2-2机械密封辅助系统-API682-2002

API682离心泵和转子泵用机械密封辅助系统API682-2004美国石油协会1994年10月颁布的API682《离心泵、转子泵用的轴封系统》(ShaftSealingSystemsforCentrifugalandRotaryPumps)对离心泵和转子泵用的机械密封提出了最低限度的要求。其适用范围为：温度-40～260℃；压力0～34.5bar，轴径30～120mm。编制该标准的目的：(1)在满足环保机构对泄漏量规定的条件下，要求机械密封连续运转周期最少3年。(2)精简密封种类，提供一套选择方案最少的密封选型程序，以保证选用密封的可靠，并降低库存及维修费用。API682简介•API682标准的要点：（1）所有的标准型机械密封均应为集装式设计。但钩式轴套型集装式结构，API682不看作是集装式密封，集装式密封应无需挪动电机就能装拆。（2）密封类型被定义为A、B和C型。•A型密封是弹簧推力式密封，主要由旋转挠性元件、反应烧结或热压烧结碳化硅对优质抗疱疤碳石墨、C-276合金弹簧、氟橡胶O形圈和316SS不锈钢金属元件组成。•B型密封是低温旋转型波纹管密封，其配对密封面为烧结碳化硅对优质浸渍石墨，O型圈为氟橡胶((当运行温度或化学相容性不允许使用氟橡胶时，应用FFKM合成橡胶)，波纹管为哈氏合金C，其余部件(如轴套、压盖等)为316不锈钢。压盖内需设置一个优质石墨制成的节流衬环。•C型密封是高温静止型波纹管密封，其配对密封面为烧结碳化硅对优质浸渍石墨，O型圈为柔性石墨，波纹管为Inconel718(一种高等级的Ni-Cr合金)，其余部件(如轴套、压盖等)为316不锈钢。压盖内需设置一个优质石墨制成的节流衬环和一个青铜制成的防结焦档圈。•第二版API682标准的主要改进内容2002年出版的第二版API682在许多地方都作了相当大的添加和补充，扩展了该标准的应用范围，适用于更多类型的泵、新的密封设计文献、管路系统图和新的测试要求。这些改变主要是为了提高设计的可靠性和满足环境保护对泄漏物的要求。总的来说，第二版使API682标准有更广的应用范围，在国际市场中更容易接受。第二版API682标准得到了ISO的认可，在2002年10月发行了ISO21049（ISO.21049.2001）标准。API610标准中“石油、重载化工和气体工业用离心泵”（第九版）的密封选择默认为API682密封。API682密封辅助系统标准方案适用：外部环境温度易使介质浓缩或凝固的情况。要求：内部孔径应满足流量要求。•用于低压、温度不高（低饱和蒸汽压）、低转速、高比热（如水）清洁介质。•锥形密封腔，加快介质流动，易传热。•1.单密封默认方案。•2.洁净介质，通用设备常用。•3.高扬程泵，算冲洗量，定孔板尺寸，喉套间隙。•4.易汽化介质，或产生摩擦热较多的高PV值场合用多孔冲洗。•5.冲洗压力高于密封腔0.1～0.2MPa。•6.轻烃用多孔自冲洗，氮气背冷。常见问题：1.孔板直径的确定Q=1.22d2(ΔP/ρ）1/2式中：Q—流量l/mind—孔板直径mmΔP—孔板前后压差MPaρ—流体密度2.计算，端面温升5℃，冲洗带走热=端面热+吸收热。3.泵出口端与密封腔相连，会导致密封腔压力很高。错。密封腔压力只有很小升高。因为，泵出口端到密封腔管线长，流速大，压降大。4.为加快循环，密封腔内加一个螺旋套。不好。可能导致密封腔流体气化。5.冲洗流量大一点，可以多降一点密封腔温度。错。PLAN11不能降温，只能抑制温升。冲洗流量过大，会降低泵的效率，提高密封腔压力。1.用于立式泵、高扬程泵。2.常和PLAN01、11、12（过滤器）、21、22（过滤器换热器）、31（旋液分离器）、41（旋液分离器，换热器）一起使用。1.PLAN11+13。2.用于立式泵。1.空冷换热器。2.防止介质气化，满足辅助密封圈温度范围。防高于150℃结焦或聚合，改善润滑性能。3.注意降温不要导致晶体析出或变高粘度。4.先开换热器冷却水，后开车。常见问题：1.高温流体，低比热流体降温多。CMGR-02CMGR-03CMGR-06CMGR-09CMGR-12380℃重油130.7℃87.1℃42.8℃31.9℃30.5℃256℃水167℃139℃91℃59.5℃47.4℃2.温度降得越多越好。错。该方案只能少量降温，否则换热器易结水垢，介质侧也容易堵塞。API682建议用空气代替水作冷流体。3.10MPa流体，能否直接进盘管进行冷却。不能，但并非盘管承压能力不够。这样会导致增大密封腔压力，增大泵的效率损失，提高密封腔的温度，致使密封在高压高温工况工作，密封会过早失效。应同PLAN11，加一节流孔板。4.该方案降不了多少温度，尽量少选。错。若在几十度降温范围可以满足要求，应优先选用，因为该方案相对比较简单。5.若降温效果差，增加冷却水流量。错。若不增大换热面积，只增大冷却水流量，对热流体降温帮助不大，只能降低冷流体出口温度。1.80以上热水和烃类介质的标准方案（统计情况：泵送介质温度219℃，密封腔平均温度50℃，备用泵密封腔平均温度38℃）。2.只需小换热器。3.换热器不结垢。4.高凝固点和高粘度介质慎用（易导致凝固或粘度变高），宜用PLAN21。5.温度为176～260℃的非闪蒸烃类。6.温度高于60℃的闪蒸烃类。常见问题：1.该方案只能降几十度。错。该方案和小间隙喉套配合使用，形成近乎封闭的腔体，换热器只带走密封端面热和泵腔吸收热，密封腔可以降到很低的温度。CMGR-02CMGR-03CMGR-06CMGR-09CMGR-12380℃重油60~105.8℃41.4~90.1℃31.8~81.65℃30.4~80.55℃30~80.3℃256℃热水58.6~71.9℃44.6~58.7℃35.1~49.5℃32.3~46.8℃31.2~45.7℃2.该方案对热工况有很好的效果，那么这类工况都选PLAN23。错。该方案成本高，而且需要冷却水（有些地方缺水）。一般是在方案21不能满足工况要求后才能选它。3.增大泵送流量可以多降一些温度。错。增大泵送流量只能减小密封腔温升，几乎不能降低密封腔平均温度。4.泵送环不起作用，该方案效果怎样。相当不好。因为端面温升很高，最高温度可以超过泵送温度，密封环发热，液膜气化，高温干摩擦剧烈磨损。5.开车前，换热器盘管应充分排气，充满液体，冷却水应开启，之后才能开车，密封应能短期承受高温。1.重密度颗粒杂质。2.应采用喉套阻挡含颗粒介质。3.不能用于泥浆。1.用于颗粒杂质（碱，胺，易结晶流体）工况。2.防气蚀抽空。3.外冲洗应连续，包括启动停车。4.冲洗液与介质相容。5.应与小间隙喉套配合使用。6.成本高，只冷却不用32。7.炼油厂的油浆泵，塔底泵，用100℃蜡油或柴油冲洗。8.适用于单端面密封的高温泵，易结晶、含固体颗粒或腐蚀性介质泵。9.对水介质，3000r/min，冲洗量3~30L/min（与轴径有关），对易挥发介质或温度较高介质，可适当再选大一些。10.冲洗压力高于密封腔0.1~0.2MPa。11.浓硫酸，用柴油或C4~C9混合物。常见问题：1.该方案可以防颗粒，防气化，防高温，防腐蚀性，是解决单端面最好的方案，是不是所有单端面都可以采用此方案呢？不是。首先，PLAN32成本极高，高于PLAN52；其次，需要现场有合适的冲洗流体，并且有大量消耗；三，会稀释或污染泵送物料。所以，一般尽可能不选用该方案，仅为降温更不考虑选用。2.泵停车时，也不能停冲洗。3.必须配小间隙喉套，保持密封腔压力，降低饱和蒸汽压。4.冲洗压力，冲洗量必须控制，见PLAN11。1.plan21+31。2.用于重颗粒热工况(热水)。3.不能用于淤泥。4.采用喉套。1.用于非聚合流体，饱和蒸汽压高于封液，不允许漏向大气。2.不用于重流体，脏流体，易聚合流体。3.温升8℃（水，柴油），16℃（矿物油）。4.用于碱，胺，易结晶流体，用清水作缓冲流体使泄漏出的颗粒溶于清水中（代替PLAN62或PLAN32）。5.温度高于260℃的工况可以考虑使用（或PLAN53）。6.内侧用非接触式密封，用于甲烷，氨水，丙烷，及其它高饱和蒸汽压烃类，具有较高的可靠性。常见问题：1.标准配置：高报压力开关（设置值：0.1MPa），低液位开关，压力表（耐压：6.3MPa，量程0.6MPa）。2.开车前：必须先充满缓冲液。3.正常工作状态：内侧密封泄漏、气化，从储罐顶部排气口通过节流孔板引向火炬；或漏入缓冲液，导致液位上升。4.补（排）液：根据液位刻度线，从漏斗处补液，从储罐下部排液，不需停车。5.内侧密封失效，压力开关报警（气化），高液位开关（选配）报警（不气化）。6.外侧密封失效：低液位开关报警。7.缓冲液进出口温差。设密封为CM1B-070/1B-068，内侧介质260℃。CMG2-09℃CMG2-12℃CMG2-20℃蜡油71.7~81.8℃59.6~66℃53.2~59.8℃水75.3~79.5℃61.9~64.6℃55.8~58.5℃8.泵送环效果差，结果会怎么样？密封腔缓冲液进出口温差超过10℃，甚至20℃，为密封所不能接受。9.从成本考虑，该方案应优先于PLAN53，32选取。1.用于脏的磨蚀性或易聚合介质，不允许漏向大气。2.介质允许少量污染。3.封液压力高于介质至少0.15MPa（一般0.4MPa)。4.泵压力波动或高于3.5MPa用差压调节器（设置值：0.14~0.16MPa）。5.用于富胺液介质（含H2S)。6.可以用于温度高于260℃的工况（PLAN52不能胜任的情况）。常见问题：1.标准配置：低报压力开关（设置值：泵腔压力+0.14~0.16MPa），低液位开关，压力表（耐压：6.3MPa，量程6MPa）。2.开车前：必须先充满缓冲液（内侧密封应设置静环限位环）。3.正常工作状态：内侧密封泄漏进入泵送液，对其有少量稀释或污染作用。压力表显示值高于泵腔介质压力0.14~0.41MPa。4.补液：根据液位刻度线，用移动式补液泵从补液口补液。5.内侧密封失效，低液位开关报警，低报压力开关报警，压力表显示值与泵腔介质压力接近一致。6.外侧密封失效：低液位开关报警，低报压力开关报警，压力表显示值低于泵腔介质压力值。7.缓冲液进出口温差。设密封为CM1B-070/1B-068，内侧介质260℃。CMG2-09℃CMG2-12℃CMG2-20℃蜡油71.7~81.8℃59.6~66℃53.2~59.8℃水75.3~79.5℃61.9~64.6℃55.8~58.5℃8.泵送环效果差，结果会怎么样？密封腔缓冲液进出口温差超过10℃，甚至20℃，为密封所不能接受。9.从成本考虑，该方案应与PLAN32，52比较来选取。用于介质压力高于2.0MPa的场合当介质压力波动或压力高于3.5MPa时，采用带增压罐的plan53C。1.用于高温，含固体物或两者都存在的工况。2.污染介质。3.封液压力高至少0.14MPa。4.成本高（高于PLAN53）。5.液源必须可靠，不得中断，否则损坏密封，污染液源系统。6.先供液源，后开车。1.急冷流体：低压蒸汽（高温）、氮气（低温，避开水的化学反应）、清水（常温），通常用于有毒、易燃、氧化性、易聚合、易结晶、高粘度（碱，胺，易结晶流体）介质。2.隔氧防焦冲泄漏。高于150℃，用蒸汽急冷防止泄漏流体结焦。3.单密封用。1.布置2无压干抑制密封。2.缓冲气吹扫泄漏，稀释排放物。3.截止阀+10微米过滤器（清除颗粒和液体）+调压器(至少高于大气0.5bar，低于0.7bar)+1.5mm孔板+流量计+(FSH)+PSL+压力表+单向阀。4.CSD/CSV堵死（稀释排放物）或接PLAN75/76（不允许向大气排放）。常见问题：①.压力表量程：略高于泵腔压力。②.流量计量程：200~300NL/h（高流量开关报警点：排火炬50NL/h，堵死15NL/h）低报压力开关设置点：0.5bar。1.有压双干气密封。2.氮气压力高于泵腔至少1.75bar。3.介质可含固体，但不能是高粘度或