机械密封辅助系统解析
机械密封辅助系统
机械密封辅助系统 －－－Ｇ６３１０Ｒ－标准压力罐辅助系统配置 ＣＹ１０型压力罐辅助系统配置由标准压力罐（Ｇ６３１０Ｒ）、压力表、关闭阀等部件组成。
符合ＡＰＩ６１０方案５２或５３的配置要求。
是最基本的配置形式系统，结构简单，适用范围广，常用于串联和双端面机械密封系统。
用户可以只用此种系统配置，也可根据自己实际使用需要增设测量仪表、手动补液泵等部件。
ＣＹ１１型压力罐辅助系统配置由标准压力罐（Ｇ６３１０Ｒ）、压力表、关闭阀和手动补液泵组成。
符合ＡＰＩ６１０方案５２或５３和ＪＢ／Ｔ ６６２９－９３标准规定。
用户如采用此种系统配置，可以在不停泵的情况下通过手动补液泵对压力罐进行补液。
此系统如作储罐系统，可用于串联式机械密封，如作平衡罐系统，可用于双端面机械密封。
ＣＹ１５型压力罐辅助系统配置由标准 压力罐（Ｇ６３１０Ｒ）、压力表、关闭阀、液位继电器等部件组成。
符合ＡＰＩ６１０方案５２规定。
可接现场报警器或远传报警系统，选定合适的液位高度，可检测到密封是否泄漏，密封运行安全可靠。
安装简便，可用于串联式机械密封辅助系统。
ＣＹ１８型压力罐辅助系统配置由标准压力罐（Ｇ６３１０Ｒ）、压力表、关闭阀、液位继电器和手动补液泵组成一种较完整的密封辅助系统。
符合ＡＰＩ６１０方案５２或５３和ＪＢ／Ｔ ６６２９－９３标准要求。
报警系统检测压力罐内压力和液位，及时发现密封是否泄漏。
运行中可以通过手动补液泵随时对压力罐补充缓冲液。
１．标准压力罐 ２．压力表 ３．关闭阀 ４．孔板 ５．排气口（接排空管线）６．冷却水出口 ７． 液位继电器 ８．压力补液接门 ９．冷却水入口 １０．机械密封 １１．手动补液泵 １２．接气体压源 。
API682：2004机械密封辅助系统介绍
机械密封辅助系统介绍API 682：2004yoyo_i整理API 682：2004美国石油协会技术标准：离心旋转泵用轴封系统的附录G编入的是已经应用在工业上的标准冲洗布置和辅助硬件的图纸。
虽然API 682：2004未引入这类布置图纸的全部，但经过买方的同意，他们可以用于特殊情况。
API682 2004：冲洗方案01a）管道和仪表流程图b）密封腔细部图图注：1、进口2、急冷接口/排液接口（Q/D）3、密封腔从泵的出口到密封的完整循环过程，只推荐应用洁净的工作介质。
方案01 ：除了冲洗液冲叶轮后部靠近出口的部位直接引入密封腔以外，方案01与方案11非常相似。
这种冲洗方案仅适用清洁流体。
冲洗方案 1 常用于常温下，且被输送流体非常粘稠或容易固化的情况下，以防止流体在冲洗管内凝固。
对于方案1，要特别注意再循环量的供应要充分满足密封操作条件。
a）管道和仪表流程图b）密封腔细部图图注：1、备日后接循环液体用的堵头接口2、放气口（如果需要）3、加热/冷却进口（HI或CL），加热/冷却出口（HO/CO）4、冲洗口/排液口（Q/D）5、密封腔卧式泵优先采用放气布置。
方案02 ：用于无冲洗流体循环，密封腔一端封闭的情况下，一般用于化工行业中的密封腔压力和温度较低的情况下。
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。
这种方案通常用于被输送的介质比较清洁，以防止由于旋涡的作用对密封法兰盘、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。
这种冲洗方案也可以用于温度较低的、清洁的、比热较高的流体（水），且泵的转速一般不高。
当采用方案02时，要仔细计算输送介质汽化的温度裕量。
a）管道和仪表流程图b）密封腔细部图图注：1、来自泵的出口2、冲洗接口（F）3、急冷接口/排液口（Q/D）4、密封腔从泵的出口通过限流孔板道密封的循环过程。
冲洗液进入密封腔靠近机械密封端面处冲洗端面，然后穿过密封腔回流到泵。
机械密封53B辅助系统使用说明书
机械密封辅助系统53B系统安装使用说明书沈阳石化电站泵有限公司一、53B系统的工作原理本系统主要由蛇管式换热器、囊式蓄能器、压力及温度指示器及压力报警开关组成。
系统主要应用在API682布置方式3的密封冲洗方案中，通过蛇管式换热器来冷却二级密封在运转时产生的摩擦及搅拌热，并通过密封上的泵送环提供循环动力。
囊式蓄能器为系统提供稳定的压力，保证密封泄漏后系统中压力的稳定，并为系统提供约1.5L的隔离液蓄能补充量。
如系统中隔离液压力低于（介质侧密封腔压力+0.05）Mpa时，则压力报警开关将会产生报警信号，提醒操作者须向系统补充隔离液，补充隔离液可通过系统自带的手动补液泵进行，补液压力可通过压力指示器来读取，一般隔离液压力为（介质侧密封腔压力+0.14~0.17）Mpa。
（隔离液应根据工艺介质特性进行有针对性的选择，尽量选择与工艺介质互溶性较好的介质充当）。
二、53B系统的应用场合本布置方案用于配置方式3的双端面密封中高蒸汽压力及闪蒸烃类介质危险有毒的工艺介质易热传导的介质脏的/有固体颗粒的或易聚合的介质三、53B系统的调试说明1.将管线连接到工作状态，检查系统管线是否有松动及泄漏疑点，检查无误后对囊式蓄能器内出厂所充氮气排放干净；2.检查系统中的阀门，将排液口关闭，其余阀门开启；3.准备好可用氮器瓶及充气工具，将囊式蓄能器最上方的充器孔保护螺母扭下，把充器工具安装到充气孔上，准备对蓄能器气囊进行充气.（充气要求：核对准确所需系统密封腔的具体压力值P1；核对准确后向气囊进行充气，充气压力P2=0.85~0.9P1;注：所充气体必须为氮气）；4.充气完成后卸下充气工具并将充气口保护螺母安装上，此时可对系统进行补液操作：(用补液装置进行补液，注意观察排气孔，保证隔离液充满系统内部，将排气口阀门关闭，继续对系统进行补液操作，此时应观察系统压力表的变化，当压力表的刻度值P3=P1+0.2时，表示充液补压完成，并将补液口处阀门关闭，此时系统便处于工作压力状态)；5.注：以上所有压力值单位为Mpa.P1-密封腔压力；P2-充气压力；P3-正常工作压力；四、故障及维修1. 不循环，进出管路温差小，温升大，压盖温度过高。
004泵用机械密封的辅助设施
３）由于密封端面的磨损而造成的密封
失效
a）摩擦副所用的材料耐磨性差、摩擦系数 大、端面比压（包括弹簧比压）过大等,都 会缩短机械密封的使用寿命。 b）对于含有固体颗粒介质，密封面进入固 体颗粒是导致使密封失效的主要原因。固体 颗粒进入摩擦副端面起研磨剂作用，使密封 发生剧烈磨损而失效。密封面合理的间隙， 以及机械密封的平衡程度，还有密封端面液 膜的闪蒸等都是造成端面打开而使固体颗粒 进入的主要原因。
对于轻烃泵密封，在压盖上不用通冷却水，防止泄漏时 结冰。
对于轻油泵，如果介质温度稍高，在密封腔的夹套中可 通以冷却水降低密封腔中的温度。如果介质温度高，可 在冲洗管路上加冷却器。轻油泵在密封压盖上可以通冷 却水。
18、何种工作条件要选用辅助设施
1)工作温度超过密封件允许温度时； 2)高粘度、低粘度及易挥发介质； 3)有毒及有害介质； 4)含奉机械杂质及有结晶析出时； 5)重型机械密封。
1．安装静试时泄漏 机械密封安装调试好后，一般要进行静
试，观察泄漏量。 如泄漏量较小，多为动环或静环密封圈
存在问题。手动盘车观察，若泄漏量无明 显变化则静、动环密封圈有问题。
泄漏量较大时，则表明动、静环摩擦副 间存在问题。
此外，泄漏通道也可同时存在，但一般
有主次区别，只要观察细致，熟悉结构， 一定能正确判断。
（6）由于两密封端面失去润滑膜而 造成的失效：
a）因端面密封载荷的存在，在密封腔缺乏液体 时启动泵而发生干摩擦； b）介质的压力低于饱和蒸汽压力，使得端面液 膜发生闪蒸，丧失润滑； c）如介质为易挥发性产品，在机械密封冷却系 统出现结垢或阻塞时，由于端面摩擦及旋转元件 搅拌液体产生热量而使介质的饱和蒸汽压上升， 也造成介质压力低于其饱和蒸汽压的状况。
机械密封辅助系统方案
机械密封辅助系统方案机械密封辅助系统方案PLAN01 从泵盖压力侧引出,至密封腔的内部循环推荐用于清洁、有保温要求的液体,不适用于立式泵PLAN02 无冲洗液循环的封死的密封腔通常用锥形密封腔解决颗粒堆积和散热,不适用于立式泵PLAN11 从泵出口引出,经孔板至密封,冲洗密封推荐用于低粘度、温度低于80 ℃的清洁液体,不适用于立式泵端面后进入泵腔PLAN13 从密封腔引出,经过孔板至泵进口在密封腔压力同泵出口压力接近,腔内液体循环难以形成时使用,通常用于立式泵PLAN21 从泵出口引出,经孔板和冷却器至密封换热负荷较大,不推荐用于介质温度高于160 ℃的工况腔,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,经冷为局部循环换热,换热负荷远小于PLAN21 系统,可以替代PLAN21 系统。
推荐用却器返回密封腔于高温介质工况PLAN31 适用于固体颗粒质量分数小于1.5 %、颗粒密度高于介质密度2 倍的工况从泵出口引出,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,冲洗密封适用于含有固体颗粒或污染物的场合。
选择冲洗液时应考虑冲洗液不能污染介质,冲洗液消耗量较大PLAN41 从泵出口引出,经旋液分离器,清洁液自适用于介质温度低于160 ℃、固体颗粒质量分数小于 1.5%及颗粒密度高于介质密上部流出,经冷却器进入密封腔。
含有颗粒度2倍的工况的液体从下部流出,返回泵进口PLAN52 通过外部储液器向无压双重密封串联密通常用于无压双重密封,用于对轴封系统有较高可靠性要求的场合。
无压双重密封封提供缓冲液。
正常运行时由泵送环维持的内侧密封为第一道密封,相当于一个内装式密封。
第二道密封腔内注满来自缓冲罐循环。
缓冲液压力低于密封腔内液体的压的液体。
内侧密封或第二道密封失效均会报警。
也可用于泵送介质压力较高而单级力密封无法满足要求的工况。
机械密封辅助系统分解
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。
1.用于立式泵，高扬程泵 2.常和PLAN1,11,12（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黏度 4.先开换热器冷却水，后开车。
SNS
1.规格，仪器仪表，流体，布置方式应与用户协商。
2.每套机封应配一个独立的储罐。 3.储罐标准液位距泵轴中心线至少1米。 4.轴径＜60，12 l;≥60,20 l。 5.标准液位高于低液位至少150mm。
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1.5bar（一般0.4MPa) 4.泵压力波动或高于35bar用差压调节器（设置值： 1.4~1.6BAR） 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）
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
第5章机械密封的辅助系统
4、采用辅助系统的目的 （1）减小温升，保持端面良好润滑（使机械密封各零 件良好、正常地工作）。 （2）（在易汽化介质中）保持密封腔压力高于饱和 蒸气压，使之不汽化。 （3）在低温泵中保温和供热。 （4）对于有固体颗粒出现的结晶和强腐蚀介质的密 封，能保持密封不受损坏。
5、较好工况下，采用辅助系统，会提高密封稳定性和 使用寿命。（有的密封工作温度、压力、转速不太高。不 用辅助系统也可以工作。）
V
图5－18 F1＝冲洗入口 F2＝泵的出口 Q/O＝阻封/排水 V＝排气口 从泵的排出口经节流孔板到密封腔同时从泵的密封腔经节流孔板 到泵的吸入口的循环，介质进入密封腔进行冷却，另一方面通过不断 的排气达到减少密封腔压力的作用。
第五章 机械密封的辅助系统
一、为什么机械密封要采用辅助系统 1、机封工作条件的苛刻性
在流体机械中（如泵、压缩机、搅拌釜、离心机等）， 工作条件最苛刻的部件要算机械密封。 （1）象推力轴承那样承受轴向力 （2）象散热器那样把产生的热量导出 （3）在高温高压易腐蚀情况下，静密封已经很困难， 还要在高速旋转中，在几毫米宽的密封面上实现动密封就 更加 困难。
冲洗实际上是直接冷却的方法，它有，正向直通式冲 洗、正向旁通式冲洗（也叫正向冲洗）、反向旁通式冲洗、
也叫（反冲洗）、全冲洗、及综合冲洗。冲洗液的来源有
内冲洗、外冲洗。按冲洗入口布臵有，单点冲洗、多点冲
洗。
三、 机械密封冲洗的方法
1、正向直通式冲洗、即在泵的内部将出口流道与密封腔 贯通，依靠它们的压差，维持介质从泵出口流到密封腔的 正向流动，达到冲洗的目的。由于未经净化及降温处理， 只能由介质将密封腔的摩擦热带走，起控制温度的作用。 常用于内装式单端面机械密封 简图5－1
最新第5章机械密封的辅助系统
5－2正向旁通式冲洗
3、反向旁通式冲洗、（也叫反向冲洗）即将介质从密封 腔引出，经旁通管，通过节流孔板、再回到泵的入口依靠 密封腔与泵入口的压差，维持介质的反向流动，达到的目 的，能起控制温升、防止杂质沉积的作用。此种冲洗方法 适用于介质温度低于80℃以下的介质，常用与密封压力与 排出压力差极小的场合。图5－3
孔板
5－3 反向旁通式冲洗流程
4、介质循环冲洗，利用装在泵 轴或轴套上的循环轮依靠旋转 产生泵效作用，使密封流体循 环的部件。介质从密封腔引出， 经过换热器在回到密封腔进行 冲洗，并用节流套控制工作介 质与密封腔介质的热传导，控 制温度作用。常用于内装式单 端面机械密封。
图5－4图 5－5
换热器
三、 机械密封冲洗的方法
1、正向直通式冲洗、即在泵的内部将出口流道与密封腔 贯通，依靠它们的压差，维持介质从泵出口流到密封腔的 正向流动，达到冲洗的目的。由于未经净化及降温处理， 只能由介质将密封腔的摩擦热带走，起控制温度的作用。 常用于内装式单端面机械密封 简图5－1
Q/D=急冷/排液
正向直通式冲洗
2、正向旁通式冲洗（也叫正向冲洗）正向旁通式冲洗 （也叫正向冲洗）即将介质从泵的出口引出，经旁通管， 通过孔板节流，再进入密封腔，依靠泵的出口与密封腔的 压差，维持介质的正向流动，达到冲洗的目的。再旁路管 中可以根据需要接上漩涡分离器、换热器等可以起到控制 温度。控制磨蚀、用于内装式机械密封。图5－2
单点轴向冲洗
2、多点冲洗有，径向冲洗和轴向冲洗两种。图5－11、图 5－12
冲洗入口
密封压盖
径向多点冲洗孔
5－12 多点径向冲洗
5－12 多点轴向冲 洗
叶轮局部循环冲洗
2-2机械密封辅助系统-API682-2002
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Inconel
718(一种高等级的 Ni-Cr 合金)，其余部件(如轴套、压盖等)
API682 离心泵和转子泵用 机械密封辅助系统
API 682-2004
API682简介
美国石油协会 1994年10月颁布的API 682《离心泵、转 子泵用的轴封系统》(Shaft Sealing Systems for Centrifugal and Rotary Pumps) 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。
（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
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。
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。
机械密封为什么要用辅助设施
一、机械密封为什么要用辅助设施在流体机械中（如泵、压缩机、搅拌釜和离心机等），工作条件最苛刻的部件要算机械密封。
像推力轴承那样承受轴向力;像换热器那样把产生的热量导出。
在高温、高压、易腐蚀等部位实现静密封已经比较困难，要求在高速旋转中，在几毫米宽的密封端面上实现动密封就更加困难了。
为了解决这个棘手的问题，经过一长期的实践，我们找到了两个途径:一是从密封的结构和材料入手，使其适应苛刻的工作条件。
这种做法花费的代价较高，尽管如此，仍不能从根本上解决问题。
一旦密封失效，后果严重。
另一途径是通过辅助设施改善工作环境。
目前，实际工作中不用任何辅助设施的机械密封实属罕见。
如高压使用的串联机械密封以及高温泵的机械密封等都必须采用相应的辅助设施。
通过辅助设施，将某些苛刻的工作环境改变为密封能接受的，使机械密封的效果大大提高，使用范围更加宽广。
机械密封工作中产生的摩擦热，使密封端面温度升高，如不采取相应的设施，会产生许多不良后果。
1）温度升高使密封端面间液膜汽化，磨损加剧，使密封失效；2）温度升高使动静环产生热变形，泄漏增大、磨损加剧；3）温度升高也加剧了介质对机械密封的腐蚀；4）温度升高使辅助密封圈老化、变质而失效；5）温度升高，浸渍合成树脂的石墨，因树脂碳化而性能下降，浸金属的石墨环，因金属熔化而泄漏。
由此可见，不允许的温升是机械密封的大敌。
辅助设施的目的在于减少这种人们不希望的温升，保持密封端面间的良好润滑状态，使机械密封各零件良好、正常地工作。
在易汽化介质中，保证密封腔中的压力，使之不汽化;在低温泵的密封中可起到保温和供热的作用；对于有固体颗粒出现的结晶和强腐蚀介质的密封，还能保持密封不受损害。
因此，有的国家把辅助系统称为保护系统。
1983年中国石化总公司组织了对七大石化企业的机泵密封调查认为：“国外引进的离心泵和压缩机的轴封，根据不同条件都带有不同的辅助设施。
实践证明，往往结构合理，材料良好而忽视了辅助设施，造成困难的工作条件，导致密封早期失效。
辅助密封系统详细介绍图示和说明
环，只推荐用于清洁介质，必须保证足够的循环量，以保持密封面上的稳定条件。
PLAN 02已堵上的接孔是为将来可能设置的循环液预留的。
PLAN11到达密封，冲洗液流进密封腔中临近密封面的地方，冲洗密封面后液流通过密封返回到泵中。
当PLAN 13返回到吸入室。
板到达密封并返回到吸入口。
孔板的尺寸和规格必须根据卸压衬套和返回管线确定。
类似于方案返回到吸入侧，将把可能聚集于密封室内的蒸气排出。
推荐用于轻烃类的使用条件。
PLAN 23过冷却器回到密封室。
这个方案能用于热的使用条件下，靠只冷却少量的再循环液来降低冷却器上的热负荷。
板到旋风分离器，分离器将清洁液物质送回到泵的吸入室。
PLAN 32室，正确选择密封冲洗液必须注意：消除冲洗液的汽化可能性并避免泵送介质被冲洗液污染。
PLAN 41板到旋风分离器，分离器将清洁液经冷却器送入密封室，固体物质回到泵的吸入室。
PLAN 51护层通往压盖上的急冷接孔。
PLAN 52外部容器为无压双端面密封的外部密封提供缓冲液．当正常运行时，循环液通过内部泵送环维持，容器通常连续向蒸汽回收系统排气并且维持压力低于密封腔压力。
压力表时不加入。
PLAN 53有压的外部隔离液容器向密封腔提供清洁介质，隔离液通过内部泵送环循环，容器压力大干所要密封的流程压力，通常和有压的双端面密封一起应用。
PLAN 54封腔提供清洁介质，循环液通过外部泵或压力系统循环，容器压力大于所要密封的流程压力，通常和有压的双端面密封一起应用。
PLAN 61案的典型使用是当买方向辅助密封系统装置提供介质（如蒸汽，气体或水）时。
PLAN 62。
双端面机械密封辅助系统泄漏原因分析及预防措施
图 + 串联弹簧式双端面机械密封结构示图
%#3#4 离心泵 !"356"- 投用!截止至 !"3563! 已 经 运 行 了 大 约 37-"")8% 期 间 观 察 密 封 辅 助 系 统 储液罐显示器!发现储液罐液位逐步降低%通过排 查 发 现 !%#3#4 离 心 泵 运 行 过 程 中 机 械 密 封 外 侧 端面出现了泄漏!从而导致二级密封泄漏!缓冲液 泄漏到 %#3#4 离心泵外部% 若储液罐内缓冲液泄 漏而没有被及时发现! 可能会因缓冲液完全泄漏
双端面机械密封工作时& 在流体压力和弹性 元件弹力等合力作用下& 密封环端面上形成一个 适当的压紧力&产生端面比压&使得动环和静环两 端面相互紧密贴合& 并且在两端面之间极小的间 隙中维持一层极薄的液膜&进而达到密封效果#对 双端面机械密封& 需要通过外围密封辅助系统向 密封腔内注入缓冲液进行冲洗%润滑和冷却等#缓 冲液既可以冲洗摩擦副& 改善机械密封的工作环 境&又可以检测一级密封面是否泄漏#
机械密封辅助系统结构及原理
结构功能 在机泵工作过程中&机械密封端面摩擦%动环
和静环摩擦以及密封环搅拌均会产生热量& 这些 热量必须及时排除&以避免密封元件发生热变形# 另外&在运行过程中&若机泵输送的是高温介质& 则需要降低轴封箱温度& 才能保证机械密封正常 工作# 热量排除和轴封箱温度降低需通过密封辅 助系统来实现&避免出现摩擦副密封环变形%辅助 密封元件失效% 介质结晶和固化以及密封端面间 液 膜 黏 度 变 化 等 情 况 !"#
摘要 轻质烃类机泵双端面机械密封常采用 !"#$ %%&!"#$ '( 辅助系统 通过分析双端面机械 密封的密封原理 密封辅助系统的结构功能 结合 !)%)* 离心泵双端面机械密封泄漏现状 对 密封辅助系统中储液罐内缓冲液液位升高和降低的原因进行了分析 并提出了确保冷却水循环系 统畅通 选用合适的缓冲液 定期检查缓冲液液位变化情况以及定期检测出入口管线温度等预防 机械密封失效的措施 可为机泵的平稳安全运行提供保障 关键词 离心泵 双端面机械密封 辅助系统 泄漏 预防措施 中图分类号 !"#$%&'($!)*+,--文献标志码 .--!"#$%/&0*+*12&3445&%///67,++&'/'0&/,&/%+
机械密封辅助系统介绍分解
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1.5bar 4.泵压力波动或高于35bar用差压调节器 5.用于富胺液介质（含H2S) 6.温度高于 260℃ 的工况
介质压力高于20bar
增压罐
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1.4bar 4.成本高
机械密封辅助系统介绍
API 682-2002
一、API682冲洗管路系统标准方案
1.外部环境易使介质浓缩或凝固的情况 2.内部孔径应满足流量要求
1.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 2.锥形密封腔
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，定孔板喉套 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
Байду номын сангаас
换热器参数 最高工作压力：5.2bar 试验压力：8bar 最大压力降：1bar 最高进口温度：32℃
最高出口温度：49℃
最大温升：17℃
1.冷却水流量不低于8 l/min。 2.轴径大于60mm，管径为3/4 ″ ,壁厚0.095″ ; 轴径小于等于60mm，管径为1/2 ″ ,壁厚0.065″。 3.管程壳程均应能完全排气排液 。 4.双支泵应为每套机封分别配置。
3.收集器+孔板+高报压力开关（0.7bar)+阀门
1.布置2无压干抑制密封，泄露物不会凝结 2.和PLAN72/71合用 3.孔板+高报压力开关（0.7bar)+阀门
八、辅助系统
2-2机械密封辅助系统-API682-2002
• 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
CMGR-02 CMGR-03 CMGR-06 CMGR-09 CMGR-12
380 ℃重油 256 ℃水
130.7 ℃ 167 ℃
87.1 ℃ 139 ℃
42.8 ℃ 91 ℃
31.9 ℃ 59.5 ℃
30.5 ℃ 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。
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/min
d—孔板直径mm ΔP—孔板前后压差MPa ρ —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。
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。
380℃ 重油 256℃ 热水CMGR-02 60~105.8℃ 58.6~71.9℃
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
机械密封辅助系统
来降低密封腔压力。 • 典型的故障模式是节流孔堵塞 – 检查
管道末端的温度。
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14方案
方案描述 • 密封冲洗通过节流孔板从泵出口并再次循环
至泵入口。 • 结合11方案和13方案。 作用 • 立式泵的持续密封腔排气。 • 密封腔散热。 • 增加密封腔压力和液体气化余量。 应用场合 • 立式泵密封。 • 适当温度下清洁的非聚合液体。 注意 • 使用直径至少为0.125英寸（3毫米）的节流
机械密封辅助系统方案
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概论
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2
辅助系统的作用
为机械密封创造更有利的环境
冲洗以散热 降低液温 改变密封腔压力 清洁工艺流体 控制机械密封的大气侧 提供检测和控制密封泄漏的方法
捕捉和/或防止泄漏 检测泄漏 将泄漏引导至适当的收集或处理系统 为密封环境提供除工艺流体之外的液体
38
54方案
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方案描述 • 加压隔离液通过外部系统循环。
渣的水。 • 非聚合液体。
注意 • 对于比重为工艺流体两倍的颗粒，旋
液分离器的效果最佳。 • 密封腔压力必须非常接近吸入压力，
以保持适当的流量。 • 管道布置中应当不包含节流孔板，不
需要对密封腔排气。 • 典型的故障模式是分离器或管道堵塞
– 检查管道末端的温度。
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31方案配套旋液分离器
Heat exchanger
WDK 热交换器
Heat exchanger
HRV 热交换器
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14
23方案
Page 15
方案描述
• 从内部泵送装置经冷却器对密封进冲洗。 • 热水工况的标准冲洗方案。 作用
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02
03
06
09
12
380 ℃ 130.7 ℃ 87.1 ℃ 42.8 ℃ 31.9 ℃ 30.5 ℃ 重油
256 ℃ 167 ℃ 139 ℃ 91 ℃ 水
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。
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黏度 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- CMGR- CMGR- CMGR- CMGR-
机械密封辅助系统介绍
API 682-2002
一、API682冲洗管路系统标准方案
1.外部环境温度易使介质浓缩或凝固的情 况
2.内部孔径应满足流量要求
1.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 2.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.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80℃ 重油 256℃ 热水
CMGR-02 CMGR-03 CMGR-06 60~105.8℃ 41.4~90.1℃ 31.8~81.65℃ 58.6~71.9℃ 44.6~58.7℃ 35.1~49.5℃
CMGR-09 30.4~80.55℃ 32.3~46.8℃
CMGR-12 30~80.3℃ 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
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。
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PLAN1,11,12（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
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。
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
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.孔板直径的确定Q=1.22d2(ΔP/ρ）1/2 式中：Q—流量l/min d—孔板直径mm ΔP—孔板前后压差Mpa ρ—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。
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.高凝固点和高黏度介质慎用（易导致凝固或黏度变高）， 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