Chuyển đến nội dung chính

Dry Gas Seal: Thiết kế, Vận hành và bảo dưỡng để nâng cao độ tin cậy

Tóm tắt

Việc sử dụng Dry gas seal trong các máy nén ly tâm với lưu chất nén là khí công nghệ (process gas) đã tăng nhanh chóng trong 20 năm gần đây, và dần thay thế cho loại seal làm kín bằng màng dầu (oil film seals) truyền thống. Hơn 80% máy nén ly tâm sản xuất ra ngày nay được lắp đặt dry gas seal. Ngày nay các nhà sản xuất đang tiếp tục nghiên cứu phát triển và cải tiến dry gas seal sao cho nó vận hành với hiệu quả cao nhất.

Xem thêm


Giới thiệu chung về Dry Gas Seal

Máy nén ly tâm nén khí công nghệ đòi hỏi phải có bộ phận làm kín trục để ngăn ngừa sự rò rỉ khí từ trong máy nén ra ngoài môi trường khí quyển một cách không kiểm soát được. Đối với loại máy nén nhiều cấp, kiểu máy nén “dầm” (beam) hình 1 yêu cầu phải có hai seal bố trí ở 2 đầu trục, còn với loại một cấp, kiểu máy nén côngxôn (overhung) thì chỉ cần một seal làm kín phía sau bánh công tác. Dry gas seal đã được được ứng dụng trong việc làm kín trục.



          Hình 1: Máy nén ly tâm nhiều cấp sử dụng dry gas seal hai đầu trục.


Dry gas seals

Hiện nay dry gas seal có nhiều kết cấu khác nhau, nhưng chủ yếu có kết cấu theo kiểu “Tandem”. Một Tandem seal cơ bản bao gồm một vòng primary seal và một vòng secondary seal chứa trong một hộp làm kín. Trong quá trình vận hành bình thường, primary seal hấp thụ toàn bộ áp trong lượng mất áp của khí đi qua tới hệ thống xả (vent system). Và secondary seal làm việc như một cấp làm kín dự phòng trong trường hợp cấp primary seal bị hư hỏng.

Xem thêm:



Hình 2: Dry gas seal

Mặt cắt Dry Gas Seal nguyên bộ

Với phân tích đơn giản, Seal bao gồm hai vòng : một vòng tĩnh (primary ring) làm bằng vật liệu mềm cácbon, vòng tĩnh này được giữ trong một vỏ thép không rỉ, một dãy lò xo sẽ tác dụng lực ép vòng tĩnh này tác dụng lên bề mặt của vòng động (mating ring) làm bằng kim loại cứng cácbít, vòng này cố định với ống lót (sleeve) và quay cùng trục khi làm việc như hình 3 dưới đây.

 


Hình 3

Sự làm kín lưu chất đạt được khi hai bề mặt tĩnh và động tiếp xúc với nhau theo một phương thức đặc biệt. Các bề mặt làm kín có một độ phẳng cực cao với hàng loạt các rãnh xoắn ốc trên vòng động (mating ring) như hình 5.

 


 





                   Hình 5: vòng động (mating ring) có các rãnh xoắn “sealing dam”

Khi quay, lưu chất sẽ được bơm hướng vào trong tâm các rãnh này, gọi là “sealing dam” (“đập” làm kín). Các “đập” này tạo ra sự cản trở đối với dòng lưu chất, làm áp suất bề mặt tăng dần lên. Khi áp suất tạo ra này tăng sẽ thắng lực lò xo và đẩy vòng cácbon ra khỏi bề mặt tiếp xúc với vòng cácbít với một lượng chính xác, khoảng 3 đến 4 micrômét (bằng 1/20 đường kính sợi tóc). Khe hở này được tính toán sao cho lúc đó tổng lực đóng bao gồm lực thủy tĩnh và lực lò xo tương đương với lực mở tạo ra bên trong màng lưu chất.

Theo điều kiện cân bằng động, các lực tác động lên seal có thể biểu diễn bằng biểu đồ lực dưới đây :


Lực đóng FC bằng tổng của áp suất hệ thống và lực lò xo.

Lực mở FO bằng áp suất hệ thống nhằm phá vỡ sự tiếp xúc của hai vòng cộng với áp suất tạo ra bởi các rãnh xoắn ốc.

Theo định luật cân bằng, nếu FC=FO, thì khe hở xấp xỉ 3 micrômét (thường đối với lưu chất nghịch).

Nếu xảy ra sự chảy rối của dòng lưu chất, sẽ làm giảm khe hở ở trên. Áp suất tạo ra bởi các rãnh xoắn ốc trên sẽ tăng đáng kể, như mô tả trong hình 7.

 


Hình 7

Nhiễm bẩn ở Dry Gas Seal
Khe hở giữa 2 vòng làm kín chỉ từ 3-4 micromét, với khe hở rất hẹp như thế nên khi chất bẩn bên ngoài đi vào (chất rắn hoặc lỏng) có thể gây ăn mòn nhanh các bề mặt làm kín, dẫn tới rò rỉ khí tới đường vent nhiều và thậm chí dẫn tới phá hư seal. Ngoài ra khi chất bẩn đi vào khe hở rất nhỏ này sẽ làm tăng lực co kéo giữa hai vòng làm kín dẫn đến méo mó, biến dạng hoặc gây ra qua nhiệt dẫn đến các chi tiết như o-ring bị thoái hoá hoặc vòng cứng mating ring bị nứt vỡ.


Có 3 nguồn chính làm nhiễm bẩn gas seal:

– Khí công nghệ (từ bên trong máy nén)

xảy ra khi áp khí làm kín không đủ dẫn tới khí công nghệ đi tới tiếp xúc trực tiếp với bề mặt làm kín. Các chất bẩn tồn tại trong khí công nghệ có thể sau đó sẽ phá hư seal.

– Dầu bôi trơn từ gối đỡ.

Dry gas seal có một cấp chắn bởi barrier seal, ở tầng ngoài của gas seal, cấp này nằm ở giữa gas seal và buồng gối đỡ máy nén. Cấp seal này thường được cung cấp khí đệm là Nitơ hoặc không khí (buffer). Nhiệm vụ chính của barrier seal là ngăn không cho dầu bôi trơn đi vào trong gas seal. Cho nên khi barrier seal bi hư dầu sẽ thâm nhập vào trong gas seal.


Barrier seal là Labyrinth seal

Trước đây barrier seal thường là labyrinth seal (kiểu răng lược hay khuất khúc) để ngăn dầu bôi trơn đi vào gas seal và đã cho thấy khá hiệu quả qua sử dụng. Những năm gần đây labyrinth seal được thay thế bằng vòng các-bon nhiều miếng (segmental carbon ring) trong hầu hết các barrier seal. Vòng cácbon này có 2 loại, loại tiếp xúc trục (contacting) và không tiếp xúc trục (non-contacting) (hình 8). Vòng cácbon này gồm nhiều miếng ghép lại thành vòng tròn và được giữ bởi một vòng lò xo bao quanh. Vòng carbon này lắp ôm lấy trục và tạo khe hở giữa đường kính trong của nó và đường kính ngoài của trục. Đối với loại vòng làm kín tiếp xúc (contacting) thì khe hở bằng 0, vòng ép chặt lên trục, còn loại không tiếp xúc có khe hở nhỏ với trục. Theo thực tế sử dụng loại vòng cácbon tiếp xúc (khe hở bằng 0) thì không có hiệu quả trong việc ngăn dầu đi vào gas seal bằng loại không tiếp xúc. Mặt khác, loại vòng tiếp xúc trục rất dễ bị nứt mẻ hay vỡ trong quá trình lắp đặt, khi đẩy trượt trên trục.


Nói tóm lại, labyrinth seal nên ứng dụng tối đa cho barrier seal để bảo vệ gas seal khỏi bị nhiễm dầu và khi yêu cầu về cách ly nghiêm ngặt giữa gas và dầu thì nên sử dụng vòng cacbon nhiều miếng loại không tiếp xúc trục nhằm đảm bảo độ tin cậy cao hơn.

 

Hình 8

– Khí đưa vào seal để làm kín.

Khi khí làm kín không được xử lý thích hợp trước khi đi vào gas seal có thể làm nhiễm bẩn gas seal. Nhà sản xuất Gas seal đã có yêu cầu rất nghiêm ngặt cho chất lượng khí làm kín. Thường khí làm kín phải khô và qua bộ lọc có khả năng lọc hạt bẩn có kích cỡ từ 3 micromét trở lên. Trên hệ thống khí làm kín thường lắp đặt bộ lọc này.

Ks Nguyễn Thanh Sơn biên dịch

Tải toàn bộ bài viết (Pdf) này:

https://drive.google.com/file/d/1AcGd3WV1-IkvBb8bxsUSA8kpG8Ngtd3P/view?usp=sharing

hoặc

http://www.mediafire.com/?h8f5hosiu4m14hh


Related Posts by Categories



Nhận xét

Bài đăng xem nhiều

Dung sai và các chế độ lắp ghép bề mặt trụ trơn [pdf]

Viết bài: Thanh Sơn, bản quyền thuộc về www.baoduongcokhi.com Ví dụ bạn cần gia công 1 trục bơm ly tâm 1 cấp, khi lên bản vẽ gia công thì cần dung sai gia công, việc chọn dung sai gia công thì căn cứ vào kiểu lắp ghép như vị trí lắp vòng bi: đối với vòng trong vòng bi với trục bơm thì sẽ lắp theo hệ thống lỗ (vì kích thước vòng bi không thay đổi được), nên việc lắp chặt hay trung gian là do bạn lựa chọn dựa trên các tiêu chí ở dưới. Còn thân bơm với vòng ngoài vòng bi thì lắp theo hệ trục (xem vòng ngoài vòng bi là trục). Bạn cũng cần lưu ý việc lắp chặt hay trung gian có thể ảnh hưởng đến khe hở vòng bi khi làm việc nên cần cân nhắc cho phù hợp với điều kiện vận hành, loại vòng bi (cùng loại vòng bi, vòng bi C2, C3 có khe hở nhỏ hơn C4, C4 nhỏ hơn C5). Nếu bạn đang dùng C3, lắp trung gian mà chuyển sang lắp chặt có thể làm giảm tuổi thọ vòng bi vì khe hở giảm hoặc không đáp ứng yêu cầu làm việc. Sơ đồ miền dung sai Miền dung sai Miền dung sai được tạo ra bằng cách phối hợp giữa  1...

Tải miễn phí phần mềm triển khai hình gò

Phần mềm này sẽ giúp các bạn đưa ra bản vẽ triển khai gia công đầy đủ và chính xác, cho phép các bạn xuất ra bản vẽ Autocad để tiện hơn cho việc tính toán, in ấn , quản lý. [MF] —–  nhấn chọn để download Lưu ý: sau khi giải nén và cài đặt thì chép pns4.exe (có sẵn sau khi giải nén) đè lên file pns4.exe mới. Phiên bản này có đầy đủ kích thước với các kiểu ống và help. Nên chạy run as administrator trong win 7. Xin chào bạn!  Nếu bạn đang thích trang web của chúng tôi và thấy các bài viết của chúng tôi hữu ích, chúng tôi rất mong nhận được sự ủng hộ của bạn. Với sự giúp đỡ của bạn, chúng tôi có thể tiếp tục phát triển tài nguyên và cung cấp cho bạn nội dung có giá trị hơn nữa.  Cảm ơn bạn đã ủng hộ chúng tôi. Nguyễn Thanh Sơn

Cách kiểm tra và đánh giá vết ăn khớp (tooth contact) của cặp bánh răng

Viết bài: Thanh Sơn, bản quyền thuộc về  www.baoduongcokhi.com Hộp số với cặp bánh răng nghiêng Tooth contact là một trong những yếu tố quan trọng trong việc đảm bảo hoạt động hiệu quả và độ bền của bánh răng Mục đích Các bánh răng phải có tải trọng phân bố đều trên bề mặt răng khi làm việc ở điều kiện danh định.  Nếu tải trọng phân bố không đều, áp lực tiếp xúc và ứng suất uốn tăng cục bộ , làm tăng nguy cơ hư hỏng.  Gear Run Out của bánh răng là gì? cách kiểm tra Bánh răng và hộp số, phần 3: Phân tích dầu tìm nguyên nhân hư hỏng bánh răng. Bánh răng và Hộp số, phần 2: Các loại hộp số, bôi trơn, hư hỏng thường gặp Bánh răng và hộp số, phần 1: Các loại bánh răng (types of gears) Để đạt được sự phân bố tải đều, bánh răng cần có độ chính xác trong thiết kế, sản xuất, lắp ráp và lắp đặt các bộ phận của hộp số. Các yếu tố này được kiểm tra, test thử nghiệm và kiểm tra tại xưởng của nhà sản xuất thiết bị. Lắp đặt đúng cách tại hiện trường là bước cuối cùng để ...

Tải giáo trình chuyên nghành cơ khí [pdf]

Danh mục sách chuyên nghành cơ khí do chúng tôi tìm kiếm sưu tầm trên internet, đường link google drive có sẵn (pdf).  Nếu có điều kiện các bạn nên mua sách để ủng hộ tác giả và NXB nhé! Link tải giáo trình vẫn đang tiếp tục được cập nhật hàng ngày...... Ngày cập nhật: 13/6/2023 -------------------------------------------------------------- Sổ tay thiết kế cơ khí - Tập 1 - PGS Hà Văn Vui, TS. Nguyễn Chỉ Sáng, TH.S. Phan Đăng Phong NXB Khoa học và Kỹ thuật (2006) Số trang: 734 ==>  Tải tại đây -------------------------------------------------------------- Sổ tay thiết kế cơ khí - Tập 2 - PGS Hà Văn Vui, TS. Nguyễn Chỉ Sáng NXB Khoa học và Kỹ thuật (2004) Số trang: 601 ==>  Tải tại đây -------------------------------------------------------------- Sổ tay thiết kế cơ khí - Tập 3 - PGS Hà Văn Vui, TS. Nguyễn Chỉ Sáng NXB Khoa học và Kỹ thuật (2006) Số trang: 653 ==>  Tải tại đây -------------------------------------------------------------- Sổ tay thiết kế cơ ...

Khe hở mặt răng (backlash) và khe hở chân/đỉnh răng (root/tip clearance)

Viết bài : Nguyễn Thanh Sơn, bản quyền thuộc về www.baoduongcokhi.com Các thông số cơ bản của bánh răng Về những thông số của bánh răng, có rất nhiều thông số để phục vụ cho quá trình gia công, thiết kế và lắp đặt máy. Tuy nhiên có một số thông số cơ bản bắt buộc người chế tạo cần phải nắm rõ, gồm: Đường kính Vòng đỉnh (Tip diameter): là đường tròn đi qua đỉnh răng, da = m (z+2) . Đường kính Vòng đáy (Root diameter): là vòng tròn đi qua đáy răng, df = m (z-2.5) . Đường kính Vòng chia (Reference diameter): là đường tròn tiếp xúc với một đường tròn tương ứng của bánh răng khác khi 2 bánh ăn khớp với nhau, d = m.Z   Số răng: Z=d/m Bước răng (Circular Pitch): là độ dài cung giữa 2 profin của 2 răng kề nhau đo trên vòng chia, P=m. π Modun: là thông số quan trọng nhất của bánh răng, m = P/π ; ha=m. Chiều cao răng (whole depth): là khoảng cách hướng tâm giữa vòng đỉnh và vòng chia; h=ha + hf=2.25m, trong đó ha=1 m, hf=1,25 Chiều dày răn...

Sơ đồ tuabin khí chu trình hỗn hợp (combined cycle)

Viết bài KS Nguyễn Thanh Sơn, bản quyền thuộc về  www.baoduongcokhi.com CCGT được gọi là chu trình kết hợp trong nhà máy điện, có sự tồn tại đồng thời của hai chu trình nhiệt trong một hệ thống, trong đó một lưu chất làm việc là hơi nước và một lưu chất làm việc khác là một sản phẩm khí đốt. Giải thích rõ hơn: Turbine khí chu trình hỗn hợp (Combined Cycle Gas Turbine - CCGT) là một hệ thống phát điện sử dụng cùng một nguồn nhiên liệu để vận hành hai loại máy phát điện khác nhau: một máy phát điện dẫn động bởi tuabin khí (gas turbine) và một máy phát điện dẫn động bởi tuabin hơi nước (steam turbine). Hệ thống CCGT được sử dụng rộng rãi trong các nhà máy điện, do có thể giảm thiểu lượng khí thải và tăng tính hiệu quả trong việc sử dụng năng lượng. Nhà máy điện CCGT Trong hệ thống CCGT, nguồn nhiên liệu (thường là khí tự nhiên natural gas hoặc dầu) được đốt trong máy tuabin khí dẫn động cho máy phát điện generator để sản xuất điện. Hơi nước được tạo ra từ lò hơi thu hồi nhiệt (Heat Re...

Cặp đôi hoàn hảo: Digital Twins và Bảo trì dự đoán

Bảo trì dự đoán  thông qua nhiều tiến bộ trong việc thu thập và xử lý dữ liệu, giờ đây có thể dự đoán chính xác thời điểm và cách thức các bộ phận máy móc thiết bị sẽ bị hỏng. Điều quan trọng là  dữ liệu , như với hầu hết mọi thứ trong chuyển đổi số ( digital transformation ) . T hông tin là điều cần thiết trong thế kỷ 21, và nó không chỉ đơn thuần là có một cụm các điểm dữ liệu (a bunch of data points) và khả năng đọc của cảm biến (sensor readouts) - mà còn biết cách xử lý nó một cách nhanh chóng và hiệu quả. Đây là điểm mấu chốt của việc bảo trì dự đoán , cũng như Digital Twins . Thanh Sơn tổng hợp và biên soạn từ nhiều nguồn Các nội dung của bài viết: Tại sao Bảo trì Dự đoán ngay bây giờ? Digital Twins là gì? Các loại Digital Twins khác nhau Digital Twins và bảo trì dự đoán   Làm thế nào để xác định sử dụng trường hợp nào để bảo trì dự đoán với Digital Twin? Các tùy chọn để xây dựng / triển khai Digital Twins Những thách thức chính trong khi xây...

Tìm hiểu toàn diện về các phương pháp bảo trì và lựa chọn chiến lược bảo trì phù hợp

Biên soạn Nguyễn Thanh Sơn , bản quyền thuộc baoduongcokhi.com Hiện nay, có rất nhiều loại bảo trì khác nhau, tuy nhiên, việc lựa chọn loại bảo trì thích hợp đôi khi gặp phải những thách thức, bởi vì mỗi loại bảo trì lại có những định nghĩa và ứng dụng khác nhau đối với từng người. Thay vì mải mê trong những chi tiết phức tạp, bài viết này cung cấp cho đọc giả một cái nhìn tổng quan rõ ràng về chín loại bảo trì chính cùng các ứng dụng thích hợp của chúng, nhằm giúp đọc giả tìm ra chiến lược bảo trì phù hợp nhất mà không phải đối mặt với những khó khăn không đáng có. Xem thêm: Bảo trì, (Maintenance), là gì? Lịch sử bảo trì của thế giới, vai trò và thách thức Thảo luận về Thế hệ bảo trì thứ tư (The Fourth Generation of Maintenance) Trong bài viết này, chúng tôi cung cấp một cái nhìn toàn diện về 9 loại bảo trì chính. Dù các thuật ngữ có thể khác nhau, nhưng điều quan trọng nhất là đảm bảo chúng ta đang nói về cùng một vấn đề và các nguyên tắc cơ bản được hiểu rõ. Với nhiều người thắc mắc...

BẢNG TRA SIZE FLANGE, BOLT & NUT

Tra size bolt- nut 1- BẢNG TRA SIZE FLANGE, BOLT & NUT For class 150 Flanges STT size of flanges (inches) number of bolt Đường kính Bolt (Inches) Đường kính Bolt  ( MM) Leng of blots  L =mm 1 1/2 4 1/2 M14 60-60 2 3/4 4 1/2 M14 65-65 3 1 4 1/2 M14 65-80 4 1 1/4 4 1/2 M14 70-85 5 1 1/2 4 1/2 M14 70 85 6 2 4 5/8 M16 85 95 7 2/ 1/2 4 5/8 M16 90 100 8 ...

Chọn vật liệu chế tạo bánh răng và xử lý nhiệt

Viết bài: Thanh Sơn, bản quyền thuộc về  www.baoduongcokhi.com Điều cần thiết là chọn vật liệu và xử lý nhiệt thích hợp phù hợp với ứng dụng dự kiến ​​của bánh răng. Vì các bánh răng được ứng dụng cho nhiều mục đích sử dụng khác nhau, chẳng hạn như máy móc công nghiệp, thiết bị điện/điện tử, đồ gia dụng và đồ chơi, và bao gồm nhiều loại vật liệu, nên chúng tôi muốn giới thiệu các vật liệu điển hình và phương pháp xử lý nhiệt của chúng. Hộp số 1. Các loại vật liệu chế tạo bánh răng a) S45C (Thép cacbon dùng cho kết cấu máy): S45C là một trong những loại thép được sử dụng phổ biến nhất, chứa lượng carbon vừa phải ( 0,45% ). S45C dễ kiếm được và được sử dụng trong sản xuất bánh răng trụ thẳng, bánh răng xoắn, thanh răng, bánh răng côn và bánh răng trục vít bánh vít . Xử lý nhiệt và độ cứng đạt được: nhiệt luyện độ cứng Không < 194HB Nhiệt luyện bằng cách nung nóng, làm nguội nhanh (dầu hoặc nước) và ram thép, còn gọi là quá...