的温度，防止主密封内的油被冻住，使主密封以及螺杆机在低温工况下能够正常工作；同时，由于引入到前置密封内的高温介质气的压力大于油气口内的油气压力，因此，主密封侧的油气无法通过前置密封进入螺杆机内的工作腔内，而会通过开设于前置密封与主密封之间的螺杆机壳体上的油气口排出，同时也降低了泄露到介质气中的油量；

2、根据本发明一实施例的用于低温介质气的螺杆机密封系统设有气液分离装置，气液分离装置的进气管与油气口连接，气液分离装置的出气管与螺杆机的低压端的气体管路连通，使得从主密封泄露的少量油和介质气可以被分离，分离后的介质气又回到螺杆机的低压端的气体管路中，实现了介质的零泄露。

附图说明

图1示出了本发明用于低温介质气的螺杆机密封系统的一个实施例的结构示意图。

图2示出了根据本发明用于低温介质气的螺杆机密封系统的一个实施例的控制器的控制示意图。

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一种用于低温介质气的螺杆机密封系统，包括安装在螺杆机的转子上1的主机轴封、以及进气管路3。主机轴封由前置密封21和用油作为密封介质的主密封22组成。在主密封22上设有进油口221以及回油口222，进油口221和回油口222分别连接进油管线和回油管线（图中未示出），用以实现主密封22的正常用油量。前置密封21设有通气口211，在前置密封21与主密封22之间的螺杆机壳体上开设有油气口4；进气管路3的一端与通气口211连通，用以将高温介质气引入到前置密封21内，且引入到前置密封21内的高温介质气的压力大于油气口4内的油气压力。

优选地，进气管路3的另一端与螺杆机的高压端的气体管路连通，从而将螺杆机的高压端的气体管路内的高温高压介质气引入到前置密封21内。

在本实施例中，螺杆机为螺杆压缩机或螺杆膨胀机。对于螺杆膨胀机而言，其高压端为螺杆膨胀机的入口端，低压端为螺杆膨胀机的出口端，进气管路3直接与螺杆膨胀机的入口气体管路连通，就可以将高温高压介质气引入到前置密封21内。对于螺杆压缩机而言，其高压端为螺杆压缩机的出口端，低压端为螺杆压缩机的入口端，进气管路3直接与螺杆压缩机的出口气体管路连通，可以将高温高压介质气引入到前置密封21内。

进一步地，在本实施例中，前置密封21可以是迷宫密封、梳齿密封或碳环密封；主密封22可以是机械密封或液膜密封。

图1中的虚线代表控制路径。本实施例中，在进气管路3上设有电加热器5和调节阀6；电加热器5用于对进气管路3内的气体进行加热，以确保在更恶劣的低温工况下主密封22可以正常运行。用于低温介质气的螺杆机密封系统包括检测装置以及控制器8。

检测装置用于实时检测进气管路3内的气体与油气口的油气之间的压力差、油气口4的油气温度和螺杆机的转速。检测装置包括用于检测进气管路3内的气体与油气口的油气之间的压力差的压差变送器71、用于检测油气口的油气温度的温度变送器或热电阻73、以及用于检测螺杆机的转速的转速传感器75。

控制器8用于接收调节阀6反馈的阀门状态信号以及检测装置发送的检测结果，控制调节阀6和电加热器5的工作，使得在螺杆机启动之前进气管路3内的气体压力已经大于油气口的油气压力，并且在螺杆机运行时油气口4的油气温度稳定在温度设定值，该温度设定值大于或等于作为密封介质的油的倾点。控制器8优选采用PLC控制器。

进一步地，控制器8用于在螺杆机启动之前根据检测装置检测到的进气管路内的气体与油气口的油气之间的压力差控制调节阀6的开度，使得进气管路3内的气体与油气口4的油气之间的压力差等于0.1～0.2MPa，即进气管路3内的气体压力比油气口的油气压力大0.1～0.2MPa；并且，在螺杆机运行时根据检测装置检测到的油气口的油气温度控制调节阀6的开度和电加热器5的工作，以使油气口的油气温度稳定在温度设定值，其中，在油气口的油气温度未达到温度设定值时先增大调节阀6的开度，在调节阀6的开度达到预设的开度值时如果油气口的油气温度仍然低于温度设定值则控制电加热器5开启，该预设的开度值例如为80%～90%之间的某一个开度值，在油气口的油气温度超过温度设定值时先关闭电加热器5或减小电加热器5的加热量，在电加热器5关闭后如果油气口的油气温度仍然超过温度设定值则减小调节阀6的开度。

优选地，根据本发明一实施例的用于低温介质气的螺杆机密封系统还包括气液分离装置9，气液分离装置9的进气管91与油气口4连接，气液分离装置9的出气管92与螺杆机的低压端的气体管路连通，可以使分离后的介质气回到螺杆机的低压端，实现介质的零泄漏。气液分离装置9可以是气液分离器或者是酸油收集器。

进一步地，在气液分离装置的出气管92上设有过滤器93，以进一步实现油气分离。在出气管92上还设有单向阀94，单向阀94只允许分离后的介质气进入到螺杆机的低压端，不允许其反窜。气液分离装置9的出油管95与油箱或排油槽连通，实现油的回收利用。出油管95上设有排油阀96；气液分离装置9还设有用于测量分离出的油的液位的液位变送器77，液位变送器77的输出端与控制器8的输入端连接，控制器8用于在液位变送器77测量到的油的液位达到预设的液位时控制排油阀96开启，以实现自动排油。

本发明还提供了一种上述的用于低温介质气的螺杆机密封系统防止密封失效的方法，包括以下步骤：

在螺杆机启动之前，控制器8根据检测装置检测到的进气管路3内的气体与油气口4的油气之间的压力差控制调节阀6的开度，使得进气管路3内的气体压力比油气口4的油气压力高0.1～0.2MPa；

在螺杆机运行后，控制器8根据检测装置检测到的油气口4的油气温度控制调节阀6的开度和电加热器5的工作，其中，在油气口4的油气温度未达到温度设定值时先增大调节阀6的开度，在调节阀6的开度达到预设的开度值时如果油气口4的油气温度仍然低于温度设定值则控制电加热器5开启，在油气口4的油气温度超过温度设定值时先关闭电加热器5或减小电加热器5的加热量，在电加热器5关闭后如果油气口4的油气温度仍然超过温度设定值则减小调节阀6的开度，直至油气口4的油气温度稳定在温度设定值。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (9)

1.一种用于低温介质气的螺杆机密封系统，包括安装在螺杆机的转子上的主机轴封，所述主机轴封由前置密封和用油作为密封介质的主密封组成，在所述主密封上设有进油口以及回油口；其特征在于，所述的用于低温介质气的螺杆机密封系统包括进气管路、检测装置以及控制器；

所述前置密封设有通气口，在所述前置密封与所述主密封之间的螺杆机壳体上开设有油气口；所述进气管路与所述通气口连通，用以将高温介质气引入到所述前置密封内，且引入到前置密封内的高温介质气的压力大于所述油气口内的油气压力；在所述进气管路上设有电加热器和调节阀；

所述检测装置用于实时检测所述进气管路内的气体与所述油气口的油气之间的压力差、所述油气口的油气温度和所述螺杆机的转速；

所述控制器用于接收所述调节阀反馈的阀门状态信号以及所述检测装置发送的检测结果，控制所述调节阀和所述电加热器的工作，使得在螺杆机启动之前进气管路内的气体压力已经大于油气口内的油气压力，并且在螺杆机运行时油气口的油气温度稳定在温度设定值，所述温度设定值大于或等于作为密封介质的油的倾点。

2.如权利要求1所述的用于低温介质气的螺杆机密封系统，其特征在于，所述控制器用于在螺杆机启动之前根据检测装置检测到的进气管路内的气体与所述油气口的油气之间的压力差控制所述调节阀的开度，使得进气管路内的气体与所述油气口的油气之间的压力差等于0.1～0.2MPa；并且，在螺杆机运行时根据检测装置检测到的油气口的油气温度控制调节阀的开度和电加热器的工作，以使油气口的油气温度稳定在所述温度设定值，其中，在油气口的油气温度未达到所述温度设定值时先增大调节阀的开度，在调节阀的开度达到预设的开度值时如果油气口的油气温度仍然低于所述温度设定值则控制所述电加热器开启，在油气口温度超过所述温度设定值时先关闭电加热器或减小电加热器的加热量，在加热器关闭后如果油气口的油气温度仍然超过所述温度设定值则减小调节阀的开度。

3.如权利要求1所述的用于低温介质气的螺杆机密封系统，其特征在于， 所述的检测装置包括用于检测所述进气管路内的气体与所述油气口的油气之间的压力差的压差变送器、用于检测所述油气口的油气温度的温度变送器或热电阻、以及用于检测所述螺杆机的转速的转速传感器；

所述的控制器为PLC控制器。

4.如权利要求1所述的用于低温介质气的螺杆机密封系统，其特征在于，所述进气管路与螺杆机的高压端的气体管路连通。

5.如权利要求1所述的用于低温介质气的螺杆机密封系统，其特征在于，所述用于低温介质气的螺杆机密封系统包括气液分离装置，所述气液分离装置的进气管与所述油气口连接，所述气液分离装置的出气管与所述螺杆机的低压端的气体管路连通。

6.如权利要求5所述的用于低温介质气的螺杆机密封系统，其特征在于，所述气液分离装置的出气管上设有过滤器；所述气液分离装置的出油管上设有排油阀；

所述气液分离装置还设有用于测量分离出的油的液位的液位变送器，所述液位变送器的输出端与所述控制器的输入端连接，所述控制器用于在所述液位变送器测量到的油的液位达到预设的液位时控制所述排油阀开启，以实现自动排油。

7.如权利要求1所述的用于低温介质气的螺杆机密封系统，其特征在于，所述的前置密封为迷宫密封、梳齿密封或碳环密封；

所述的主密封为机械密封或液膜密封。

8.如权利要求1至7中任何一项所述的用于低温介质气的螺杆机密封系统，其特征在于，所述的螺杆机为螺杆压缩机或螺杆膨胀机。

9.一种如权利要求1所述的用于低温介质气的螺杆机密封系统防止密封失效的方法，其特征在于，包括以下步骤：

在螺杆机启动之前，控制器根据检测装置检测到的进气管路内的气体与油气口的油气之间的压力差控制设置在进气管路上的调节阀的开度，使得进气管路内的气体压力比油气口的油气压力高0.1～0.2MPa；

在螺杆机运行后，控制器根据检测装置检测到的油气口的油气温度控制所述调节阀的开度和设置在进气管路上的电加热器的工作，其中，在油气口的油气温度未达到温度设定值时先增大调节阀的开度，在调节阀的开度达到预设的开度值时如果油气口的油气温度仍然低于所述温度设定值则控制所述电加热器开启，在油气口的油气温度超过所述温度设定值时先关闭电加热器或减小电加热器的加热量，在电加热器关闭后如果油气口的油气温度仍然超过所述温度设定值则减小调节阀的开度，直至油气口的油气温度稳定在所述温度设定值。