化学制品与磨料处理 | 利用碳密封圈减少蒸汽泄漏

尽管碳密封圈有一些众所周知的缺点，但是它仍然是一种通用汽轮机密封的标准件。其缺点中的首要问题是密封圈内孔容易发生磨损，轴间隙逐渐增大，蒸汽泄漏日益严重，导致需要定期更换碳密封圈——每年频繁更换4次。

碳密封圈安装简单，整套成本低于1000美元，因此用碳密封圈保持密封的成本看起来似乎并不高。然而，碳密封圈容易出现磨损，可能发生断裂，因此还存在着与这些问题相关的费用和代价，包括由于蒸汽损失而导致的更高的水费，以及由于油污染和更高的操作温度而导致的轴承性能降低。

安装有四个碳密封圈的密封压盖盒

对于希望减少蒸汽泄漏和提高设备可靠性的操作者来说，市场上有两种主要的碳密封圈替代方案可供选择：机械密封和Sentinel浮动刷密封。

机械密封

用于通用蒸汽轮机的机械密封是从干气密封发展变化而来的。其中一个密封面上的独特轮廓——螺旋形凹槽吸入蒸汽，从而产生了一个压坝，它将旋转和固定的密封面略微分开，形成非接触式的气膜密封界面。这样一来，泄漏率就变得极低，仅为百万分之几。

机械密封的设计与传统碳密封圈截然不同，因此需要对涡轮机现有的密封压盖盒的构造进行大幅修改。在蒸汽涡轮机上，蒸汽箱和密封压盖盒分别是单独的部件，机械密封组件可以通过螺栓连接到蒸汽箱的任一端，而不是安装在碳密封圈压盖盒上。

碳密封圈的三个组成部分和卡簧。

而在蒸汽箱和密封压盖箱合为一体的涡轮机上，则需要进行大量机械加工以便与机械密封相适配。除了要修改密封压盖盒之外，可能还需要修改涡轮轴，以便固定密封件的旋转组件。对机械密封进行最后的调校时，需要仔细地将其与转子和外壳对准，以确保旋转和固定的密封面之间保持良好的密封状态。

如果用一套机械密封件来代替入口和排气密封压盖盒，其硬件成本从20,000美元到30,000美元不等。当把硬件、安装和停机成本都考虑进去时，那么升级为机械密封的成本轻而易举地就占到了新涡轮机价格的一半以上。

蒸汽质量直接影响机械密封的使用寿命。机械密封的最佳工作条件是在干蒸汽状态下进行连续工作循环，因为这样可以减轻冷凝物的形成。然而，即使在这样的环境中，蒸汽内的杂质会随着时间的推移在压坝上结晶，最终导致密封面的分离和泄漏情况加剧。

在间歇性工作循环条件下，当涡轮停止转动时，在蒸汽管道、蒸汽箱和密封压盖盒内形成冷凝物的现象会加剧。虽然操作员可以在启动之前将冷凝物吹出系统，但残留的冷凝物对于机械密封来说仍然是个问题。 将冷凝物闪蒸成气体其实就相当于是一个小规模的爆炸，会严重破坏密封面。

市场上有两种主要的碳密封圈替代方案：机械密封和Sentinel浮动刷密封。

Sentinel FBS

替代碳密封圈的第二种候选方案是Sentinel浮动刷密封（FBS）。Sentinel FBS将碳密封与刷式密封技术结合在一个轻质的不锈钢带中，既可以承受冷凝水闪蒸，同时又保证泄漏率更低，更稳定。

此外，作为一种浮动密封件，FBS比碳密封圈和机械密封件更耐受振动、轴承故障和径向运动。 刷式密封件作为主轴密封件，承受高压蒸汽。 它可以使压力立即降低，同时其刷毛可过滤出蒸气内的污染物，保护和延长下游处碳密封圈的使用寿命。Sentinel FBS的碳密封圈针对下游的密封压盖壁或隔板提供端面密封。

Sentinel浮动刷密封。

Sentinel FBS是一种简单的替代方案，易于安装，其设计适合与碳密封圈相同的空间。FBS密封件采用分体式设计，两部分通过一个卡簧固定在一起。它具有自定心组件，无需进行相关的校准工作。因此，凡是接受过更换碳密封圈培训的操作员都可以轻松地用FBS来替换碳密封圈。事实上，Sentinel FBS仅由两个组成部分，而碳密封圈由三部分组件组成，相比而言，前者的安装要简便得多。

此外，将蒸汽轮机升级改造为采用Sentinel FBS的全部成本，不超过机械密封硬件成本的一半，甚至只有其四分之一，更不用说机械密封还有安装成本，所以，在许多运营商看来，Sentinel FBS是一种成本效益更高的选择方案。

最终，工厂必须评估究竟哪种碳密封圈替代方案能够满足下列所有要求：适合于工作条件，包括蒸汽品质和工作循环; 显著减少蒸汽损失; 提高可靠性; 投资和维护成本低。