及干气密封辅助系统的设计，并将部分实验合格的仿制产品推广到客户端 试用。预计年即可实现干气密封新产品的定型和生产，并面向市场大量推广。产 品将替代国外著名企业的干气密封产品，进步推进国内企业进行机械密封产品的国产 化改进。 项目计划目标 总体目标 本项目的总体目标是通过年左右的时间，投资万元目前已经完成投资万， 通过干气密封理论数据的实验及干气密封辅助系统的设计，以及各种材料选择及新产品的设计，最终实现干气密封新产品的定型和生产，并向国内各大化工企业全面推广，替 代国外著名企业如等公司的同类产品，推进国内企 业进行机械密封产品的国产化改进。 经济目标 在本项目实施初期年工业总产值万元，销售收入万元，纳税总额 万元主要为增值税，净利润约万元。 在本项目计划完成的时间内年预计实现年工业总产值万元，销售收入 万元，纳税总额万元主要为增值税，因弥补往年亏损，故企业所得税只缴交 部分，净利润万元。 该项目完成后年预计可实现年工业总产值万元，年销售额超过万 元，纳税总额万，净利润万元。 技术质量指标 表生产技术指标 技术质量指标指标 密封面平面度 安装位配合尺寸公差 密封辅助压缩量 泄漏量 密封气体消耗量主密封氮气消耗量隔离氮气消耗量 寿命连续使用寿命年 各阶段目标 本项目各阶段的目标任务和进度见表。 表本项目执行过程中各阶段目标 时间主要工作项目进展 干气密封产品仿制工作，同时进行理 论数据统计 已完成干气密封理论数据实验，干气密封辅 助系统的设计并将部分实验合格的仿 制产品推广到客户端试用 待完成 仿制的同时，进行干气密封新产品定 型和生产，市场推广 待完成 验收待完成 主要技术经济指标对比 通过本项目的实施，开拓公司在干气密封领域的市场，从而提升公司的技术水平， 促进经济效益大幅度增长，增加纳税额，就业岗位也大大增加，这对促进厦门的经济及 社会建设无疑是有益的。实施前后的技术经济指标对比如表。 表实施后主要经济技术指标 经济技术指标实施前实施后实施前后比较 年销售收入增加倍 年税收增加倍 年利润增加万 新增就业人数增加倍 项目技术可行性分析 项目技术创新性 项目主要技术内容及基本原理 干气密封是机械密封领域的最新技术。干气密封是由传统的密封面紧密贴合机械密 封演变而来，其原理是在动静环密封面上开螺旋槽，被密封的轴在高速旋转下带动干气 密封动环转动，由于密封面上的螺旋槽在高速旋转下产生流体动压效应，使本来紧密贴 合的密封面产生微小的间隙，使得动静环密封面几乎无法接触，同时由于流体动压产生 的密封面间的微小间隙被密封的介质也无法穿越。如何控制这微小间隙，是关键的技 术所在，若间隙太小，则无法达到让动静环高速转动时的零接触，若间隙太大，则 被密封介质会大量泄露。控制干气密封运转时密封面的间隙，是干气密封技术得以应用的关键。本技术项目将此间隙定为微米，实验证明，在该间隙距离下，通过间隙的气 体流动层最为稳定。在此厚度的气膜下，由气膜作用力形成的开启力与由弹簧力和介质 作用形成的闭合力达到平衡，于是密封实现非接触运转。同时，通过研究及实验表明， 干气密封流体动压槽深度与气膜厚度为同量级时，密封的气膜刚度最大。故本项目在 实际应用中，干气密封的动压槽深度般设计在微米，在其余参数确定的情况下， 再针对性的算出动压槽深度的最佳值。 干气密封相对于传统的机械密封有其绝对的优势。传统的机械密封如下图。图中 为补偿环动环，为非补偿环静环。轴转动时，由于弹簧的作用，动环和静 环紧密贴合，实现转轴的密封。 图机械密封基本结构旋转式 补偿环补偿环辅助密封圈弹簧弹簧座 紧固螺钉非补偿环非补偿环辅助密封圈防转销 而干气密封结构包含有静环动环组件旋转环副密封形圈静密封 弹簧和弹簧座腔体等零部件。静环位于不锈钢弹簧座内，用副密封形圈密封。弹簧在密封无负荷状态下使静环与固定在转子上的动环组件配合，如下图 所示 图干气密封结构图 在动环组件和静环配合表面处的气体径向密封有其先进独特的方法。配合表面 平面度和光洁度很高，动环组件配合表面上有系列的螺旋槽，如图所示。 图动环组件 随着转子转动，气体被向内泵送到螺旋槽的根部，根部以外的段无槽区称 为密封坝。密封坝对气体流动产生阻力作用，增加气体膜压力。该密封坝的内侧还 有系列的反向螺旋槽，这些反向螺旋槽起着反向泵送改善配合表面压力分布的 作用，从而加大开启静环与动环组件间气隙的能力。反向螺旋槽的内侧还有段密 封坝，对气体流动产生阻力作用，增加气体膜压力。配合表面间的压力使静环表面 与动环组件脱离，保持个很小的间隙，般为微米左右。当由气体压力和弹不易磨损，延长了使用寿命。 由于这种旋转轴用动密封系统性能可靠，使用寿命长，功耗低，维护成本不高，能 适应高温高压高速以及各种强腐蚀性介质等苛刻工况，因而广泛应用于石油化工 冶金航空航天国防军工核能发电等领域。 项目技术创新点论述 机械密封属于高精密产品，干气密封作为机械密封的顶级产品，我们在充分消化国 内外现有的关于干气密封的理论及产品制造信息后，通过本公司研发团队的努力以及 的技术支持，将最终实现干气密封产品的设计及制造。该产品的成功研制将是 国内机械密封领域的大突破，可取代国外同类产品，促进国内企业密封件的国产化， 该项目突出的创新点表现在 实现了封端面的非接触状态。 干气密封在运转时实际上是利用流体动压槽产生的流体动压力与流体静压力和弹 簧元件弹力之合力的平衡，在动静环摩擦副之间形成定厚度的气膜，从而达到密封的目的。这就保证了干气密封在实现密封的过程中，动静环是非接触的状态，减少了密封 面的磨损，使用寿命更长。 选用了适用于高速回转和干摩擦的材质硬质合金碳化钨碳化硅。 干气密封回转部件在高速回转时，为了确保定的密封端面面积，外径般比较大。 因此在选择耐磨材质时，既要考虑到高强度，还要考虑到不易变形，往往选用杨氏弹性 率高热膨胀系数低热传导率高质量轻的材料。 另外，干气密封虽是非接触式密封，但在启动和停止的过渡状态，密封端面并不是 完全张开的，气膜刚度较小，会发生瞬间的接触，如果由接触摩擦引起的发热过大，热 变形会使密封端面很难保持平行，导致进步的接触和损伤。因此干摩擦状态下的耐磨 损性及低摩擦系数在选用材质时要充分考虑到。基于此点，本项目干气密封硬质材质选 用了硬质合金碳化钨碳化硅，有着优良的耐磨损性及低摩擦系数。 动平衡保持不变。 本项目中气体压力和弹簧力产生的闭合压力与气体膜的开启压力相等，建立了稳定 的平衡间隙为微米。如果由于种干扰使密封间隙减小，则端面间的压力就会升 高，这时，开启力大于闭合力，端面间隙自动加大，直至平衡为止。 类似的，如果扰动使密封间隙增大，端面间的压力就会降低，闭合力大于开启力， 端面间隙自动减小，密封会很快达到新的平衡状态。 这种机制将在静环和动环组件之间产生层稳定性相当高的气体薄膜，使得在般 的动力运行条件下端面能保持分离不接触不易磨损，延长了使用寿命。 由于以上的诸多创新点，干气密封比起传统机械密封优势十分明显，具体可表现为 免去了密封油系统及用于驱动密封油系统运转的附加功率负荷 大大减少了计划外维修费用和生产停车 避免了工艺气体被油污染的可能性工艺气泄漏量④密封气体泄漏量小主密封氮气消耗量隔离氮气消耗量 维护费用低，经济实用性好 密封驱动功率消耗小套 密封寿命长，运行可靠连续使用寿命年。 项目知识产权 本项目由我公司发起，并由提供必要的技术支撑，包括提供干气密封技 术产品结构设计材料选择等的技术咨询服务。该技术的知识产权由我公司拥有，详情 请见附件协议。 国内外现状及发展趋势 随着石油化工能源工业的发展以及人们安全环保意识的提高，对各类转动设备轴 封的要求也越来越高。是在实际产品上要求产品更少的泄漏量，同时具有更高的使用 寿命二是环保要求越来越高三是要求流体机械的效率更高，并最大程度地节能降耗。 对这些问题的解决主要是通过改进密封结构如采用双端面或串联式密封等优化各种 参数改进制造工艺和检测方法加强密封系统控制提高密封材料性能以及密封辅助 系统等几个方面来加以解决。 处理危险性工艺气体的透平压缩机必须采用密封性能良好的轴端密封形式，才能实 现工艺气体向外界或密封液向工艺气体的微泄漏或零泄漏。从密封的发展和技术水平 来看，石油化工和气体工业用离心压缩机的轴端密封先后经历了以下几个阶段迷宫密 封浮环密封机械接触型密封干气密封。实践证明，干气密封具有非常明显的优 势，是最先进的代透平压缩机轴端密封形式，已发展成为目前大机组新机项目和改造 项目的首选轴端密封形式。 同时国内有关研究机构也相继对干气密封进行了研究。中国石油大学对干气密封原 理和设计理论进行了研究四川密封技术研究所北京化工大学也对螺旋槽干气密封的优化设计发表了研究论文，这对干气密封技术的应用具有十分重要的指导意义，也为本 项目的实施提供了理论基础。 干气密封作为种非接触式密封是目前密封技术研究的热点也是发展的趋势，其极 限速度高，密封性能好，寿命长，不需密封油系统，功率消耗少，操作简单及运行维护 费用低。干气密封作为不需任何密封端面冷却和润滑用油的无维修密封系统，正取代浮 环密封和迷宫密封而成为石化行业高速离心压缩机轴封的主流。 技术成熟性和项目产品可靠性论述 本项目技术采用国际领先