机械密封API682标准冲洗方案.docx
- 文档编号:24828904
- 上传时间:2023-06-01
- 格式:DOCX
- 页数:55
- 大小:126.31KB
机械密封API682标准冲洗方案.docx
《机械密封API682标准冲洗方案.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《机械密封API682标准冲洗方案.docx(55页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
机械密封API682标准冲洗方案
.专业整理.
机械密封API682标准冲洗方案
PLAN11出口自冲洗
介质由泵的出口经管线进入机械密封实施冲洗。
适用情况:
1.
清洁介质(介质本身须清洁)
2.
介质温度不高于110℃
3.
泵进出口间的压差不能大于10Bar
大于10Bar.则需设节流阀)
PLAN13入口自冲洗
介质由入口经管线进入机封实现液体的循环流动
适用情况:
1.泵进出口压力差大于10Bar
2.清洁介质
3.介质温度不高于110℃
.学习帮手.
.专业整理.
PLAN21出口冷却自冲洗
介质由泵的出口经冷却器降温后,再进入机械密封,
实现对密封的冷却.
适用情况:
1.介质温度高于110℃
2.清洁介质
PLAN52不加压冷却方式
利用压力小于工艺流体压力但不低于大气压力的阻
隔流体,注入密封室中。
由于隔流体压力小于工艺流
体压力,少量工艺流体泄漏至阻隔流体中,被阻隔流
体出密封室,到密封系统或放空系统中进行处理,从
而避免工艺流体的直接排放大气和环境的污染。
技术要求:
1.低压阻隔流体防止渗漏,但阻隔液压力不得低于
O.7公斤/厘米
2.阻隔流体须清洁,润滑,且和介质相溶
3.阻隔流体的流向应与轴的旋向相同
适应场合:
低沸点、易汽化的介质
危险品
不允许介质被污染的制药行业
.学习帮手.
.专业整理.
PLAN53加压冷却方式
利用压力大于工艺流体和大气压力的阻隔流体注入
密封室中,由于阻隔流体压力大于工艺流体压力,防
止了工艺流体向阻隔流体的泄漏,从而有效地防止工
艺流对大气和环境的污染。
技术要求:
1.阻隔流体压力至少比密封腔压力高1—2公斤/厘
米2.阻隔流体须清洁,润滑,且和介质相溶
3.阻隔流体的流向应与轴的旋向相同适应场合:
易结晶或固化的介质
易聚合介质
常温含颗粒的介质
PLAN54加压冷却方式
利用加压泵给阻隔流体加压,压力比工艺流体压高1
—2公斤/厘米2一方面,提高阻隔流体的循环速度,加快对密封面的冷却;另一方面,阻止工艺流体通过侧密封向阻隔流体系统的泄漏,避免工艺流体对大气和环境的污染。
技术要求:
1.阻隔流体压力比密封腔工艺流体压力高1—2公
斤/厘米
2.阻隔流体须清洁,润滑,且和介质相溶
.学习帮手.
.专业整理.
3.阻隔流体的流向应与轴的旋向相同适应场合:
高温含颗粒的介质
热流体
低温介质
.学习帮手.
.专业整理.
机械密封及其管路系统的选用
.zgbfw.来源:
上海医药工业设计院
日期:
2006-9-19
访问:
546
一、概述
随着环境保护和人类健康要求的提高,
对机器的泄漏要求也不断提高。
由于机械密封泄
漏量很小,密封可靠。
因此自
1885年,英国产生第一个机械密封以来,机械密封被广
泛应用于化工、石化和医药装置中。
目前
70~80%的工业用泵配备机械密封。
API610《石油、重化学和天然气工业用离心泵
》(CentrifugalPumpsforPetroleum,
HeavyChemical,andGasIndustryServices)
要求泵的连续运转周期至少为
3年。
这就要求机械密封的连续运转周期也需达到
3年以上。
虽然近年来机械密封技术发展很快,集装式机械密封的不断完善及新材料的不断应用,
使密封寿命大大延长,泄漏量也大大减少。
但要满足这一条仍相当困难。
据统计,密封引起的故障占全部机器故障的
40%以上。
造成这一现象的原因,一是作
为泵机组中的动密封,其本身所处的工作条件、所起的作用所决定。
二是许多国设计单
位以及工程公司(包括用户)认为密封选用是泵厂和密封厂的事情,
往往对机械密封的选
用参数、类型、结构和原理以及管路系统了解不深,难以参与机械密封的选用工作,
造
成密封的选型不当。
本文从选用的角度,介绍机械密封的选型参数、类型、结构、标准和试验,并通过选用
举例作进一步的阐述。
二、机械密封选型参数
机械密封的选型参数如下:
1.输送介质的物理化学性质,如腐蚀性、固体颗粒含量和大小、密度、粘度、汽化压
力,介质中的气体含量,以及介质是否易结晶等。
2.安装密封的有效空间(D与L)等。
3.工艺参数
(1)密封腔压力P
密封腔压力指密封腔的流体压力,该参数是密封选用的主要参数。
确定密封腔压力时,
除需要知道泵进口和出口压力外,还需了解泵的类型和结构。
对新采购的泵,最方便、
可靠的办法是向泵制造厂了解密封腔的压力数据;对现场在役设备,确认密封腔压力最
简单的办法是在密封腔上装设压力表。
为方便密封选用,表1给出了供参考的密封腔压力值Pm。
.学习帮手.
.专业整理.
表1不同类型泵的密封腔压力值Pm(供参考)
泵的类型估算公式
后盖板带背叶片、耐磨环
Pm=Ps+0.25(Pd-Ps),式中,Ps攫泵进口压力,Pd攫泵出口
压力,下同。
后盖板带平衡孔
Pm=Ps+0.10(Pd-Ps)
带背叶片和平衡孔
Pm=Ps
后盖板有耐磨环,无平衡孔
Pm=Ps+1.8bar
开式叶轮,无后盖板和平衡孔
Pm=Ps+C(Pd-Ps)注:
C=0.1(最大叶轮直径),C=0.3(最小
叶轮直径)
后盖板无耐磨环,无平衡孔
Pm=Ps(大部分立式泵均如此)
双吸泵Pm=Ps
多级泵
根据平衡管、平衡盘和平衡鼓的布置来分析,
密封腔压力有时等于进口压力,
有时是某
一中间级出口压力,有时是泵的出口压力
(2)流体温度T指密封腔的流体温度。
(3)密封圆周速度V指密封处轴的周向速度,按下式计算。
V=πnd/60
式中d攫轴径,m;
n攫泵轴转速,r/min。
三、机械密封型式的确定
1.推压型和非推压型密封
推压型密封:
指辅助密封沿轴或轴套机械推压来补偿密封面磨损的机械密封,通常就是
指弹簧压紧式密封,如图1。
非推压型密封:
辅助密封固定在轴上的机械密封,通常为波纹管密封,如图2。
图1推压型机械密封图2非推压型机械密封
推压型密封和非推压型密封特点的比较见表2。
表2推压型密封和非推压型密封特点的比较推压型密封非推压型密封
.学习帮手.
.专业整理.
压缩单元单弹簧或多弹簧金属波纹管或橡胶波纹管
轴的辅助密封动态静态
商业用尺寸围13~508mm18~305mm
温度围-268℃~232℃-268℃~427℃
压力围20.69MPa2.41MPa
特点尺寸围大
高压
适宜于特殊设计
适宜于采用特殊金属零部件少
固有的平衡型结构
静环磨损后,动环能自由前移
高温
价格一般较低一般较高
2.平衡型和非平衡型密封
(1)载荷系数K
其计算公式如下:
装式密封:
外装式密封:
式中d2攫密封环带的外径;
d1攫密封环带的径;
db攫密封的平衡直径,见图3,4,5。
(2)端面比压Pc
其计算公式如下:
式中Ps攫弹簧比压;
l鹁鸱囱瓜凳该芊舛嗣婕淞魈迥て骄沽m与密封流体压力P的
比值。
对于水,l?
0.5。
(3)平衡型和非平衡型密封
密封腔中的压力作用在动环上形成了闭合力,端面间的液膜形成开启力。
载荷系数K>1,密封为非平衡型密封,如图1。
一般非平衡型只能用于低压。
当压力大
于一定的限度,密封面间的液膜就会被挤出。
在丧失液膜润滑及高负荷的作用下,密封端面会很快损坏。
非平衡型密封不能平衡液体对端面的作用,端面比压随流体压力的上升而上升。
载荷系数K<1,密封为平衡型密封,如图3,4。
装式密封轴上的台阶使密封端面延径向移但不减少密封面的宽度。
密封的开启力不变,但由于动环有较大的面积暴露在液体中,
.学习帮手.
.专业整理.
因此,闭合力被平衡了相当一部分。
外装式密封的平衡方法除作用力方向恰好相反外,其余与装式密封相同。
在这种情况下,
要增加闭合力中的液压的份额,以抵销密封端面间液膜的开启力,如图5。
平衡型密封能部分平衡液体对端面的作用,端面比压随流体压力的上升而缓慢上升。
一般非平衡型只能用于低压,但对润滑性能差,低沸点,易汽化介质及高速工况,即使
在低压下,也应选用平衡型密封。
因为对于非平衡型密封,当密封腔压力上升时,会
将密封端面间的液膜挤出,使密封面很快损坏。
平衡型密封能用于各种压力场合。
API682中规定除无压双重密封的外侧密封允许采用
非平衡型密封外,其余都应是平衡型密封。
图3装式非平衡型机械密封
图4装式平衡型机械密封图5外装式平衡型机械密封
3.单端面密封、无压双重密封和有压双重密封
单端面密封:
只有一对摩擦副,结构简单,制造、拆装容易,一般只需设置冲洗系统,不需要外供封液系统。
如图3,4,5。
有压双重密封(原称为双端面机械密封):
有两对摩擦副,结构复杂,需要外供封液系统,密封腔通入比介质压力高0.5~1.5bar的隔离液,起封堵、润滑等作用,隔离液对侧密
封起到润滑作用。
如图6。
无压双重密封(原称为串联密封):
有两对摩擦副,结构复杂,需要外供封液系统,密封
腔的缓冲液不加压,工艺介质对侧密封起到润滑作用。
如图7。
一般情况下,应优先选用单端面密封,因为单端面密封结构简单,使用方便,价格低。
但在以下场合,优先选用双重机械密封。
(1)有毒及有危险性介质。
(2)高浓度的H2S。
(3)易挥发的低温介质(如液化石油气等)。
随着社会对健康、安全和环境保护的愈来愈重视,无压双重密封的使用量逐年上升,该
种密封可广泛用于氯乙烯、一氧化碳、轻烃等有毒、易挥发、危险的介质。
无压双重密
封的侧密封(第一道密封)是主密封,相当于一个单端面装式密封,其润滑由被密封的介
质担当。
密封腔注满来至封液罐的液体,未加压。
侧密封一旦失效,导致密封腔的压力
提高,即能由封液罐的压力表显示、记录或报警。
同时外侧密封就能在维修前起到密封
和容纳泄漏液体的作用。
对一些有毒、含颗粒介质(或腐蚀性相当厉害的介质),一般可考虑以下方法:
.学习帮手.
.专业整理.
(1)采用合适的环境控制措施,如外冲洗+带旋风分离器的管路冲洗系统。
(2)采用有压双重密封。
有压双重密封隔离液的压力高于介质压力,因而泵送介质不会进入密封腔。
侧密封起到阻止隔离液进入泵腔的作用。
因此当输送诸如粘性、磨蚀性及高温介质时,侧密封由于没有暴露在介质中,因此可以不用昂贵的合金制作。
外侧密封仅仅起到不使隔离液漏入大气的作用。
图6有压双重机械密封图7无压双重机械密封
4.装式和外装式密封
装式密封:
指机械密封安装在密封腔,如图3,4。
外装式密封:
指机械密封安装在密封腔外,如图5。
由于装式密封的受力情况好,比压随介质压力的增加而增加,其泄漏方向与离心力方向
相反,因此一般情况均选用装式机械密封。
API682中明确标准型的机械密封为装式密封。
只有当介质腐蚀性极强时,且又不想考虑用有压双重密封时,才考虑选用外装式机械密
封。
5.旋转式和静止式机械密封
旋转式机械密封指补偿环随轴一起转动的机械密封。
静止式机械密封指补偿环不随轴一起转动的机械密封。
一般情况下均选用旋转式机械密封,但在轴径较大,转速较高(密封圆周速度/?
5m/s),
由于弹簧及其它旋转元件产生的离心力较大,动平衡要求高,消耗的搅拌功率也大,应
选用静止式机械密封。
此外如果介质受强烈搅动易结晶时,也推荐采用静止式机械密封。
6.单弹簧和多弹簧机械密封
单弹簧机械密封,结构简单,弹簧可兼起传动作用,但端面比压不均匀,不适用于高速运转。
多弹簧机械密封,结构复杂,弹簧不能兼起传动作用,但端面比压均匀,适用于高速运转。
一般情况下,推荐选用多弹簧机械密封。
如API682中明确推压型的标准密封为多弹
簧结构。
.学习帮手.
.专业整理.
四、密封管路系统的选择
单端面机械密封,无压双重密封的侧密封的密封管路系统的选择见表3,节流衬套、辅
助密封装置和双重密封的管路系统的选择见表4。
表3单端面机械密封,无压双重密封的主密封(侧密封)的管路系统
API方案说明
Plan1从泵的出口引出,至密封的部循环。
只推荐用于清洁液体,必需保证充足的循
环量以维持密封面的条件。
不推荐用于立式泵。
Plan2无冲洗液循环的封死的密封腔。
不推荐用于立式泵。
Plan11从泵出口引出,经孔板至密封,冲洗密封端面后进入泵腔。
不推荐用于立式泵。
Plan12从泵出口引出,经过滤器和孔板至密封,冲洗密封端面后进入泵腔。
不推荐用于立式泵。
Plan13从密封腔引出,经过孔板至泵进口。
Plan21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。
Plan22从泵出口引出,经过滤器、孔板和冷却器至密封,冲洗密封端面后进入泵腔。
Plan23循环液通过一泵送环从密封腔引出,经冷却器返回密封腔。
Plan31从泵出口引出,经旋液分离器,清洁液自上部流出,进入密封腔;含有颗粒的
液体从下部流出,返回泵进口。
Plan32外供冲洗液注入密封腔,必须注意选用的冲洗液注入后不会引起汽化,也不会
污染泵送的介质。
Plan23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。
表4节流衬套、辅助密封装置和双重密封的管路系统
Plan51
密封腔底部封死,外部的容器提供封液。
Plan52
通过外部储液器向无压双重密封提供缓冲液。
正常运行时,由泵送环维持循环。
储液器通常向一废气回收系统连续排放气体,其压力低于密封腔液体的压力。
Plan53
通过外部储液器向有压双重密封提供隔离液。
正常运行时,由泵送环维持循环。
储液器压力高于密封腔液体的压力。
Plan51
使用一有压的外部隔离液储液器或系统提供清洁的液体,
循环通过外部压力系
统或泵来完成。
储液器压力大于被密封的介质压力。
典型的使用例子是有压的双重密封。
Plan61密封压盖上设螺纹接头,出厂时堵上,供买方使用。
典型的例子是由买方提供
.学习帮手.
.专业整理.
辅助密封装置的液体(如蒸汽、气体和水等)。
注:
对于立式泵,除采用
Plan13
外,其它的单端面密封、
双重密封可以设置急冷型的
辅助密封装置。
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。
注:
对于立式泵,除采用
Plan13
外,其它的单端面密封、
双重密封可以设置急冷型的
辅助密封装置。
图中的符号说明
五、API682标准要点介绍
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》(Shaft
SealingSystemsforCentrifugalandRotaryPumps)对离心泵和转子泵用的机械
密封提出了最低限度的要求。
其适用围为:
温度-40~260℃;压力0~34.5bar,轴径3
0~120mm。
编制该标准的目的如下:
(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标准的要点如下:
(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)标准型机械密封型式有三种。
TypeA,滑动式多弹簧密封,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),弹簧为哈
氏合金C,其余部件(如轴套、压盖、限位器等)为316不锈钢。
压盖需设置一个优质石
墨制成的节流衬环。
TypeB,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。
压盖需设置一个优质石墨
制成的节流衬环。
TypeC,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。
(3)密封配置有三种:
配置1,单端面密封;配置2,无压双重密封;配置3,有压
双重密封。
(4)加大密封腔径向尺寸。
.学习帮手.
.专业整理.
(5)对影响密封性能和寿命的尺寸和配合要求如下:
a.
密封压盖和密封室应准确对中,压盖与密封室外止口的同心度应p
125m餸。
b.
轴和轴套的间隙配合采用
G7/h6。
注:
G7/h6配合,依据直径的不同,其名义间隙为
25~75m餸。
c.
密封室的端面跳动量每
20mm不应超过10m餸。
(6)采用浮动小间隙喉部节流衬套。
(7)对液化气体,密封腔压力与液化气最大汽化压力的差值应不小于3.5Bar或不小于
最大汽化压力的10%。
(8)API682规定储液箱的最小储液量为20升。
(9)严格的试验
API682对密封试验提出了很高的要求,试验分两种:
型式试验(认定试验)和出厂试验。
认定试验的要求如下:
新密封需对50、100mm两个尺寸的每一种密封型式(TypeA,B,
C)的每一种密封配置在适当的试验台上进行认证试验。
指定的5种试验液体为水、丙
烷、20%的NaOH溶液、热和冷的矿物油。
包括一系列的动力、静态、交变试验。
每一
尺寸的密封至少需进行100小时的试验。
认定试验不规定试验通过或失败的要求。
如果试验后其磨损量很小且仍能维持试验前的泄漏量指标,即为通过。
做认定试验费时费钱,有些厂家的密封按照API682进行设计,但没有进行过认定试验。
这种密封不能称为API682密封。
严格的试验能保证密封的质量,试验是机械密封连续
运转周期至少为3年的可靠保证。
六、API610中有关机械密封的容介绍
在API610(第八版)标准中指明,除另有规定外,应当装设机械密封,且应当按API6
82装设机械密封。
如果机械密封不遵循API682,那么应符合API610的2.7.3.1~2.7.3.
23(这些条款大多取自API682)。
其要点是:
(1)机械密封应为集装式密封,钩式轴套型的集装式结构不看作是集装式密封。
(2)采用API682的密封箱尺寸。
API610(第七版)的密封箱尺寸设计取自原填料密封,其径向尺寸小,如密封室径与密封
旋转件外径的间隙有时仅为1.3mm;因此其腔的液体量少,密封传热差,因此密封面的
温度就高,导致密封在一些临界使用状况工作不稳定。
API682对密封箱尺寸作了详细
的规定,其径向尺寸加大了,密封室径与密封旋转件外径的间隙最小为3mm,传热效果
好。
(3)采用API682的双重密封(dualseal)概念。
(4)采用浮动小间隙喉部节流衬套。
七、一般介质的密封选型
水、酸、碱等介质的密封选用见表5,一般烃类的密封选用见表6。
.学习帮手.
.专业整理.
表5水、酸、碱等介质的密封选型
水水水
酸性水溶液氢氧化物、胺及有结晶物的介质
酸
(1)
泵送温度(℃)
<80<80>80
<80<80<80<80
<80
密封腔压力(KPa)<17251725~3450
<3450<17251725~3450<17251725
~345
0
<1725
标准密封型式(3)AAAAAAAA
可选方案(3)B
、CES
(2)ES
(2)B
、CES
(2)B、CES
(2)B
、C
必需的指定结构
-=s,pkkk
,ck,ck,s
由于杂质存在而采取的指定结构
工况(混和物
4<PH<11)
研磨的颗粒hhhhhhhh
表6烃类介质的密封选型
泵送温度(℃)
-40~-5-40~-5-6~150-5~l50150
~260150~260
>260
密封腔压力(KPa)<17251725~3450
<17251725~3450
<17251725
~3450
全部
非急骤蒸发烃
泵送温度下的汽化压力<
101.38KPa
标准密封型式(3)AAAACESES
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 机械 密封 API682 标准 冲洗 方案