机械密封和密封借鉴分享.docx

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机械密封和密封借鉴分享

API标准——API是美国石油协会（AmericanPetroleumInstitute）的英文缩写。

API建于1919年，是美国第一家国家级的商业协会，也是全世界范围内最早、最成功的制定标准的商会之一。

API会标是美国石油学会的学会产品标志，始于1924年，目的是为了鉴定生产的设备、材料，并提供能符合API质量体系和产品标准的生产企业。

该标志经美国注册登记，未经许可任何人不得使用。

API的一项重要任务，就是负责石油和天然气工业用设备的标准化工作，以确保该工业界所用设备的安全、可靠和互换性。

制定协调标准是API最早和最成功的项目之一，自1924年发布第1个标准开始，API现在已发布了500个标准。

API是ANSI认可的标准制定机构，其标准制定遵循ANSI的协调和制定程序准则，API还与ASTM联合制定和出版标准，此外，API积极参加适合全球工业的ISO标准的制定工作，是ISO/TC671SC9井口设备和管线阀门的秘书处。

API标准经常被认为是“安全和可靠性”的同义词。

API682标准——针对机械密封和密封供应系统的，一直以来被广泛应用，同时还在工业应用范围以外被引用。

新版API682标准的编写者指出，新标准从来没有考虑工业外的应用范围，并明确了API682标准适用范围，这些标准仅适用于泵机的密封系统，而不适用于搅拌机或压缩机。

而且此标准适用于石油天然气以及（石油）化工行业，而不适用于供水或者食品行业。

API682规范的目标在于确保密封系统能够连续运行至少三年的时间、提高运行可靠性并简化维护流程。

机械密封件的要求

一般分为两个部分：

液封（本期重点解析）和气封（即干气密封，后期会专门总结再推送给大家）

液封是专为密封液体而设计的机械密封件。

实际上，密封端面之间的液膜非常小-相当于百万分之二十英寸或半微米。

该液膜有助于隔离和润滑密封端面。

当考虑到密封件能够承受的压力、温度和速度时，我们就会明白这是一项令人难以置信的技术成就。

只有当我们拥有优质液膜时，这才会成为可能。

如何才能成为优质液膜？

1.液体在操作条件下必须稳定且不会崩溃

2.液体必须是性能较好的润滑剂

3.液体在密封腔内必须保持液态，并且不会发生闪蒸或蒸发

4.液体应比较干净，不含污染物或固体颗粒

5.液体应当具备中等粘度

机械密封件的冲洗方案目的

向双或单密封的高压侧部位直接注入液体称“冲洗”。

一般泵均应进行冲洗，尤其是轻烃泵更应如此。

1.冲洗以散热。

必须控制液封产生的热量。

这可以通过用液体冲洗密封腔以带走热量并控制温度上升而实现。

2.降低液温。

在某些情况下，液温过高以致影响了密封性能。

在此类情况下，必须降低温度以提高液体的性能。

3.改变密封腔压力。

在某些情况下，需要增加或降低密封腔压力以提高性能。

这可以通过抑制蒸发或减少密封件的热负荷实现。

4.清洁工艺液体。

如果工艺液体包含不适当的固体颗粒或污染物，则需要清洁密封腔内的液体。

在极端的情况下，可能还需要从密封系统外部提供清洁的液体。

5.控制密封件的大气侧。

由于工艺液体与大气接触，因此它们可能会变干、结晶或结焦。

防止与大气相互作用，以免对密封性能产生不利影响，这一点非常重要。

机封冲洗方案分类

◆单端面密封（SingleSeals）

PLAN01（单端面自冲洗）

PLAN02（夹套冷却伴热）

PLAN11（自冲洗）

PLAN13（反向冲洗）

PLAN14（正反向冲洗）

PLAN21（带冷却的自冲洗）

PLAN23（带循环套的内部冲洗）

PLAN31（带悬液分离器的自冲洗）

PLAN32（外冲洗）

PLAN41（带悬液分离器、换热器的自冲洗）

◆双端面密封（DualSeals）

PLAN52（带无压缓冲罐的串联式密封）

PLAN53A（带有压密封液的双端面密封）

PLAN53B（强制循环密封液的双端面密封）

PLAN53C（带增压罐的双端面密封）

PLAN54（采用外引密封液的双端面密封）

◆冷却密封（QuenchSeals）

PLAN62（外冲洗或急冷防止密封面堆积固体颗粒）

PLAN65（带浮子液位开关测量密封泄露量）

◆气体密封（GasSeals）

PLAN72（采用隔离氮气用于易挥发介质的串联式干气密封）

PLAN74（双端面干气密封）

PLAN75（用于不易挥发介质的串联式干气密封）

PLAN76（采用外引密封气的串联式干气密封）

各个方案详细图解如下

PLAN01（单端面自冲洗）

方案描述：

从泵的出口引出至密封的内部循环，操作类似PLAN11，防止PLAN11外露管的冻结和流体结晶堵塞的危险。

采用原因：

密封腔冷却；密封腔的排气。

应用场合：

清洁常温流体，且被输送流体非常粘稠或容易固化的情况下；多用于单端面密封，很少用于双端面密封。

维护：

冲洗不能直接冲洗密封面；必须保证充足的循环量；机封冷却不能过度。

PLAN02（夹套冷却伴热）

方案描述：

无冲洗液循环的封闭密封腔。

应用场合：

常温运转下的大孔、开口密封腔；高温运转下的冷却套密封腔；

清洁流体；干式密封的直立、顶入式混和器、搅拌器；

PLAN11（自冲洗）

方案描述：

从泵出口处经过限流孔板进行机械密封冲洗，单端面机械密封冲洗方案。

采用原因：

密封腔的冷却，卧式密封腔的排气，增加密封腔的压力和流体汽化临界空间。

应用场合：

通常用于清洁非聚合流体；一般工况设备的最常用冲洗方案。

PLAN13（反向冲洗）

方案描述：

从密封腔，通过限流孔板到泵的进口的二次循环，立式泵的标准冲洗方案。

采用原因：

立式泵密封腔的不间断排气，密封腔除热。

应用场合：

立式泵，密封腔压力大于进口压力，混有中等大小的固体的常温流体，非聚合流体。

PLAN14（正反向冲洗）

方案描述：

从泵的出口冲洗机封，再循环到带限流孔板的泵进口，方案11和13的结合。

采用原因：

立式泵机封腔的连续排气，密封腔除热，增加密封腔的压力和流体汽化的临界空间。

应用场合：

立式泵，常温、清洁非聚合流体。

PLAN21（带冷却的自冲洗）

方案描述：

从泵出口经限流孔板和冷却器冲洗机封，方案11加冷却器，增加了除热能力。

采用原因：

机封冷却，降低流体温度，减少焦化。

应用场合：

高温，低于350°F（177°C）高于180°F（80°C）热水清洁、非聚合物。

PLAN23（带循环套的内部冲洗）

方案描述：

经密封腔内的输液环，通过冷却器回到密封腔冲洗机封的循环过程，热水条件下的标准冲洗方案。

采用原因：

仅通过冷却小部分液体，冷却器低负荷下的机封高效冷却，增加流体的汽化临界范围，改善水的润滑力。

应用场合：

高温条件下，热碳氢化合物，高于180°F（80°C）锅炉给水和热水，清洁、非聚合流体。

PLAN31（带悬液分离器的自冲洗）

方案描述：

从泵出口经过旋液分离器，清洁液体冲洗机封，分离的固体被送入泵进口。

采用原因：

机封腔除热，从冲洗和密封腔中除去固体。

应用场合：

带砂或管道渣子脏的或被污染的流体或水，非聚合流体。

PLAN32（外冲洗）

方案描述：

用外部清洁源头冲洗机封，应慎重选择冲洗液来源，消除注入液体蒸发，或被泵送液体污染。

采用原因：

密封腔除热，从密封腔内除去工艺流体或固体，增加密封腔压力和流体汽化临界范围。

应用场合：

脏的或被污染的流体、纸浆，高温条件，聚合物或氧化流体。

PLAN41（带悬液分离器、换热器的自冲洗）

方案描述：

从泵出口经旋流器把清洁液体输送冷却器冲洗机封，固体送入泵进口，方案21和31的组合。

采用原因：

密封冷却，冲洗和密封腔的固体移除。

应用场合：

高温条件，低于355°F（177°C）锅炉给水和热水，带砂或管道渣子的脏的或被污染的流体和水，非聚合流体。

PLAN52（带无压缓冲罐的串联式密封）

方案描述：

外部储液罐为配置外侧密封提供缓冲液，正常操作时，由内部输液环保持循环，储液罐连续排放蒸汽至蒸汽回收系统，并保持比密封腔压力小。

采用原因：

外置机械密封是主机封，没有或很少的工艺排放物，不允许工艺过程污染。

应用场合：

应用于双端面非承压密封（串联），高蒸汽压流体，轻质烃，危险/有毒流体，传热流体。

PLAN53A（带有压密封液的双端面密封）

方案描述：

外设加压隔离液储罐提供清洁液体给密封腔，循环由内部输液环完成。

隔离液储罐的压力大于被密封工艺液体压力。

采用原因：

隔离工艺流体，零工艺流体排放。

应用场合：

应用于双端面承压密封（双重），高蒸汽压流体，轻质烃，危险/有毒流体，传热流体，脏、腐蚀和聚合流体。

PLAN53B（强制循环密封液的双端面密封）

方案描述：

由外部管道系统为加压双端面密封装置的外侧密封提供液体，预先加了压的气囊蓄压器提供压力给循环系统，流动由内部输液环来保持，循环系统中的热量由空气冷却或水冷却热交换器除去。

采用原因：

分离工艺流体，零流程排放，比53A方案压力高。

应用场合：

应用于双端面承压密封（双重），高蒸汽压流体，轻质烃，危险/有毒流体，传热流体，脏、腐蚀和聚合流体。

PLAN53C（带增压罐的双端面密封）

方案描述：

由外部管道系统为加压双断面密封装置的外侧密封提供隔离液，从密封腔到活塞蓄压器的参比管线提供压力给循环系统，流动由内部输液环来保持，循环系统中的热量由空气空气冷却或水冷却热交换器除去。

采用原因：

分离工艺流体，零流程排放，比53A方案压力高。

系统压力动态跟踪。

应用场合：

应用于双端面承压密封（双重），高蒸汽压体。

PLAN53A、B、C比较介绍

Plan53机械密封冲洗系统由具有隔离液的串联密封或双端面密封组成，密封罐在有一定压力（一般高于被密封介质压力的10%）的条件下工作，其压力的来源以及隔离液的冷却方式不同。

Plan53机械密封冲洗系统有Plan53A、Plan53B和Plan53C三种。

Plan53A外接压力源、内置冷却盘管、并设有压力、液位等报警指示装置；Plan53B的压力由内置充气的气囊提供，采用翅片管直接散热或水冷器管冷却隔离液；Plan53C的压力由增压泵提供，增压泵与冷却器设计为一体，也可与冷却器分体。

对于Plan53来说，如果采用双端面密封方式，即面对面的方式，两个密封面的冲洗、冷却均由隔离液来提供。

如果采用串联密封的方式，内侧密封必须能承受反压，且需要采用自冲洗方案（一般为plan11或plan13）。

PLAN54（采用外引密封液的双端面密封）

方案描述：

外设加压隔离液储罐或系统提供清洁的液体给密封腔，循环用外部泵或压力系统来完成，储液罐压力大于被密封的工艺介质压力。

采用原因：

分离工艺流体，零流程排放，密封不能促进循环。

应用场合：

应用于双端面承压密封（双封），高蒸汽压流体，轻质烃，危险/有毒流体，传热流体，脏/腐蚀性或聚合体。

PLAN62（外冲洗或急冷防止密封面堆积固体颗粒）

方案描述：

由外部提供急冷液，在密封的接触大气端进行外部冷却，冷却流体主要为蒸汽、氮和水。

采用原因：

防止固体在机封的大气端集结，配合小间隙节流衬套使用。

防止结冰。

应用场合：

用于单端面机封，排除氧气的存在，防止焦化，冲走动态密封元件附近不想要的物质（如腐蚀性或含盐的工况）。

PLAN65（带浮子液位开关测量密封泄露量）

方案描述：

外部排液管道布置是，用浮子液位开关测量密封泄漏量，对高泄漏量进行报警，液位开关下游的孔板，其孔径通常为5mm，设置在立管腿上。

机封在大气端，带泄漏检查的外部排水。

采用原因：

单独使用或与62方案一起使用，用于间隙很小的节流衬套，用于外部场所的单端面机封。

应用场合：

流程泄漏或冷却流体的泄漏收集，主机封的安全指示仪。

PLAN72（采用隔离氮气用于易挥发介质的串联式干气密封）

方案描述：

未加压缓冲气体控制系统；安全密封通常采用氮气作为缓冲气体。

采用原因：

零至极低的工艺介质排放；主密封的安全后备。

应用场合：

与双封布置未加压安全密封（串联）一起使用，高饱和蒸汽压液体，轻烃；危险或有毒液体；清洁的、非聚合、非氧化液体；与75方案和/或76方案结合使用。

PLAN74（双端面干气密封）

方案描述：

加压隔离气体控制系统；干气密封通常采用氮气作为隔离气。

采用原因：

隔离工艺流体；工艺流体零排放。

应用场合：

与加压双干气密封一起使用；高饱和蒸汽压液体，轻烃；危险或有毒液体；工况通常不能采用隔离液，清洁的非聚合液体；合适温度液体。

PLAN75（用于不易挥发介质的串联式干气密封）

方案描述：

从安全密封腔体排出至液体收集系统和气体回收系统。

采用原因：

零至极低加工排放的泄漏收集；主密封的安全性指示。

应用场合：

应用于安全密封时可以单独使用或与72方案一起使用；流体在室温下冷凝；低饱和蒸汽压流体，轻烃；危险或有毒液体；清洁的、非聚合、非氧化液体。

PLAN76（采用外引密封气的串联式干气密封）

方案描述：

从安全密封腔至气体回收系统的排气。

采用原因：

零至极低工艺介质排放的泄漏收集；主密封件的安全性指示。

应用场合：

应用于安全密封时可以单独使用或与72方案一起使用；流体在室温下不冷凝；高饱和蒸汽压液体，轻烃；危险或有毒液体；清洁的、非聚合、非氧化液体。

简要提醒