Phớt khí khô là gì

Trong lĩnh vực máy móc quay, việc bịt kín hiệu quả các khí quy trình là vô cùng quan trọng để đảm bảo hiệu suất và độ tin cậy tối ưu. Phớt khí khô đã nổi lên như một giải pháp bịt kín được áp dụng rộng rãi, mang lại những lợi thế riêng biệt so với phớt bôi trơn bằng chất lỏng truyền thống.

Bài đăng trên blog này đi sâu vào sự phức tạp của phớt khí khô, khám phá thiết kế, nguyên lý hoạt động và ứng dụng của chúng trong nhiều lĩnh vực công nghiệp khác nhau.

Phớt khí khô là gì

Phớt khí khô là loại phớt không tiếp xúc con dấu cơ khí thường được sử dụng trong máy nén ly tâm để ngăn rò rỉ khí quy trình dọc theo trục quay. Các phớt này hoạt động mà không cần bôi trơn bằng chất lỏng, thay vào đó dựa vào một lớp khí mỏng để duy trì khoảng cách giữa các bề mặt phớt. Sự tách biệt này đạt được thông qua sự kết hợp của các rãnh trên các vòng ghép và các lực thủy động do trục quay tạo ra.

Phớt khí khô có một số ưu điểm so với phớt ướt truyền thống (bôi trơn bằng dầu), bao gồm mức tiêu thụ năng lượng thấp hơn, giảm nguy cơ ô nhiễm và cải thiện hiệu suất máy nén. Chúng được sử dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp khác nhau, chẳng hạn như chế biến dầu khí, nhà máy hóa dầu và các ứng dụng vận chuyển khí.

Các thành phần của Phớt khí khô

• Vòng xoay: Vòng xoay được gắn vào trục máy nén và có mặt được gia công chính xác với hoa văn rãnh xoắn ốc. Hoa văn này giúp tạo ra lực nâng thủy động cần thiết để duy trì khoảng cách giữa các bề mặt bịt kín trong quá trình vận hành.
• Vòng cố định: Vòng cố định được lắp trong vỏ phớt và có mặt phớt trơn khớp với vòng quay. Vòng này thường được làm bằng vật liệu cứng, chống mài mòn như silicon carbide hoặc tungsten carbide để chịu được điều kiện vận hành khắc nghiệt.
• Hệ thống cung cấp khí bịt kín: Hệ thống cung cấp khí bịt kín cung cấp khí sạch, khô (thường là nitơ) ở áp suất được kiểm soát chính xác đến khoang bịt kín. Khí này rất cần thiết để tạo lớp màng mỏng giữa các mặt bịt kín và ngăn ngừa ô nhiễm từ khí quy trình. Hệ thống cung cấp khí bịt kín thường bao gồm các bộ lọc, bộ điều chỉnh áp suất và van điều khiển lưu lượng để duy trì môi trường bịt kín tối ưu.

Ngoài các thành phần chính này, phớt khí khô còn kết hợp các thành phần bịt kín thứ cấp, chẳng hạn như vòng chữ O và miếng đệm, để ngăn rò rỉ giữa các thành phần cố định.

Phớt khí khô hoạt động như thế nào

Phớt khí khô hoạt động theo nguyên lý công nghệ bịt kín dạng khe hở không tiếp xúc. Hoạt động bịt kín đạt được thông qua một lớp khí mỏng được nén chảy giữa các mặt phớt được chế tạo chính xác, tạo ra một rào cản ngăn rò rỉ.

Khí làm kín áp suất cao được phun vào giao diện làm kín thông qua các cổng trong vòng cố định. Khi khí đi vào khe hở giữa các vòng quay và vòng cố định, nó sẽ giãn nở và tạo ra một cấu hình áp suất trên các mặt làm kín. Cấu hình áp suất này tạo ra một lực mở tách các mặt bằng một khe hở nhỏ, thường đo được vài micron.

Sự quay của trục và vòng quay kèm theo tạo ra hiệu ứng thủy động lực học bên trong màng khí. Hiệu ứng này khiến áp suất khí tăng theo hướng xuyên tâm ra ngoài, tạo ra một lớp đệm ổn định, không tiếp xúc giữa các thành phần quay và tĩnh.

Để duy trì khoảng cách bịt kín tối ưu, phớt khí khô dựa vào sự cân bằng giữa lực mở do khí nén tạo ra và lực đóng do lò xo phớt và chênh lệch áp suất trên các mặt phớt. Hệ thống cung cấp khí phớt liên tục cung cấp khí sạch, khô ở áp suất cao hơn một chút so với khí quy trình để đảm bảo bịt kín tích cực và ngăn ngừa ô nhiễm.

Khí rò rỉ từ phớt chính được thu thập trong khoang phớt thứ cấp và được xả an toàn hoặc tái chế trở lại máy nén.

Các loại phớt khí khô

Phớt khí khô có nhiều cấu hình khác nhau để phù hợp với các yêu cầu ứng dụng khác nhau. Ba loại phớt khí khô chính là phớt đơn, phớt đôi và phớt đối diện kép.

Con dấu đơn

Phớt khí khô đơn bao gồm một bộ vòng xoay và vòng cố định. Các phớt này thường được sử dụng trong các ứng dụng có chênh lệch áp suất thấp hơn và điều kiện vận hành ít đòi hỏi hơn. Phớt đơn nhỏ gọn hơn và tiết kiệm chi phí hơn so với các loại phớt khí khô khác.

Khí bịt kín được đưa vào giữa các vòng quay và vòng cố định, tạo ra một lớp màng mỏng ngăn chặn tiếp xúc trực tiếp giữa các bề mặt. Lớp màng này duy trì khoảng cách ổn định, cho phép bịt kín hiệu quả và giảm thiểu hao mòn trên các thành phần.

Con dấu Tandem

Phớt khí khô Tandem có hai bộ vòng xoay và vòng cố định được sắp xếp theo chuỗi. Cấu hình này cung cấp thêm một lớp bảo vệ và dự phòng, giúp phớt tandem phù hợp với các ứng dụng quan trọng hơn hoặc môi trường có chênh lệch áp suất cao hơn.

Trong một sự sắp xếp phớt song song, phớt chính đóng vai trò là thành phần phớt chính, trong khi phớt phụ đóng vai trò là thành phần dự phòng. Nếu phớt chính bị hỏng hoặc bị rò rỉ quá mức, phớt phụ sẽ tiếp quản để duy trì tính toàn vẹn của phớt của hệ thống.

Khí làm kín được cung cấp cho cả phớt chính và phớt phụ, đảm bảo hiệu suất làm kín nhất quán và đáng tin cậy. Phớt nối tiếp mang lại sự an toàn và độ tin cậy cao hơn, vì chúng có thể tiếp tục hoạt động ngay cả khi một bộ phận làm kín bị hỏng.

Con dấu đối diện kép

Phớt khí khô đối diện kép bao gồm hai bộ vòng xoay và vòng cố định được sắp xếp theo cấu hình đối diện. Trong cách sắp xếp này, các mặt bịt kín được đặt lưng vào lưng, với khí bịt kín được cung cấp ở giữa chúng.

Thiết kế đối diện của phớt kép cho phép cân bằng áp suất, giúp giảm thiểu lực dọc trục tác động lên các thành phần phớt.

Dòng khí làm kín trong phớt đối diện kép được quản lý thông qua một loạt các cổng và kênh bên trong vỏ phớt. Điều này đảm bảo phân phối đều khí làm kín và giúp duy trì giao diện làm kín ổn định giữa các thành phần quay và tĩnh.

Phớt đối diện kép cung cấp hiệu quả bịt kín tuyệt vời và có khả năng xử lý chênh lệch áp suất cao hơn so với phớt đơn và phớt đôi. Chúng thường được sử dụng trong các ứng dụng đòi hỏi khắt khe, chẳng hạn như máy nén và máy bơm áp suất cao, nơi hiệu suất bịt kín đáng tin cậy là rất quan trọng.

Ưu điểm của phớt khí khô

Độ tin cậy được cải thiện

Phớt khí khô có độ tin cậy cao hơn đáng kể so với các phương pháp bịt kín truyền thống. Thiết kế không tiếp xúc của phớt khí khô giúp giảm thiểu hao mòn, giảm nguy cơ hỏng hóc và kéo dài tuổi thọ hoạt động của phớt.

Hiệu quả được nâng cao

Phớt khí khô hoạt động với khe hở nhỏ hơn giữa các bộ phận quay và cố định, giúp giảm rò rỉ và cải thiện hiệu quả bịt kín.

Chi phí bảo trì thấp hơn

Bản chất không tiếp xúc của phớt khí khô làm giảm ma sát và mài mòn, giảm thiểu nhu cầu bảo trì thường xuyên và thay thế phụ tùng. Ưu điểm này giúp giảm chi phí bảo trì trong suốt vòng đời của thiết bị, cũng như giảm thời gian ngừng hoạt động liên quan đến các hoạt động bảo trì phớt.

Lợi ích về môi trường

Phớt khí khô cung cấp giải pháp bịt kín sạch hơn và thân thiện với môi trường hơn so với phớt gốc dầu truyền thống. Bằng cách sử dụng khí trơ làm môi trường bịt kín, phớt khí khô loại bỏ nguy cơ rò rỉ dầu và ô nhiễm, giúp giảm thiểu tác động của thiết bị đến môi trường.

Nhược điểm của phớt khí khô

Chi phí ban đầu cao hơn

Công nghệ tiên tiến và sản xuất chính xác cần thiết cho phớt khí khô thường có chi phí ban đầu cao hơn so với các phương pháp phớt truyền thống.

Độ nhạy cảm với chất gây ô nhiễm

Phớt khí khô nhạy cảm hơn với các chất gây ô nhiễm trong khí bịt kín so với phớt truyền thống. Các hạt, chất lỏng hoặc tạp chất khác trong nguồn cung cấp khí có thể làm hỏng bề mặt bịt kín, dẫn đến hỏng sớm.

Phạm vi nhiệt độ hạn chế

Phớt khí khô có phạm vi nhiệt độ hoạt động hạn chế hơn so với một số phương pháp bịt kín truyền thống. Các vật liệu được sử dụng trong phớt khí khô có thể không phù hợp với các ứng dụng nhiệt độ cực cao hoặc cực thấp, hạn chế việc sử dụng chúng trong một số ngành công nghiệp hoặc quy trình nhất định.

Ứng dụng của Phớt khí khô

Máy nén ly tâm

Phớt khí khô được sử dụng rộng rãi trong máy nén ly tâm, đặc biệt là trong ngành dầu khí. Chúng cung cấp khả năng bịt kín đáng tin cậy và hiệu quả cho các ứng dụng áp suất cao, tốc độ cao, đảm bảo hiệu suất máy nén tối ưu và giảm thiểu rò rỉ khí.

Máy móc tuabin

Phớt khí khô được ứng dụng trong nhiều loại máy móc tua bin khác nhau, chẳng hạn như tua bin hơi, tua bin khí và bộ giãn nở. Chúng mang lại hiệu suất bịt kín vượt trội, giảm tổn thất ma sát và cải thiện hiệu quả so với các công nghệ bịt kín truyền thống.

Chế biến hóa dầu

Trong các nhà máy chế biến hóa dầu, phớt khí khô được sử dụng trong máy bơm, máy trộn và các thiết bị quay khác. Chúng giúp duy trì độ tinh khiết của quy trình, ngăn ngừa rò rỉ chất lỏng nguy hiểm hoặc có giá trị và góp phần vào sự an toàn và hiệu quả chung của nhà máy.

Khí công nghiệp

Phớt khí khô được sử dụng trong sản xuất, lưu trữ và xử lý khí công nghiệp, chẳng hạn như hydro, nitơ và oxy. Thiết kế không tiếp xúc và khả năng tương thích với nhiều loại khí khác nhau giúp chúng phù hợp để duy trì tính toàn vẹn và độ tinh khiết của khí trong suốt quá trình.