API标准冲洗方案.ppt

1、API682标准冲洗方案标准冲洗方案制作：西安泵阀总厂有限公司日期：2007年元月API682标准密封类型第一类密封第一类密封：规定用于非ISO13709密封腔的情况，但需要满足ANS/ASME B73.1，ANS/ASME B73.1 和ISO 3069C 型密封腔的尺寸要求。其适用范围如下：温度-40260，密封腔绝对压力2.2MPa（22bar或315磅/英寸2）。第二类密封第二类密封：规定用于符合ISO13709密封腔尺寸要求的情况。其适用范围如下：温度-40400，密封腔绝对压力4.2MPa（42bar或615磅/英寸2）。第三类密封第三类密封：提供最为严格密封检测，且具备有密封设计

2、的证明文件。整个集装式密封装置需作为一个整体在所要求的工作流体中按API682第10章节条款进行质量鉴定测试,并且按API682第11章节条款中规定的所有数据要求提供证明资料。该密封满足ISO13709（或相当标准）对密封腔尺寸的要求。其适用范围如下：温度-40400，密封腔绝对压力4.2MPa（42bar或615磅/英寸2）。API682标准密封型式A型密封：平衡型、内装式、集装式、多弹簧、止推环式（推进式）、补偿装置旋转式密封。辅助密封件为弹性“O”形圈。B型密封：平衡型、内装式、集装式、无止推环式（非推进式，是采用波纹管结构）、补偿装置旋转式密封。辅助密封件为弹性“O”形圈。C型密封：平

3、衡型、内装式、集装式、无止推环式（非推进式，是采用金属波纹管结构）、补偿装置固定式密封。辅助密封件为柔性石磨。A和B型密封的使用温度176。C型密封的使用温度400。推进型与非推进型密封推进型与非推进型密封 推进与非推进的分类在于对旋转补赏环组件与轴（或轴套）的二次密封处，当补赏环（动环组件）由于磨损或轴向窜动，在加压机构（弹簧等）推动下跟进补赏时，二次密封是否随补赏环同时推进而区分为推进型与非推进型密封，显而易见的是对于“O”型多弹簧密封，其二次密封“O”圈将随随补赏环同时推进而称之为推进型密封，对于金属波纹管密封，其二次密封与轴（或轴套）相对固定，不随补赏环推进而推进，故称之为非推进型密封

4、，见下图 二次密封点 二次密封随之推进 二次密封不随之推进 API682标准密封布置方式布置方式1：每套集装式密封中有一对密封端面。布置方式2：每套集装式密封中有两对密封端面，且两对密封端面之间的压力低于被密封介质的压力。布置方式3：每套集装式密封中有两对密封端面，且阻封流体由外部引入，其压力高于被密封介质的压力。布置方式1第一类组合形式:Single seal单端面机械密封：（见下图）1CW-FX；带固定二次节流衬套密封的接触液膜湿式单端面机械密封1CW-FL；带浮动二次节流衬套密封的接触液膜湿式单端面机械密封 1CW-FX 1CW-FL 布置方式2第二类组合形式:串联不带压双端面机械密封：

5、（见下图）2CW-CW2CW-CW；不带压带缓冲液双端面接触液膜湿密封。2CW-CS 2CW-CS；不带压带缓冲气串联双端面密封，外侧为接触干运转密封，内侧主密封为接触液膜湿密封。2NC-CS 2NC-CS；不带压带缓冲气串联双端面密封，外侧为接触干运转密封，内侧主密封为非接触密封。2NC-CS 2CW-CW 2CW-CS 布置方式3第三类组合形式:加压双端面机 械密封：（见下图）3CW-FB；带隔离液双端面串联（face-to-back）接触液膜湿密封。3CW-BB；带隔离液双端面背对背式（back-to-back）接触液膜湿密封3CW-FF；带隔离液双端面面对 面式（face-to-fac

6、e）接触液 膜湿密封3CW-FB 3CW-BB 3CW-FF 布置方式33NC-BB；带隔离气双端面背对背式（back-to-back）非接触气膜干气密封3NC-FF；带隔离气双端面面对面式（face-to-face）非接触气膜干气密封3NC-FB；带隔离气双端面串联式（face-to-back）非接触气膜干气密封3NC-BB 3NC-FF 3NC-FB API682冲洗方案示意图说明图例：53APLAN 01PLAN 01 冲洗方案01除使用内部端口引导液流由靠近泵出口附近的叶轮后面的区域到该密封室外，方案01同方案11非常相似。这种冲洗方案仅适用于清洁流体。冲洗方案01常用正常环境温度下输

7、送非常粘稠或容易固化的液体可能很有用，把冲洗方案11冲洗管线中凝固的风险减小到最低。为确保所供给的再循环量以满足该密封操作要求，要给予特别注意。PLAN 02PLAN 02 冲洗方案02是用于没有冲洗液循环，且密封腔完全封闭的情况下。一般在化工行业中的密封腔压力和温度较低的情况下应用较多。通常这种冲洗方案采用锥形密封腔以改进流体的流动形式。常用于输送比较清洁的介质，以防止由于漩涡的作用对密封压盖、密封腔或密封部件产生侵蚀作用。同时也要考虑被密封介质的闪蒸敏感性以避免在密封腔中或密封端面产生闪蒸。这种冲洗方案可以用于温度较低的、清洁的、比热较高的介质（例如水），且泵的转速一般不高。当采用冲洗方案

8、02时，要仔细计算输送介质汽化的温度裕量。PLAN 11PLAN 11 冲洗方案11是所有单端面密封的标准冲洗方案。在冲洗方案11中，工作介质从泵的出口被输送到密封腔，以便对密封进行冷却、排空密封腔的空气或蒸汽。然后流体从密封腔回到输送介质中。这种冲洗方案是清洁的一般工况设备的最常用冲洗方案。对于压头比较高的情况，要仔细考虑所需冲洗流量的计算。以确定正确的孔板及喉部衬套尺寸，保证适当的密封冲洗流量。PLAN 12PLAN 13PLAN 13 冲洗方案13是密封腔下部不提供泄放孔的立式泵的标准冲洗方式。在没有泄放孔的立式泵的情况下，密封腔压力通常是泵的出口 压力。所以，这种布置方式没有压差以允许

9、冲洗方案11进行工作。在冲洗方案13中，冲洗流体从密封腔流回到泵的吸入口，以便对密封进行冷却及排空密封腔中的空气或蒸汽。API 方案01、11、12、21、22、31或41与冲洗方案13共同用于立式泵。只要压差足够保证循环进行，且密封压力足以防止汽化，冲洗 方案13就对再现提供了自动排气能力。冲洗方案13也用于扬程非常高的情况。在这种工况下采用冲洗 方案11时，所需要的管孔非常小或产生的冲洗流量非常大。因为对于低压头的情况，密封腔和泵吸入口压差非常小，所以，该冲洗方 案不适合用于低压头的工况。可以通过计算所需要的冲洗流量和管 孔的大小来确定采用冲洗方案13是否合适。PLAN 14PLAN 14

10、 方案14是冲洗方案11（从泵的出口再循环）和冲洗方案13（从泵的入口再循环）的组合。这种冲洗方案允许把冷却流体供应到密封腔（方案11），同时完全排空密封腔中的气体（方案 13）。冲洗方案14在立式泵是最常用的冲洗方式。PLAN 21PLAN 21 方案21对密封提供了一种冷却冲洗。这种冲洗方案用于提高蒸汽汽化的裕量，满足辅助密封元件的温度限制，减小焦化或聚合反应，提高润滑性（如热水）。方案21的优点是不仅提供了冷却冲洗，而且也具有足够的压差以保证良好的冲洗流量。缺点是冷却器的负担重，冷却水侧易结垢和阻塞，当冲洗介质粘度变得很大时，易堵塞。方案21在干燥气候的情况下，可以采用空气翅片冷却器代替

11、水冷却器。因为在方案23中用于冲洗的介质必须反复从入口输送回出口，所以方案21比方案23更有前景。PLAN 22PLAN 23PLAN 23 方案23是用于所用高温工况的冲洗方案，尤其是用于锅炉供水及输送大部分碳氢化合物的工况。这种冲洗方案80及以上的锅炉供水的标准冲洗方案。在80时热水的润滑性非常差，从而导致密封磨损。这种冲洗方案也用于许多碳氢化合物和化学应用场合，这时要求冷却阻封液以保证所需的蒸汽压力（密封腔温度下）维持密封腔于被输送介质之间的压力差。在冲洗方案23中，冷却器仅带走密封端面产生的热量和输送过程中所吸收的热量。这样冷却器的负担就比方案21和方案22小的多。为了增加冷却器的寿命

12、，非常希望减小冷却的负荷。在工业上由于方案21和方案22的冷却器堵塞，发生过许多的故障。在方案23中，密封腔的介质与叶轮附近的介质通过喉部衬套分隔开。密封配备了一个内部循环设备以使密封腔中的流体通过冷却器再返回到密封腔中。在这种情况下，冷却器仅冷却密封操作的流体且这些冷却的流体不进入工艺介质中去。因此具有较高的能量效率。对于易凝结或高粘度的流体应当考虑采用冲洗方案23。冷却器可以将流体冷却到循环点温度以下，在这种情况下，应考虑采用蒸汽作为冷却介质或采用方案21。PLAN 31PLAN 31 方案31仅用于输送介质中包含固体颗粒且颗粒的比重等于或大于输送介质的比重的 2 倍。这种冲洗方案典型应用

13、于用水除沙和管渣的场合。在冲洗方案31中，被输送的介质从泵的排出口输送到旋风分离器。固体颗粒从流体中分离出来并重新被输送回泵的入口。密封冲洗液从旋风分离器通过密封腔的冲洗接口进入密封腔。当输送的介质非常脏或是泥浆时，冲洗方案31是不适用的，所以不推荐使用。当采用冲洗方案31时，也推荐使用喉部衬套。PLAN 32PLAN 32 方案32用于含有固体颗粒或含有杂质的情况，适当的清洁器或冷却器外部冲洗会提高密封的工作环境。通过提供具有较低蒸汽压力或能够在一定程度上提高密封压力的冲洗液，可以减少产生闪蒸 或引入气体（真空情况）。甚至在非正常工况下（如启动或关闭）外部冲洗也应是连续可靠的。因为外部冲洗液

14、会从密封腔流入到被 输送的介质中，所以外部冲洗液也应与被输送介质相容。在方案32中，冲洗液从外部引入密封腔中。这种方案总是同喉部衬套相结合使用。喉部衬套起着节流作用以在密封腔中维持适当的压力或作为阻封机构，并把输送介质与密封腔隔离开。由于方案32能量消耗非常高，所以这种方案不推荐仅用于冷却的情况。当采用冲洗方案32时，应考虑冲洗液对介质浓度的影响。PLAN 41PLAN 41 方案41是方案21与方案31的组合，它专门用于高温且含有固体颗粒的工况。所包含的固体颗粒的比重应等于或大于输送介质比重的2 倍。当密封采用这种冲洗方案时，应采用冷却液冲洗密封。这种冷却冲洗可以提高被输送流体蒸汽压的温度裕

15、量，或满足辅助密封元件的温度限制要求，或减少焦化或聚合，或提高润滑性（如热水）。这种冲洗方案典型应用于用水除沙和管渣的场合。在冲洗方案41中，被输送的介质从泵的排出口输送到旋风分离器。固体颗粒从流体中分离出来并重新被输送回泵的入口。密封冲洗液从旋风分离器输送到一换热器，然后通过密封腔的冲洗接口进入密封腔。当输送的介质非常脏或是泥浆时，冲洗方案41是不适用的，所以不推荐使用。关于采用换热器的优点可参考方案21中的描述。当采用冲洗方案41时，也推荐使用喉部衬套。PLAN 51PLAN 52PLAN 52 方案52或布置方式 2（无压双端面密封系统）用于不允许输送介质泄漏到大气中的情况。方案52由双

16、端面密封和密封之间的缓冲液组成。该缓冲液装在一个密封罐中，密封罐与放空系统相通，因此缓冲液压力接近于大气压。内密封泄漏是被输送介质泄漏到缓冲液中。在输送介质蒸汽压力高于缓冲液压力，且输送介质是清洁、非聚合流体的情况下，方案52表现出非常好的性能。这些被输送的介质在密封罐内将会闪蒸且蒸汽可以通过放空系统逸出。如果被输送介质的蒸汽压力低于缓冲液或密封罐内压力，泄漏会以液体的形式保留下来并混合在缓冲液中。如果没有及时检测到内部密封泄漏，被输送的介质会大量地泄漏到缓冲液中，从而导致两个密封之间完全充满被输送的介质。在这种情况下，外部密封的泄漏会导致被输送介质泄漏到大气中。方案52也不应用于脏的或聚合的

17、介质。需要时应当考虑采用方案53。PLAN 53 方案53或布置方式 3（加压双端面密封）用于不允许输送介质泄漏到大气中的情况。新增Plan53A，53B，53C系统方案，它是在原 Plan 53 系统方案基础上进一步改进。方案53通常用于代替方案52，用于脏的、磨蚀的、或聚合性介质，在这些情况下如果采用方案52要么会损坏密封要么会引起阻封系统出现问题。方案53有两个缺点在选择时需要考虑。首先。采用方案53时，阻封液总会泄漏到被输送的介质中去（泄漏率可以通过密封罐的液位来监测），所以 被输送介质中总会包含一定量从阻封系统中泄漏的杂质。其次，方 案53系统依靠密封罐中的压力来维持正常的液位。如果

18、密封罐压力下降，系统就会像方案52或像无压双端面密封一样运行，这时所提供的密封性能与方案53将会不同。尤其是内密封的泄漏发生相反方向的变化，阻封液中就会含有输送介质，从而可能会导致其它密封 失效。对于 Plan 53 系统另一主要功能是当阻封液（气）压力下降 低于介质压力，或液位超过液位开关允许值，将报警并实现自动切换。PLAN 53APLAN 53A 方案53 A由双端面密封和密封之间的阻封液构成。外侧密封依靠隔离液封液系统，通过热虹吸作用，外侧密封设计的泵效环作用（或其他），对外侧密封产生的搅拌热，摩擦热循环到封液罐，通过水冷却盘管冷却后返回到外侧密封腔，另一作用是对外侧密封主密封面润滑，

19、对于主密封而言，其泄露方向改变，由隔离液通过主密封面向内密封腔介质泄露。Plan53 A系统必须外接压力源，通常是氮气,建议隔离液的压力应高于主密封腔的压力0.15MPa（1.5Bar）（23psi），对于主密封腔压力经常变动或压力超过500Psi时，应在压力源处设置调压阀，确保隔离液压力高于主密封腔压力20-25Psi。PLAN 53BPLAN 53B 方案53B也是一种加压双端面密封，与方案53A的差别是方案53B通过胆（气瓤）式蓄压器维持密封循环系统的压力。由于直接利用氮气加压，当压力超过一定值时，氮气浸入隔离液而成为带气液体，它不仅影响热循环效果，更更重要的是带气隔离液将在主密封面气体

20、析出造成干运转而使密封失效，因此在使用压力有一个限制，通常介质压力高于 20bar，将不采用 Plan 53 A 封液系统，改为Plan 53B封液系统，由另外配置的气瓤式蓄能器提供压力源（见右图），气瓤消除了氮气和隔离液的接触，同样由于现场无高于介质的压力源，隔离液压力源由气囊式蓄能器提供。PLAN 53CPLAN 53C 方案53C 也是一种加压双端面密封，与方案53A 的差别是方案53B通过活塞式蓄压器维持密封循环系统的压力。由于内侧密封腔介质压力较高，同时波动较大，外侧二次保护 密封隔离液的压力值必须按波动最高值设定，使外侧密封经常处于 高压工况条件下运行，为改变此现状，应用Plan5

21、3 C封液系统，由压力差为 1:1.1的差压缸提供给隔离液的压力源，差压缸的大油缸接主密封腔，小油缸（有活塞杆）接隔离液，隔离液 的压力将随主密封腔介质压力按 1:1.1 的的增压幅度随动，Plan 53C适用于高压且压力 变动的工况。PLAN 54PLAN 54 方案54也是加压双端面密封系统，也是阻封液向输送介质侧泄漏。在方案54中，从外部引入冷的清洁流体作为阻封液。阻封液的压力至少要高于内部密封介质的 压力 0.14MPa1.4bar(20psi)。这就会导致小部分的阻封液泄漏到被输送的介质这去。当阻封液的压力低于密封 介质的压力时，不能采用这种布置方式。如果这样做，内部密封失效就会污染

22、整个阻封液系统并导致其它的密 封失效。方案54通常用于输送高温、含有固体颗粒或既高温又含有固体颗粒的流体的工况。如果采用方案54，要仔细考虑阻封液来源的可靠性。如果阻封液来源被切断或 被污染，就会导致密封失效。正确设计的阻封液系统是 十分复杂和昂贵的。当能正确设计阻封液系统时，这个 系统会提供最可靠的阻封液源。PLAN 61PLAN 62PLAN 62 在方案62中，从外部对密封端面的大气侧引入冲洗液。冲洗流体可以是低压流体、氮气或清洁的水。这种方案用于单端面密封以排除氧气的存在，防止焦化（如高位碳氢化合物的工况）和冲走动态密封元件附近的不想要物质（如腐蚀性或盐的工况）。PLAN 65PLAN

23、 72PLAN 72 方案72应用于第二类组合布置方案2CW-CS，2NC-CS系列密封，如果对于外侧二次保护密封为CS型接触干运转密封，其主密封泄露至外侧的介质送至收集系统，按Plan 72接口接入缓冲气后，缓冲氮气首先将泄露介质稀释至最低浓度，同时将经稀释的泄露介质吹送至收集系统，通常缓冲氮气压力为 5-7psi，通过稀释泄露介质将把通过二次保护密封CS型接触干运转密封至大气的介质泄露降至最低水平。方案72典型用于泵送介质具有挥发性、爆炸性或超过嗅觉限制，需要在密封完全损坏之前能够监测和报警来自内密封的泄漏，以便有序地停车和检修。方案72预期的作用如下：阻封气体首先通过供应商提供的截止阀，

24、然后进入安装在平板或面板上的系统中，这个系统通常也由供应商提供。面板上的进口截止阀之后连接一个 10m过滤器以除掉固体颗粒和液体。然后进入背压调节器，用于设定气体的压力至少高于大气压 0.05MPa（0.5bar）（7psi），接下来气体进入流量指示器（一些用户喜欢采用针形或球形调节阀来代替孔板来调节流量）。然后气体通过压力指示器，以保证压力不高于密封腔压力。面板上最后的元件是止回阀。最后气体进入密封中。在方案75或76中，密封管路上有外部密封放空和排净接口，可以堵上或与排空系统相通，以方便维修密封。PLAN 74PLAN 74 方案74应用于应用于第三类组合布置方案3NC系列密封（双端面加压

25、密封），在这种系统中阻封介质是气体。这种气体阻封系统与传统方案54的液体系统相同。最常用的阻封气体是工业氮气。阻封气体压力一般情况下至少高于密封腔压力0.175MPa（1.75bar）（25psi）。导致一小部分阻封气体泄漏到输送介质中去，大部分的阻封气体泄漏到大气中去。当阻封气体的压力可能低于被密封介质压力低时不能采用这种布置方式。如果一旦阻封气体的压力低于被密封介质的压力时，整个阻封系统可能充满被输送的介质。方案74典型用于温度不太高（低于辅助密封圈的温度限制）但可能含有不能泄漏的有毒或有害介质的场合。因为是加压的双端面密封，因此在正常的工作情况下，被输送介质不可能泄漏到大气中去。方案74

26、也用于可靠性要求非常高的场合，以防止固体颗粒或其它会导致密封泄漏提前失效的物质进入密封端面。对于含有粘性或聚合介质或输送介质脱水引起颗粒堆积的场合，不推荐采用方案74。方案74的预期的作用如下：阻封气体首先通过供应商提供的截止阀，然后进入安装在平板或面板上的系统中，这个系统通常由供应商提供。面板上的进口截止阀之后连接一个 2 -3 m过滤器以除掉固体颗粒和液体。然后气体进入背压调节器，背压调节器设定气体的压力至少高于大气压 0.175MPa（1.75bar）（25psi）（一般情况下，用户更喜欢用孔板进行流量调节），进入显示流量的流量指示器（一些用户喜欢采用针形或球形调节阀来代替孔板来调节流量）。然后气体通过压力指示器（低位）。面板上最后的元件是止回阀。最后气体进入密封中。在方案75或76中，密封管路上有外部密封放空和排净接口，可以堵上或与排空系统相通，以方便维修密封。PLAN 75PLAN 76