密封系统整理.pdf

系系系系 统统统统 方方方方 案案案案 整整整整 理理理理 总总总总 结结结结 约翰克兰闫明 于 2007 年 一、系统概述 一、系统概述 机械密封辅助系统应用：为保证机械密封正常使用、选用正确的密封辅助系统、增加如冲洗、循环、抗温、抗压、排渣、节流、润滑、防结晶、防介质泄漏等功能，改善机械密封的工作环境，从而保证机械密封的正常运行。系统分类：系统介质冲洗 PLAN 01、11、13、14、21、22、23、31、41；外流体冲洗 PLAN 32、54；62 缓冲液（气）循环系统 PLAN 52，72；隔离液（气）循环系统 PLAN 53A、53B、53C、54，74；收集与排放系统 65，75，76。二、系统方案总结 二、系统方案总结 Plan01：Plan01：1、概述：1、概述：从泵的出口引出介质至密封的内部循环。2、循环：2、循环：出口压力大于密封腔压力，靠压差形成循环；3、冷却：3、冷却：无冷却过程，应用于温度不高的环境；4、介质：4、介质：泵送介质；5、应用：5、应用：只能是适用干净、温度不高的介质。调整流量需要拆泵。不推荐用于立式泵，需保证充足的流量。6、检查：6、检查：无法检查 7、排气：灌泵的时候液位自然上升排出气体至出口。Plan02 Plan02 -1-环的封死的密封腔，机械密封里没有冲洗。1、概述：1、概述：无冲洗液循系系系系 统统统统 方方方方 案案案案 整整整整 理理理理 总总总总 结结结结 约翰克兰闫明 于 2007 年 2、循环：2、循环：无循环；-2-；油，粘度大、含杂质、温度高的介质3、冷却：3、冷却：无冷却，用于温度不高的工况4、介质：4、介质：密封腔内介质为泵送介质；5、应用：5、应用：适合用于类似于高温渣。常用于高温性能好排气：腔体设计成锥形腔体利于排气，灌泵时液位上升气体自然从出口排出。Plan11 Plan11 用在于控制冲洗量、调整密封腔压力；应用于温度不高的环境；单封设计的方案，只适用于干净，含磨石性颗粒少的工矿的密封，如高温波纹管密封。6、1、概述：1、概述：从泵出口引出，经孔板至密封，冲洗密封端面后进入泵腔。用来增加密封腔内压力，带走密封端面附近温度及杂质。密封腔内压力升高对控制轻烃类介质的汽化有好的作用。2、循环：2、循环：靠泵出口和密封腔的压差循环。孔板的作3、冷却：3、冷却：无冷却过程，4、介质：4、介质：泵送介质；、应用：5、应用：5针对。也可用于 52 方案易出现的问题，注意孔板前后温差，温差大则需要清理孔板，当然真计算孔板尺寸和喉部衬套的结构尺寸，以保证足够的冲洗量和精确控制密封腔压。Plan13 的6、排气：、排气：靠压差将密封腔内气体送至出口。7、检查：孔板堵塞是容内密封。介质温度较低的除外。优点：优点：应用范围广、简单实用。缺点：缺点：温度高（没有冷却环节）、含杂质（易堵塞孔板）、扬程太高（孔板尺寸太小，容易堵塞）的情况下不适用。消耗功率大（部分泵送介质在出口入口间循环，占用了部分功率）。需要认力 系系系系 统统统统 方方方方 案案案案 整整整整 理理理理 总总总总 结结结结 约翰克兰闫明 于 2007 年 1、概述：1、概述：从密封腔引出，经过孔板至泵进口；能有效降低密封腔内压力，密封腔内压力过高会影响密封的使用效果。2、循环：2、循环：靠密封腔和泵入口的压差循环；3、冷却：3、冷却：无冷却，用于温度不高的环境；4、介质：4、介质：泵送介质；5、应用：5、应用：用在干净，含磨石性颗粒少的工矿。只用在泵腔不带喉部衬套的立式泵（密封腔压力泵出口压力）。6、优点：6、优点：因为不存在喉部衬套，颗粒易于沉淀到叶轮的方向，所以处理含有磨石性颗粒的工矿 13 方案略好于 11 方案。较高的密封腔压力可抑制它的汽化。7、缺点：8、典型应用工况：7、缺点：8、典型应用工况：立式泵，与 11、21 等配合使用。9、排气：10、检查：孔板堵塞是常出现的问题，注意孔板前后温差，若温差大，则需清理孔板。当然介质温度较低的除外。*11、13、14 方案不利于提高泵效率。部分泵送介质由出口进入密封腔和泵入口。Plan14 1、概述：Plan14 1、概述：11+13=14 用于易汽化的立式泵时要控制密封腔内压力，避免密封腔内压力过低容易是介质汽化造成干摩擦。控制密封压力及流量关键在于根据出入口压差控制孔板数量及大小。2、循环：2、循环：靠密封腔和泵入口、泵出口的压差循环。3、冷却：3、冷却：无冷却；5、介质：5、介质：泵送介质；6、应用：6、应用：最常用在立式泵。7、检查：容易出现的问题是孔板堵塞，注意各孔板前后温差，没有温差有可能是堵了，介质温度较低的情况除外。8、排气：Plan21 Plan21 -3-系系系系 统统统统 方方方方 案案案案 整整整整 理理理理 总总总总 结结结结 约翰克兰闫明 于 2007 年 1、概述：1、概述：11 方案加换热器就是 21 方案。开环冲洗方案，从泵出口引出，经孔板和冷却器至密封，冲洗密封端面后进入泵腔。2、循环：2、循环：靠泵出口和密封腔之间的压差形成循环，通过孔板限制流量和增加密封腔压力；3、冷却：3、冷却：通过换热器冷却；4、介质：4、介质：泵送介质；5、应用：5、应用：用于单封或是 52 方案的内密封。可以不带孔板，但要求出口压力和密封腔压力压差不高于 3 公斤，否则流速过快达不到换热的目的。682 标准要求孔板的孔径不能小于 3 毫米，否则介质内的颗粒容易把孔板堵塞。优点：优点：可适用于温度较高的工况。缺点：缺点：不适用于扬程过高的泵，能量消耗比较大。若使用水冷的换热器，换热器负荷较大，存在管路堵塞的隐患。典型应用工况：典型应用工况：在北方，采用风冷的换热器，使用效果良好。Plan22 Plan22 1、概述：1、概述：21 方案加外置过滤器。从泵出口引入介质进密封进行冲洗。中间带换热器、外置过滤器、孔板，也可以带温度表。2、循环：2、循环：靠泵出口和密封腔之间的压差形成循环，通过孔板限制流量；3、冷却：3、冷却：通过换热器冷却；4、介质：4、介质：泵送介质；5、应用：5、应用：用于单封或是 52 方案的内密封。可以不带孔板，但要求出口压力和密封腔压力压差不高于 3 公斤，否则流速过快达不到换热的目的。优点：优点：适合温度高、含偶然杂质的工况。-4-系系系系 统统统统 方方方方 案案案案 整整整整 理理理理 总总总总 结结结结 约翰克兰闫明 于 2007 年 缺点：缺点：外置过滤器对过虑的杂质颗粒大小有要求，且容易堵塞，所以不首先推荐客户使用。石化行业的颗粒一般是碳颗粒，比重一般在 0.40.5 之间。有的和泵送介质一样轻，有的比泵送介质轻，所以旋液分离器分离不出来。能够被分离出来的，通常是刚开车阶段碳渣、泥土等杂质。PlanPlan23 1、概述：1、概述：闭环冲洗方案，循环液通过一泵效环从密封腔引出，经冷却器返回密封腔。2、循环：2、循环：热虹吸和泵效环；3、冷却：3、冷却：通过换热器冷却；4、介质：4、介质：泵送介质；6、应用：6、应用：用于高温工况，通过冷却密封腔的小部分的循环流体来使冷却器的热负荷降至最低，可以用于高温锅炉给水泵和接近沸点的高温液体。用于单封。若是介质内有杂质，可以考虑加一个磁性过虑器，效果会比较好。在泵启动和备用时，要防止过热。最好在密封腔底部安装喉部衬套用来隔离从叶轮传出的热量 优点：优点：节能、降温效率高，能有效抑制汽化现象的产生，适用与烃类易挥发、闪蒸的介质和80 度以上的高温水介质。（水在 80 度以上几乎不存在润滑作用）缺点：缺点：需要喉部衬套的配合，温度较低的情况下会出现粘滞、不流动的介质不易选用。典型应用工况：典型应用工况：锅炉给水泵、PlanPlan31 1、概述：1、概述：冲洗液从泵出口流出，通过旋液分离器，使干净流体进入密封腔，带有颗粒的流-5-系系系系 统统统统 方方方方 案案案案 整整整整 理理理理 总总总总 结结结结 约翰克兰闫明 于 2007 年 体返回到泵入口处形成封闭循环。2、循环：2、循环：压差；3、冷却：3、冷却：无冷却；4、介质：4、介质：泵送介质；5、应用：5、应用：仅适用于含杂质，且杂质比重是介质比重 2 倍以上的固体颗粒较多的工况。若是介质非常脏或是泥浆类的，该方案不足以应付，应采用 32、53、54 等方案。6、缺点：6、缺点：扬程太高的泵不适用。建议配合喉部衬套适用。7、典型应用工况：7、典型应用工况：乌兰管线。PlanPlan32 来源进行冲洗；1、概述：1、概述：单密封通过外部2、循环：2、循环：外部压力源3、冷却：3、冷却：无冷却；4、报警：4、报警：无报警；5、介质：5、介质：外供介质；6、应用：6、应用：很脏、不允许泄漏的工况。选择合适的密封冲洗源，以减少冲洗流体的汽化，同时需要避免冲洗流体被污染。如有必要的话，在密封腔底部安装喉部衬套来控制冲洗压力。优点：优点：通过和喉部衬套的配合，在密封腔内形成大于泵腔内的压力，降温、润滑、杜绝杂质即使停车，外部冲洗也不能停。能量喉部衬套。型应用工况：型应用工况：泥浆、非常脏的介质。PlanPlan41 对密封的破坏。缺点：缺点：外供冲洗液必须与介质相容，不破坏介质组份。成本高、产品有降解的可能性。必须配合典典 -6-系系系系 统统统统 方方方方 案案案案 整整整整 理理理理 总总总总 结结结结 约翰克兰闫明 于 2007 年 1、概述：1、概述：从泵出口引出，经旋液分离器，清洁液自上部流出，经冷却器进入密封腔；含有颗粒的液体从下部流出，返回泵进口。2、循环：2、循环：压差；3、冷却：3、冷却：换热器；4、介质：4、介质：泵送介质；5、应用：5、应用：可用于温度较高、所含杂质比重是介质比重 2 倍以上的固体颗粒较多的工况。若是介质非常脏或是泥浆类的，该方案不足以应付，应采用 32、53、54 等方案。缺点：缺点：扬程太高的泵不适用。建议配合喉部衬套适用。典型应用工况：典型应用工况：高温水中出去管渣和砂子。Plan52 Plan52 1、概述：1、概述：常压罐为密封提供封液，封液在密封腔和封液罐内循环为密封端面提供冷却和润滑。储液罐支持高、低液位报警、高压报警和排泄单元。2、循环：2、循环：封液通过密封的泵效环和热虹吸两种方式循环；3、冷却：3、冷却：封液罐内经过盘管的工业用水给封液降温；4、报警：4、报警：外密封泄漏时，罐内液面下降，低液位报警单元工作；内密封泄漏时，泵腔压力进入封液罐，液位升高，高液位报警单元开始工作；排泄口的孔板使罐内压力增加，当压力升高到一定程度压力报警单元开始工作；5、介质：5、介质：外供介质；6、应用：6、应用：用于不允许泄漏的不带压双封。不推荐应用于腐蚀、较脏、有聚合可能的介质。-7-系系系系 统统统统 方方方方 案案案案 整整整整 理理理理 总总总总 结结结结 约翰克兰闫明 于 2007 年 7、排泄7、排泄：当内密封泄漏的时，外密封和储液罐共同承担泵腔过来的压力，通过孔板向储液罐上方排泄口排泄介质。孔板后面安装单向阀，防止排泄管路里的压力反串进入封液罐。8、备注8、备注：外密封润滑降温由外供封液完成，内密封润滑则依赖于泵送介质；52 系统一般是用于串连双封；排泄通路上的阀门处于常开状态，气体及泄漏的介质可以通过它排泄到火炬。缺点：缺点：不适用于脏、易聚合的介质。介质有以液态形式泄漏到封液罐污染封液和以气态形式通过封液罐逃逸到放空系统的可能。备注：备注：如果介质具有腐蚀性，当密封泄漏后，拆检系统的时候需要格外小心，因为封液可能已经被介质污染。*53A/B/C 方案中均无排泄通道，密封内产生的气体有进入泵送介质的可能。Plan53A Plan53A 1、概述：1、概述：带压储液罐为密封提供封液，封液在密封腔和封液罐内循环为密封端面提供冷却和润滑。封液压力来自外部氮气压力施加在封液上。2、循环：2、循环：封液通过密封的泵效环和热虹吸两种方式循环；3、冷却：3、冷却：封液罐内经过盘管的工业用水给封液降温；4、报警：4、报警：低液位、低压报警。内密封失效，罐内压力向介质侧泄漏，液位降低，低液位和低压报警单元工作；外密封失效，罐内压力向大气侧泄漏，液位降低，低液位和低压报警单元工作。5、介质：5、介质：外供介质；6、应用：6、应用：适用于封液压力不高的情况，氮气压力直接施加在封液上，API 682 限制了氮气的最大压力为 10barg，约翰克兰建议只要隔离液温度小于 120 度，最大氮气压力 21barg；一般用于密封排列方式 3 背对背的带压双封；内外密封的润滑冷却都依赖隔离液完成。优点：优点：可以应用在较脏、有聚合可能、腐蚀等苛刻的工况。缺点：缺点：始终有部分封液向泵送介质内泄漏。Plan53BPlan53B 隔离液循环系统 -8-系系系系 统统统统 方方方方 案案案案 整整整整 理理理理 总总总总 结结结结 约翰克兰闫明 于 2007 年 1、概述：1、概述：带压储液罐为密封提供封液，封液在密封腔和封液罐内循环为密封端面提供冷却和润滑。封液压力来自储液罐内氮气囊。气囊消除了氮气和阻隔液的接触。2、循环：2、循环：封液通过密封的泵效环和热虹吸两种方式循环；3、冷却：3、冷却：封液罐内经过盘管的工业用水给封液降温；4、报警：4、报警：低液位、低压报警。内密封失效，罐内压力向介质侧泄漏，液位降低，低液位和低压报警单元工作；外密封失效，罐内压力向大气侧泄漏，液位降低，低液位和低压报警单元工作。5、介质：5、介质：外供介质；6、应用：6、应用：允许高压力。对于容易汽化、有颗粒的介质，可考虑用面对面的双封，配套 53b系统。优点：优点：可以应用在较脏、有聚合可能、腐蚀等苛刻的工况。缺点：缺点：始终有部分封液向泵送介质内泄漏。Plan53CPlan53C 隔离液平衡系统，有一个活塞平衡器 允许高压应用，1、概述：1、概述：带压储液罐为密封提供封液，封液在密封腔和封液罐内循环为密封端面提供冷却和润滑。活塞为密封提供持续的压差(1.1:1)。活塞缸避免隔离液与氮气的接触。2、循环：2、循环：封液通过密封的泵效环和热虹吸两种方式循环；3、冷却：3、冷却：封液罐内经过盘管的工业用水给封液降温；4、报警：4、报警：？5、介质：5、介质：外供介质；6、应用：6、应用：用在介质、封液压力波动比较频繁的情况下，封液罐里有活塞，上下运动。允许-9-系系系系 统统统统 方方方方 案案案案 整整整整 理理理理 总总总总 结结结结 约翰克兰闫明 于 2007 年 高压应用。通常用于串联双封。这种结构不可靠，活塞故障可能性较大。优点：优点：可以应用在较脏、有聚合可能、腐蚀等苛刻的工况。应用于压力波动较大的环境。缺点：缺点：始终有部分封液向泵送介质内泄漏。52、53 的罐通常是用 316 对 316 的。材料的选择：0：盘管采用 304，壳体采用碳钢，通常用于换热器，价格低廉。1：盘管采用 316，壳体采用碳钢，符合 682 标准；2：盘管采用双向钢，壳体采用碳钢，通常用于介质含氯离子的。价格高；3：304 对 304：4：316 对 304：5：316 对 316 1 美制加仑3.875 升 Plan54 Plan54 -10-系系系系 统统统统 方方方方 案案案案 整整整整 理理理理 总总总总 结结结结 约翰克兰闫明 于 2007 年 概述：概述：通常用于带压双封，外部隔离液系统对带压双封的外密封提供带压隔离液，在正常操作情况下，通过外部的泵或压力系统维持循环，循环隔离液的压力高于被密封介质的压力。Plan62 Plan62 采用外供液体进行急冷，以防固体在大气侧积聚。典型的用法是配合采用一个小间隙的节流衬套。Plan65 Plan65 1、概述：用于单封的排泄收集、报警系统。2、工作原理1、概述：用于单封的排泄收集、报警系统。2、工作原理：密封排泄口排出的介质经过孔板憋压，使收集罐内的液位上升，上升到一定程度，高液位报警单元开始工作。3、典型应用工况：3、典型应用工况：乌兰管线。Plan72 Plan72 -11-系系系系 统统统统 方方方方 案案案案 整整整整 理理理理 总总总总 结结结结 约翰克兰闫明 于 2007 年 Plan74 Plan74 Plan75 Plan75 -12-系系系系 统统统统 方方方方 案案案案 整整整整 理理理理 总总总总 结结结结 约翰克兰闫明 于 2007 年 Plan76 -13-系系系系 统统统统 方方方方 案案案案 整整整整 理理理理 总总总总 结结结结 约翰克兰闫明 于 2007 年 系系系系 统统统统 方方方方 案案案案 整整整整 理理理理 总总总总 结结结结 约翰克兰闫明 于 2007 年 -14-14-