密封系统技术介绍

密封系统技术介绍主讲人：李沛时间：2018年6月目录/CONTENTS01/干气密封系统技术及标准02/泵用辅助系统技术及标准03/系统主要仪器仪表04/系统主要阀门05/系统元件对成本的影响干气密封系统技术及标准PART01干气密封控制系统的作用通过对提供给密封的气体进行过滤，以除去颗粒杂质和液体，为密封提供干燥、干净的气源。通过对提供给密封的气体进行控制，以满足密封对气体压力、流量和温度的要求，并保持气体压力，流量，流速等参数稳定。通过对密封气或密封泄漏气的压力、流量等参数的测量来监测密封运行状况。参数异常时报警和联锁。单端面干气密封控制系统双端面干气密封控制系统的分类带中间迷宫串联式串联式组成-单端面干气密封控制系统单端面干气密封控制系统密封气泄漏气隔离气流程-单端面干气密封控制系统结构-单端面干气密封组成-双端面干气密封控制系统双端面干气密封控制系统前置气密封气泄漏气隔离气流程-双端面干气密封控制系统结构-双端面干气密封组成-串联式干气密封控制系统串联式干气密封控制系统一级密封气一级泄漏气二级泄漏气隔离气流程-串联式干气密封控制系统结构-串联式干气密封组成-带中间迷宫串联式干气密封控制系统带中间迷宫串联式干气密封控制系统一级密封气一级泄漏气二级密封气二级泄漏气隔离气流程-带中间迷宫串联式干气密封控制系统结构-带中间迷宫串联式干气密封干气密封控制系统的设计原则API614•标准《石油、化工和气体工业用润滑、轴密封和控制油系统及辅助设备》密封结构•（单端面、双端面、串联式、带中间迷宫串联式）→提供哪几路气气源•气源选择与处理（预处理、过滤、调压、监测）监控•密封气的控制（流量控制、压力控制）和泄漏气的监测（压力、流量）安全•针对机组参数与公用工程条件提高设备可靠性的选择（除液单元、增压单元、管路伴热保温等）•有报警、联锁设置，保证整个装置的稳定、安全01设计寿命020304干气密封控制系统的基本要求干气密封控制系统应设计并制造成其使用寿命至少为20年，并且连续运行至少5年。使用范围气体质量气体参数干气密封系统应设计成能满足规定的设备运行条件的整个范围（滞止压力、启动、停车、紧急停车，打循环）。干气密封控制系统处理后的密封气体精度应至少≤3um，温度应至少高于露点温度20℃以上，保证无液。干气密封控制系统应设计提供适当的气体流速、压力和流量。干气密封控制系统基本单元密封气（一级密封气）的供给与控制包含过滤单元、调压单元、流量控制单元一级密封泄漏气的监控与排放包含压力、差压检测单元、流量监测单元二级密封气的供给与控制包含过滤单元、调压单元、流量控制单元前置气的供给与控制包含过滤单元、压力调节单元隔离气的供给与控制包含过滤单元、压力调节单元基本辅助单元包含除液单元、增压单元、加热单元1.作为主密封，防止机组工艺气发生反窜。2.压力控制方式：保证一级密封气与机组平衡管的压差在0.3bar以上3.流量控制方式：保证机组内梳齿迷宫间隙最大时一级密封气的最小流速位10m/s4.压力+流量控制方式：目前应用最多串联式一级密封气控制串联式一级密封气密封气气源过滤单元压力调节单元流量调节单元一级密封气串联式一级密封气PDIT取自压缩机平衡管取自一级密封气进气管差压变送器（差压远传）差压控制器-DCSP密封P平衡PI-1FI-2FI-1流量计(可选)来自压缩机出口气/外部气源（经过滤器过滤）压力控制方案：压差△p=P密封-P平衡=0.3bar(最小)P平衡P密封P密封气动薄膜调节阀差压调节P吸气:20barg，40℃P排气:40barg，70℃P平衡:20bargP密封:20.3barg，70℃转速：10000rpmFI-1&FI-2处流量=一级密封泄漏量(@20.3barg&70℃)+通过压缩机梳齿迷宫的泄漏量(@20.3barg(0.3bar压差)&70℃，10000rpm)示例：串联式一级密封气P密封P平衡PI-1FI-2FI-1P平衡P密封P密封压力控制方案：压差△p=P密封-P平衡=0.3bar(最小)P吸气P排气串联式一级密封气流量控制方案：调节流量控制阀保证迷宫处气流速度至少10m/s。PI-1PDIFI-2FI-1节流阀或针阀调节流量FI–流量计监测密封气流量保持充足的密封气流量保持正压以防压缩机腔体内未过滤的工艺气体流向密封腔来自压缩机出口气/外部气源就地/远传针形阀/节流阀流量调节P吸气:20barg，40℃P排气:40barg，70℃P平衡:20bargP密封:20.3barg，70℃转速：10000rpmFI-1&FI-2处流量=一级密封泄漏量(@20.3barg&70℃)+通过压缩机梳齿迷宫的泄漏量(@流向机内的平均气流速度不小于10m/s)示例：串联式一级密封气流量控制方案：调节流量控制阀保证迷宫处气流速度至少10m/s。P密封P平衡FI-2FI-1P吸气P排气P密封P密封串联式一级密封气压力+流量控制方案：压差△p=P密封-P平衡=0.5barto0.7bar（一般设定值）PDIT取自压缩机平衡管取自密封气进气管P密封P平衡气动薄膜调节阀差压调节PI-1FI-2FI-1针形阀/节流阀流量调节来自压缩机出口气/外部气源（经过滤器过滤）P密封P密封差压控制器-DCS气动薄膜调节阀（差压控制阀）差压变送器（差压远传）P平衡1.在所有工况下，包括密封失效，以一种安全和可接受的方式来处理密封气的泄漏。2.保持高于火炬线的正压力。3.防止从火炬线来的反压。4.监测一级密封的运行状态。5.在密封失效时产生停车信号。串联式一级泄漏气监测串联式一级泄漏气一级泄漏气压力监测流量监测至火炬/安全放空串联式一级泄漏气PI-5FI-4到火炬P火炬PI-6FI-5PT-2PT-1高高联锁LHL高报P泄漏P泄漏高高联锁高报ROROP泄漏P火炬HH一级泄漏气排放到火炬FI-4&5-流量显示，监测一级密封泄漏量RO-使泄漏气排放管线产生背压PI-5&6-压力就地显示，监测一级泄漏气压力PT-1&2-压力远传，提供4~20mA信号到DCS。泄漏高报警，泄漏高高报，压缩机联锁串联式一级泄漏气PI-5FI-4到火炬PT-1HLP泄漏高高联锁高报RO限流孔板：根据正常泄漏量确定孔板尺寸当泄漏量快速增长时产生背压流量计：测量正常流量监测密封流量流量高/低报警（远传）止回阀：防止反压确保流动方向压力远传：密封泄漏较大时高报密封失效时高高报联锁压力就地：监测一级泄漏气压力一般采用远传1.提供工艺气与环境之间的有效隔离2.带中间迷宫的串联布置方式采用3.降低一级密封的泄漏浓度4.气体应为惰性气体（通常为氮气）5.气源必须可靠。串联式二级密封气监测串联式二级密封气外部氮气过滤单元压力调节单元流量调节单元二级密封气串联式二级密封气PIFIHLP缓冲FI,二级密封缓冲气流量显示PI,缓冲气压力显示二次放空工厂氮气氮气过滤器P火炬PI-1FI-1P泄漏ROP泄漏P火炬P缓冲P泄漏P火炬P火炬：1bargP泄漏:1.1bargP缓冲：气量应充足，保持迷宫处5m/s的气流速度FI流量=二级密封泄漏量+通过中间迷宫的泄漏量(基于5m/s)示例：1.密封的外泄漏气应通过管道引至室外安全区域。2.采用氮气作缓冲气，外侧密封泄漏气的二级泄漏放空是安全的。3.采用不带二级密封气进气的串联密封，二级泄漏放空中可能含有可燃气体。4.可推荐采用可燃气体探测器。串联式二级泄漏气串联式二级泄漏气二级泄漏气室外高点安全放空1.采用有隔离气注入的外侧迷宫密封，防止轴承腔的润滑油气向密封腔扩散。2.分瓣式碳环密封可用于替代迷宫密封3.通常采用氮气作为隔离气4.一些用户采用仪表风作为隔离气隔离气隔离气外部氮气过滤单元压力调节单元流量调节单元隔离气隔离气PI-4P隔离P隔离工厂氮气氮气过滤器nPI-4,隔离气压力显示,最小0.05barg二级泄漏气/泄漏气轴承润滑油隔离气隔离气二级泄漏气/泄漏气1.机组机开、停车时或者滞留工况时一级密封气气源压力较低，不能保证足够的压差来保证一级密封气的可靠注入，所以需对一级密封气进行增压。2.主要配置形式有两种：电动增压、气动增压。增压系统辅助单元–增压系统辅助单元–增压系统P2=P0+P1*rr=A1/A2P0...驱动压力[PL]P1...输入压力[Pa]P2...输出压力[Pb]A1...驱动活塞面积A2...高压活塞面积r...压力比辅助单元–增压系统原理图辅助单元–增压泵对比优点缺点气动增压泵动力为低压氮气或空气，能耗小撬装后体积小维护方便（更换易损件或整体换泵都很方便）成本较低操作简单、应用较多，较成熟输出流量较小，按实际需要的气量可能需要多台泵并联使用增大输出流量。工作时需要的低压氮气或空气耗气量较大一台泵约80Nm3/h电动增压泵输出流量大，通常一台就能满足一个输气站使用撬装后体积较大结构复杂，需维护的部件较多成本高操作复杂，应用较少1.对干气密封的一级密封气、二级密封气。隔离气气源进行处理，保证气源的干燥、洁净。2.包含控制系统标配的过滤器以及根据介质工况组份选配的聚结除液系统。除液、过滤系统辅助单元–除液、过滤单元直接拦截:大的颗粒被直接拦截聚结：小的液滴聚集成大的液滴滤芯辅助单元–除液、过滤单元一体式双联过滤器单体过滤器1.双筒体。1.单个筒体。2.过滤器前后单独配置切断阀。3.材质通常工艺气用不锈钢，氮气或仪表风采用铝合金。2.带恒流量切换阀。3.材质通常为不锈钢。辅助单元–除液、过滤单元4.供货商：WALKER/BEKO/PARKER等。4.供货商：TM/BOLL/INDUFIL等。辅助单元–除液、过滤单元预处理系统：聚结器辅助单元–除液、过滤单元1.根据介质参数，计算露点，选配加热单元。2.根据加热方式可分为直接加热和间接加热两种形式。3.供货商：富尔凯奥克/镇江裕泰/ELMESS等。加热单元辅助单元–加热单元辅助单元–加热单元间接加热直接加热辅助单元–加热单元电热管都有超温保护，防止干烧。可采用恒功率和变功率两种。恒功率：一直维持在一定功率加热，电热管发热一定，功率消耗较高。变功率：根据加热后介质温度反馈信号控制加热器功率变化，始终使加热器后介质温度维持在一定值，功率消耗较小。加热方式差异直接加热加热速度较快加热需要的功率较小间接加热加热速度较慢加热需要的功率较高维护成本高，需要补导热油电热管不与介质直接接触，安全性高泵用辅助系统技术及标准PART02泵用机械密封辅助系统为机械密封创造更有利的环境为密封端面提供良好的润滑，促进形成稳定的液膜带走密封端面产生的热量调节密封腔压力为密封提供清洁的工作液阻隔外部环境对密封的影响提供监测和控制密封泄漏的方法监测泄漏将泄漏引导至适当的收集或处理系统方案描述：从泵出口经节流孔板对密封进行冲洗，所有单端面密封的首选冲洗方案采用原因：密封腔散热，防止密封腔内介质气化，增加密封腔压力、液体气化余量应用场合：清洁液体；非聚合液体；易汽化介质注意事项：直径至少为3毫米的节流孔板通过适当的节流孔板和喉部衬套的尺寸来增加气化余量管道在12点位置将冲洗液引至密封端面典型的故障模式是节流孔板堵塞–检查管道末端的温度PLAN11自冲洗API682冲洗管路系统主要方案方案描述：从泵出口经节流孔板和冷却器对密封进行冲洗，冷却器在11方案冲洗基础上加强了散热采用原因：密封冷却，降低液温以增加液体气化余量，减少结焦应用场合：高温工况，通常低于350℉（177℃）；高于180℉（80℃）的热水；清洁的非聚合液体注意事项：先开冷却水，再开车降温不要导致晶体析出或变高黏度水冷式/翅片管式；缺水场合下可采用翅片管式，又叫风冷式以逆流方式布置管道以加大传热PLAN21带换热器正向自冲洗API682冲洗管路系统主要方案方案描述：从内部泵送装置经冷却器对密封进行冲洗，热水工况的标准冲洗方案（高于80℃的水润滑性较低，会造成密封端面的严重磨损）采用原因：低负载，高效冷却，增加气化余量，提高水的润滑特性应