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1、加压双密封的应用与压力设定 约翰克兰科技（天津）有限公司 总工程师 于业明 2011 年 10 月,内容介绍 加压双封的应用条件 封液的选择 封液泄漏体积和补液间隔时间的计算 封液系统压力的设定,加压双密封的应用与压力设定,加压双封的应用条件,介质含颗粒、高粘性、有毒、危害健康 介质污染环境，法律法规要求 液膜不稳定的介质和气体 泵容易抽空、密封发生干运转的场合 介质贵重，要求零泄露 具备远传报警条件 有合适的隔离液 H2S 浓度超过 1000 ppm,不加压双封的优点,几乎所有的不加压双密封都可以被加压双封替代，为什么还要用Plan52？ 系统无需加压装备 通常内密封由介质冲洗（Plan11
2、、13、21），热聚集很少 封液不带压，外密封发热少、寿命长 消耗功率少，发热量小 远传报警监控能够分清内、外密封失效情况 通常内密封会先漏，外密封仍能有效密封介质，为完成工艺 操作后停车赢得时间,Questions to ask the customer 要向用户提出的问题,Heat dissipation required必需的热消散，现场冷却水状况 Temperatures- in, out, ambient 温度-进、出、周围环境 Fluid characteristics - specific gravity, specific heat, viscosity （介质、隔离液）流体特
3、征-比重、比热、黏度 现场压力气源条件 是否具备远传报警条件 Process pressure工艺压力 What specifications apply有什么应用规范 Power supply and area electrical classification 电源和电器区域分类,How To Select Buffer / Barrier Fluid ?,The fluid should have an initial boiling point at least 10 C (50F)above the temperature to which they will be exposed.
4、流体的沸点至少高于工作温度10 C Have a flash point higher than the service temperature if oxygen is present. 在有氧环境中流体的闪点要高于工作温度 For service above 10C (50F), hydrocarbon barrier fluids having a viscosity below 100 cSt * at 38C (100F) and between 1 and 10 cSt at 100C (212F) have good experience. 在38C时流体黏度应小于100cst，
5、在100C时流体黏度应在110cst之间 The viscosity should be less than 500 cSt * at the minimum temperature to which it is exposed.流体在最低温度下的黏度应低于500Centistokes(动力黏度） For hydrocarbon streams, paraffinic based high purity oils having little or no additives for wear/oxidation resistance or synthetic based oils have be
6、en used successfully. 含有很少或不含抗氧、抗磨添加剂的石蜡基高纯油或合成油都有成功使用的经验 Anti-wear/oxidation resistant additives in commercial turbine oils have been known to plate out on seal faces.含有抗磨剂和抗氧化剂的透平油会在密封面上结膜,API 682 guides :,How To Select Buffer / Barrier Fluid ?,TYPICAL BARRIER FLUIDS 典型的隔离液,Water 水 Ethylene Glycol
7、 乙二醇 Heat Transfer Oil导热油 Paraffin 石蜡 Mineral Oil 矿物油 Ethyl Benzene 乙苯 Vegetable Oil 植物油 Paint Thinners油漆稀释剂 Milk 牛奶 Acetic Acid 醋酸 Water Based Solutions水基溶液 Turpentine 松节油 Glycerine 甘油 Toluene 甲苯,怎样选择隔离液？,封液泄漏体积和补液间隔时间的计算,轻烃工况中隔离液经常使用7#10#白油， sg. =0.870.9 高温油工况隔离液推荐使用Therminal55导热油，sg. =0.875（在60）
8、加压双封隔离液每天最大正常泄漏量：24*2*5.6/1000sg. =0.31L 低压报警压力大于介质压力10%且不小于1Bar（考虑开关精度） 隔离液压力大于报警压力10%且不小于1Bar （考虑开关死区精度、现场气源条件、密封的PV值极限）,API Plan 53A 现场具备压力气源,封液泄漏体积和补液间隔时间的计算,3加仑封液罐补液间隔时间： 标准液位至报警液位容积(Sch10):1.58*1.62*/4=3.18L 气室容积 (Sch10):0.139*1.63+1.68*1.62*/4=3.95L （补液间隔可略大于10天） 标准液位至报警液位容积(Sch40):1.58*1.562
9、*/4=3L 气室容积 (Sch40): 0.139*1563+1.69*1.562*/4=3.75L 5加仑封液罐补液间隔时间 标准液位至报警液位容积(Sch10):1.57*2.112*/4=5.5L 气室容积 (Sch10):0.139*2.113+0.99*2.112*/4=4.77L 标准液位至报警液位容积 (Sch40): 1.515*2.032*/4=4.9L 气室容积 (Sch40): 0.139*2.033+1.565*2.032*/4=6.23L,API Plan 53A 现场具备压力气源,封液泄漏体积和补液间隔时间的计算,API Plan 53A 现场不具备压力气源可以吗
10、？ 参考Plan53B的隔离液压力设定，不考虑蓄能器预充压力。 加压后关闭充压阀门 补液间隔时间取决于封液罐的补液容积和气室设定压力。 3加仑封液罐补液间隔时间： 标准液位至报警液位容积(Sch10):1.58*1.62*/4=3.18L 气室容积 (Sch10):0.139*1.63+1.68*1.62*/4=3.95L （当Pb=2Psl ，补液间隔可略大于10天）,在哪里使用Plan53B？,Hazardous products such as Hydrofluric acid 危险的介质例如氢氟酸 High pressure applications, eliminates nitro
11、gen entrainment 高压应用时消除气液混溶现象 API 682 限制了氮气的最大压力为10barg, 约翰克兰建议只要隔离液温度小于120， 最大氮气压力21barg Locations where cooling water is not available 现场没用冷却水条件 The efficiency of the cooling finned tubes is best in a windy and cold climate. This makes the 53Mod suitable for North Sea/Offshore applications. 翅片管的冷却
12、效果在多风和寒冷环境中最好， 非常适合在北海/海上平台上应用,API Plan 53B 的压力设定,选用API Plan 53B： Sealol 在设定Plan53B隔离液压力Pb中推荐: 当介质压力Pp30Bar, 隔离液压力Pb=Pp+12Bar 蓄能器预充压力Pac为隔离液额定压力的65%85% Pac=Pb* （65%85%） 蓄能器预充压力举例：当介质压力Pp10Bar 介质压力Pp=7.4Bar， 隔离液压力Pb=Pp+4Bar=11.4Bar 蓄能器预充压力上限Pac=Pp=7.4Bar 7.4/11.4=64.9%蓄能器预充压下限 当介质压力Pp7.4Bar，上述要求将不能全部
13、满足。解决的办法： 1.推荐使用Plan53A。 2.降低隔离液压力，补液间隔将缩短。 报警压力Psl高于密封腔处的介质压力12Bar。报警压力Psl=Pp+12Bar,封液泄漏体积和补液间隔时间的计算,选用API Plan 53B： 蓄能器预充压力举例：当介质压力10Bar30Bar, 隔离液压力Pb=Pp+12Bar 设定隔离液压力时还要考虑所选密封的PV值极限 报警压力Psl高于密封腔处的介质压力12Bar。报警压力Psl=Pp+12Bar 密封端盖设计压力如果不能适应介质最大工作压力，要向用户说明。,封液泄漏体积和补液间隔时间的计算,API 682 第4版将要求Plan53B的补液间隔
14、时间不少于28天 气体体积与压强关系 P1*V1=P2*V2 加压双封隔离液28天最大正常泄漏量：0.31*28 = 8.6L 当选用蓄能器容量为40L： （40-8.6）/40=78.5%，蓄能器压力可设定为75%Pb 当前我们选用蓄能器容量为25L： 如果蓄能器压力Pac=0.75Pb，隔离液压力Pb=Psl/0.75 则蓄能器补偿量为：25*0.25=6.25L，补液间隔为 6.25/0.31=20（天） 如果蓄能器压力Pac=0.7Pb，隔离液压力Pb=Psl/0.7 则蓄能器补偿量为：25*0.3=7. 5L，补液间隔为 7. 5/0.31=24（天） 报警发信之后，蓄能器至少还应有
15、8小时以上的正常泄漏补偿能力： 8*2*5.6/1000sg. =0.1L,为什么要了解密封腔内侧介质的压力？,Pressure limitation of mechanical seal 机械密封的压力限制 Design cooling flow for mechanical seal 机封冷却流量的设计,1. 后盖磨损环（口环） 叶轮平衡孔,What is the seal chamber pressure of this pump ?,有了这些特征，如果采用的又是API Plan 11 冲洗方案，密封腔压力j仅高于入口压力23PSI。,大多数悬臂流程泵在叶轮上做一个后盖磨损环和一组平衡孔，以便平衡轴向力，降低轴承负载； 通常还在密封腔底部设置一个喉部衬套； 从这些特征就可估算出密封腔的压力值。 实际上，准确的压力应是后盖磨损环间隙、平衡孔的位置、尺寸的函数，我们可以近似的估计出：,公式 1. 密封腔压力 = 入口压力 + 0.15 x （出口压力-入口压力）,2. 没有后盖板磨损环, 没有平衡孔,公式 2. 密封腔压力= 出口压
