800机泵相关__API682机械密封冲洗方案.pptx

api682机械密封冲洗方案,炼油作业二部,二一二年五月,api682机械密封冲洗方案,3,密封结构,4,密封原理,机械密封主要是将较易泄漏的轴向密封改为不易泄漏的端面密封。如图所示，当轴转动时，带动了弹簧座、弹簧压板、动环等零件一起转动，由于弹簧力的作用使动环紧紧压在静环上。轴旋转时，动环与轴一起旋转，而静环则固定在座架上静止不动，这样动环与静环相接触的环形密封面阻止了介质的泄漏。,集装式密封-将机械密封、轴套、压盖组合成一个整体。 安装方便，排除了安装不良的影响。,5,机械密封一般有四个密封处：,a、动环与静环之间的密封动密封,b、动环与轴或轴套之间的密封相对静密封,c、静环与静环座之间的密封静密封,d、静环座（压盖）与设备之间的密封静密封,机械密封的主要特点主是密封面为垂直于旋转轴线的端面。,a,b,c,d,机械密封的三大类： a 型:推环密封,多弹簧,hastelloy c弹簧, sic-c,集装式,316ss 轴套、压盖； b 型:波纹管密封,哈氏 c 波纹管, sic-c,集装式,316ss 轴 套、压盖； c 型:波纹管密封, inconel 718 波纹管,sic-c,集装式,辅助密封为柔性石墨,316ss 轴套、压盖；高温用。 输送温度大于等于 250的碳氢化合物（烃类）的泵，应选用金属波纹管机械密封,7,基本构件,（1）动环和静环,材料： 较好的耐磨性，能有减摩作用 良好的导热性，把摩擦热及时传出 孔隙率小，结构紧密，以免介质在压力下有渗透。 动、静环是一对摩擦副，它们的硬度各不相同。,一般动环的硬度比静环的硬度大。动环的材料可用铸铁、硬质合金、高合金钢等，在有腐蚀介质的条件下可用不锈钢或不锈钢表面（端面）堆焊硬质合金、陶瓷等；静环的材料可用铸铁、磷青铜、巴氏合金等，也常用浸渍石墨或填充聚四氟乙烯。,配对方法： 当介质粘度小，润滑性差时，采用金属配各种非金属（因为大多数非金属材料都有自润滑作用）； 当介质粘度较大时，采用金属与金属配对。,8,（2）弹簧加荷装置,（3）辅助密封元件,型式：o形、v形、矩形等,作用：产生压紧力，保持动、静环端而后紧密接触，且是一个缓冲元件，可以补偿轴的跳动及加工误差而引起的摩擦面不贴合。,2019/4/6,9,机械密封的材料端面,s浸呋喃树脂石墨 ：耐酸碱温 、适用温度小于160 c浸铜石墨 :耐高温、适用温度小于400 t浸锑石墨 ：耐高温、适用温度小于450 g反应烧结碳化硅：耐高温、腐蚀、适用温度小于1000 o常压烧结碳化硅 ：耐高温、腐蚀、适用温度小于1000 u镍基硬质合金 ：耐高温、耐酸、适用温度小于400 w钴基硬质合金 ：耐高温、耐碱、适用温度小于400,2019/4/6,10,机械密封的材料弹性元件,8-1cr18ni9ti中等腐蚀、适用温度小于260 6- 00cr17ni14mo2(316l)中等腐蚀、适用温度小于260 1 -hastalloy c强腐蚀、适用温度小于260 5-am350不耐蚀、适用温度小于350 9- inconel718(gh4169)中等腐蚀 、适用温度小于350,2019/4/6,11,机械密封的材料结构件,8-1cr18ni9ti : 3-0cr17ni12mo2(316) : 2-2cr13：线膨胀系数小、不耐腐蚀 1- hastalloy c：耐腐蚀 4- 4j42、4j43：不耐腐蚀、定膨胀合金,2019/4/6,12,机械密封的材料国产橡胶圈,丁腈橡胶，耐油，-40120 乙丙橡胶，耐放射性、耐碱，-50150 氟橡胶，耐油、耐温、耐腐蚀，-18206 硅橡胶，耐寒、耐热，-65230 氯丁橡胶，耐放射性，-40149 氯醇橡胶，耐油、耐氟里昂，-40135,湿密封对冲洗流体的要求 稳定的液膜 良好的润滑性能 封液在密封腔内不会闪蒸或气化 不含污染物和固体颗粒 适当的粘度,机械密封件的要求,为机械密封创造更有利的环境 冲洗以散热 降低液温 改变密封腔压力 清洁工艺流体 控制机械密封的大气侧,提供检测和控制密封泄漏的方法 捕捉和或防止泄漏 检测泄漏 将泄漏引导至适当的收集或处理系统 为密封环境提供除工艺流体之外的液体,冲洗方案的目的,为工艺流体布置管道 引入外部流体 辅助设备 密封冷却器 旋液分离器 封液罐 仪表,实现目标的方法,api 682 2004离心泵、转子泵用轴封系统第 3 版 plan01、02、11、13、14、21、23、31、32、41 plan52、53a、53b、53c、54、 plan62、65、 plan72、74、75、76 机封冲洗方案代号的含义、特点、适用场合。,冲洗方案,方案描述,被输送介质从叶轮后部靠近泵出口的部位的内置冲洗孔口直接进入到密封腔的循环。 应用工况：常温清洁流体，且流体有粘稠或易固化特性（如硫酸和盐酸等）。,采用原因 密封腔散热 卧式泵密封腔排气 降低液体在11方案的暴露管道中冻结或聚合的风险。,01方案单端面自冲洗,方案描述 没有冲洗的密闭密封腔。 应用工况： 大腔或喉部敞开式密封腔。 温度较低的、清洁的、比热较高的流体（如水等）。,采用原因 简单 无需环境控制。,02方案无冲洗的封闭密封腔,方案描述 从泵出口经节流孔板对密封进行冲洗。 默认单密封冲洗方案。 应用工况： 一般应用于清洁液体。 非聚合液体。 中低粘度的洁净流体（如水、轻质油、液化汽等），不适用于高温流体或粘稠流体，与plan52的组合是中低温液化汽密封的典型配置。,采用原因 密封腔散热 卧式泵密封腔排气 增加密封腔压力和液体气化余量。,11方案出口自冲洗（11及组合103台）,方案描述 从密封腔经节流孔板至泵入口的再循环。 立式泵的标准冲洗方案。 应用场合 立式泵。 密封腔压力大于吸入压力。 适当温度液体和适度固体颗粒。 非聚合液体。,采用原因 立式泵的持续密封腔排气。 密封腔散热。,13方案入口自冲洗,14方案出口自冲洗+入口自冲洗 （1台选用）,方案描述 方案14=方案11+方案13， 密封冲洗通过节流孔板从泵出口并再次循环至泵入口。 11方案为密封腔提供冷却流体 13方案排空密封腔中的空气 采用原因 立式泵的持续密封腔排气。 密封腔散热。 增加密封腔压力和液体气化余量。,应用场合 立式泵密封。 适当温度下清洁的非聚合液体。,21方案出口冷却自冲洗（21及其组合33台）,方案描述 被输送高温介质从泵的出口经换热器冷却后再进入到密封腔的循环。 应用工况： 适用于高温状态易汽化，润滑不好的低粘度流体，如锅炉水和大部分碳氢化合物，不适用于粘稠流体。与plan52的组合是中高温液化汽密封的典型配置。,高温工况，通常低于350（177）。 高于180（80）的热水。 清洁的非聚合液体。,采用原因： 密封冷却。 降低液温以增加液体气化余量。 减少结焦。,密封端面产生的热量, 降低密封工作温度。促使密封液循环有以下三种方式: (1) 在系统管路中加小型管道循环泵来完成循环; (2) 利用热虹吸作用形成自然流动循环; (3) 在密封上增加具有泵送效应的旋转零件泵送环, 来完成密封液循环。 第(1) 种循环方式, 外加的小型循环泵涉及到耐压、耐温、密封、防爆等系列问题, 成本投入较大, 一般情况下较少采用。 第(2) 种循环方式, 需要有一定温差才能形成循环, 且循环速度较慢, 在转速较高、发热较大的场合使用, 效果不明显, 一般用于低转速、发热较少场合。 第(3) 种循环方式泵送环, 其固定在机械密封旋转件上, 一同旋转, 作用是将密封腔内的缓冲液体(隔离液体或泵腔内的自冲洗流体) 驱动送出,经过冷却器储罐后送回管路, 满足密封液循环的要求, 与密封本身相比成本很低, 除消耗极少的轴功率外, 不涉及其他问题, 经济实用, 已经在机械密封上较广泛使用。,密封液循环动力？,流体依靠密封腔和储罐的温差进行循环 密封中的高温流体密度较小，依靠热虹吸现象上升到储罐中 储罐中的低温流体密度较大，下降到密封腔中对密封进行冷却,外部管道泵,热虹吸,泵送还,密封液循环动力？,泵送环,泵送环, 其固定在机械密封旋转件上, 一同旋转, 作用是将密封腔内的缓冲液体(隔离液体或泵腔内的自冲洗流体) 驱动送出。,泵送环被用在api方案23、52、53中驱动密封液循环,泵送环两种结构,2.螺旋式泵送环是在旋转套的外表面加工出多头螺纹, 与套在旋转套外面静止件的内表面配合使用, 当泵送环旋转时, 螺纹将带动螺纹槽内介质旋转, 由于惯性作用螺纹槽内介质与螺纹槽产生相对运动, 促使密封液向一侧运动, 使泵送环两侧产生压差，它泵送机理和螺杆泵相似,1.离心式泵送环是在金属环的一侧加工出液槽(或孔) ( 见图5) , 利用泵送环高速旋转时产生的离心力将出液槽(或孔) 内的密封液甩出, 使泵送环外侧的密封液形成一定的压力,工作状况类似离心泵。,23方案带泵送环的内部冲洗（23及组合49台）,方案描述 密封腔内的介质通过机械密封特殊结构的泵送环经换热器冷却后再返回到密封腔的循环（俗称小循环）。 密封腔需要小间隙的喉部衬套以隔绝工艺流体。 应用工况：锅炉供水和大部分碳氢化合物，热水工况的标准冲洗方案。 本方案同plan21相比，换热器负荷小。,应用场合 高温工况，热烃。 高于180（80）的锅炉给水和热水。 清洁的非聚合液体。,采用原因 低冷却器负载下高效的密封冷却。 增加气化余量。 提高水的润滑特性。,23方案带泵送环的内部冲洗,方案描述 被输送介质从泵出口经旋液分离器作用后，清洁的流体进入到密封腔的循环，同时，固体颗粒部分进入到泵入口管线。 应用工况：包含固体颗粒的低粘度介质且颗粒比重等于或大于介质比重2倍。 不干净或被污染的液体，含有砂子或管渣的水。 非聚合液体。 本方案不适用于泥浆或渣浆等固体颗粒浓度高的流体。,31方案带悬液分离器的自冲洗,方案描述 从外部清洁源对密封进行冲洗的循环。 应用工况： 一般用于含有固体颗粒或杂质的流体，或高温、粘稠等流体，以改善密封工作环境，延长密封寿命。与plan62的组合是高温重油的典型配置。 （冲洗液要与流体相适应并且不影响流体性质）,采用原因 密封腔散热 从密封腔去除固体颗粒。 增加密封腔压力和液体气化余量。,32方案外冲洗（32及其组合24台）,高温油泵机械密封32+53a,预防性维护 使用喉部衬套尺寸去保持压力或维持流速。 为了增加流体气化余量，应调节注入压力比密封介质高0.05-0.1mpa。 注入流体必须与工艺流体兼容，避免其污染工艺流体；还要防止注入的流体在高温下气化。,32方案,方案描述 被输送介质从泵出口经旋液分离器作用后，清洁的流体通过换热器后再进入密封腔的循环，同时，固体颗粒部分进入到泵入口管线。 应用工况：包含固体颗粒的高温低粘度介质，且颗粒比重等于或大于介质比重2倍。 与plan31一样不适用于渣浆及泥浆等高固体含量的流体。,采用原因 密封件冷却。 从冲洗液和密封腔去除固体颗粒。,41方案带悬液分离器、换热器的自冲洗,52缓冲液 53、54隔离液选用,52缓冲液缓冲、润滑作用 缓冲液常用乙二醇 53、54隔离液工艺流体与大气分离 隔离液有以下三种： 甲醇，用于深冷低温泵，一般都是-30度以下。 普通的化工流程泵，一般用tsa32或tsa46做隔离液。 丙烯泵，用煤油做隔离液,隔离液的选用标准： 储藏、操作、使用安全可靠 在室温下，性能稳定 不易挥发、非有毒物质 不易燃烧 高于常压时，不易起泡 干净且有较好的润滑性 与工艺流体有互容性 与密封材料相一致 有好的传热性能 在低温下，有好的流动性 对气体有较低的溶解性 当地容易获得 成本低,52方案带无压密封罐的串联式密封（74台）,方案描述 外部储液罐为串联密封的外侧密封提供缓冲液，缓冲液由密封腔内泵送效应环提供循环动力；缓冲液压力低于密封腔内流体压力，储液罐对泄漏出的介质收集（或收集后排放至收集系统）。 通过检测储液罐缓冲液的液位或压力变化, 可以得知前级密封是否有大量泄漏, 从而知晓主密封的工作情况。 典型应用工况：常用于烯烃类化工介质泵上。液化气、轻烃等易燃易爆流体。使用时与plan11、13、21、23等自冲洗方案配套使用。,采用原因 外侧密封作为主密封的安全后备。 零至极低的工艺介质排放。 不允许工艺介质污染。,52方案,应用场合 与无压双密封（串联）一起使用。 高饱和蒸汽压液体，轻烃。 危险或有毒流体。 导热流体。,预防性维护 管道回路必须自行排气至接近大气压力的气体回收/火炬系统。 工艺流体蒸气压力通常大于封液罐压力。 缓冲液体必须与工艺泄漏液体兼容。 上升的排气压力指示主密封泄漏。 封液罐位计指示外密封泄漏。,53方案,api方案53为双端面密封方案，用高于介质压力的隔离液储罐为主密封和外侧辅助密封提供液体循环, 隔离液的循环由泵送环驱动。 api方案53细分为53a、53b、53c三种结构。 (1) 53a的隔离液直接由氮气加压, 用于压力低于2mpa的工况, 储液罐为压力罐; (2) 53b的隔离液由氮气通过气囊蓄能器间接加压, 隔离液由换热器冷却, 用于压力高于2mpa的工况, 储液罐为换热器; (3) 53c的隔离液由介质通过活塞式蓄能器升压后间接加压, 用于介质压力有较大波动工况, 储液罐为活塞式蓄能器。 在实际应用中通过检测储液罐内隔离液的液位或压力变化和观察外侧密封的泄漏情况来分析前级密封的工作状况。,2019/4/6,38,plan53a,b,c,2019/4/6,39,plan53a,b,c,53a方案带有压密封液的双端面密封（17台）,方案描述 外部加压的储液罐为串联（或双端面）密封的密封腔提供隔离液，隔离液由密封腔内泵送效应环提供循环动力。隔离液的压力高于被输送介质压力。 用可控差压调节器调节外来压力源，控制隔离液压力（外部密封腔）高于内密封腔0.15-0.2mpa。 典型应用工况：易燃易爆有毒或不允许泄漏至大气中的流体，如含硫化氢的汽油（或液化气等）。 （隔离液与流体要相适应并且不影响流体性质）。,采用原因 隔离工艺流体。 工艺流体零排放。,应用场合 与加压双封一起使用。 高饱和蒸汽压液体，轻烃。 危险或有毒液体。 导热流体 不干净、研磨性或聚合液体。 混合器或搅拌器。 真空工况。,预防性维护 管道回路必须能够在封液罐最高处自排气。 始终对封液罐加压，最大充气压力为150 - 200 psi（10 - 14 bar） 隔离液必须与工艺流体兼容。 封液罐液位计指示内侧和外侧密封泄漏。,53a方案,plan 32+53a,方案特点： 1、封液压力高于介质压力，保证高温工艺介质零逸出； 2、储液罐配置液位及压力报警开关，可实时监控机封运转情况，提高了安全等级； 3、机封为串联波纹管密封，在一级密封失效时二级密封实现主密封功能，提高设备运行安全等级。,53b方案强制循环密封液的双端面密封（17台）,方案描述 通过气囊式蓄能器储存隔离液并提供稳定压力（高于流体压力），单独的换热器布置使维护更方便，换热更充分，隔离液由密封腔内泵送效应环提供循环动力。 典型应用工况：易燃易爆有毒或不允许泄漏至大气中的流体，如含硫化氢的汽油（或液化气等）。 （隔离液与流体要相适应并且不影响流体性质）,采用原因 隔离工艺液体。 工艺流体零排放。 压力高于53a方案。,53b方案,预防性维护 在起动之前必须对管道回路进行充分排气。 必须始终对蓄能器加压，通常通过充气进行。 隔离液必须与工艺介质兼容。 定期监控隔离液压力 当压力下降时手动加液。,应用场合 与加压双封一起使用。 高饱和蒸汽压液体，轻烃。 危险或有毒液体。 导热流体 不干净、研磨性或聚合液体。,53b方案,53c方案带活塞式蓄能器的双端面密封（1台）,方案描述 增压罐通过活塞压力传递原理为隔离液提供高于流体的稳定压力并且储存隔离液， 隔离液由密封腔内泵送效应环提供循环动力。 典型应用工况：易燃易爆有毒或不允许泄漏至大气中的流体，如含硫化氢的汽油（或液化气等）。 （隔离液与流体要相适应并且不影响流体性质）。,采用原因 隔离工艺流体。 工艺流体零排放。 压力高于53a方案。 系统压力的动态跟踪。,应用场合 与加压双封一起使用。 高饱和蒸汽压液体，轻烃。 危险或有毒液体。 导热流体。,预防性维护 在起动之前必须对管道回路进行充分排气。 信号管线必须能够承受工艺介质污染而不堵塞。 隔离液必须与工艺介质兼容。 液位计指示内侧和外侧密封泄漏。,53c方案,方案描述 通过单独的液压系统为串联（或双端面）密封的密封腔提供隔离液，隔离液由液压系统的循环泵提供循环动力。隔离液的压力高于被输送介质压力。 典型应用工况：易燃易爆有毒或不允许泄漏至大气中的流体，如含硫化氢的汽油（或液化气等）。 （隔离液与流体要相适应并且不影响流