API 682与您：构建更出色的机械密封支持系统

化工&炼油市场市场经理 Sean Hunsicker

机械密封在二十世纪八十年代成为一项炼油厂和化工厂中占主导地位的密封技术,从而促使美国石油学会 (API)成立了一个以为这些元件编写标准为主要关注焦点的委员会。1994 年发布了面向离心泵和旋转泵的API 682轴封系统的第一版,其中包含以下宗旨:“该标准旨在默认针对经常供应的很有可能在满足排放法规的前提下达到至少三年连续运行目标的设备类型。”需要注意的是,该标准包括某些推荐规范,除非另有说明,否则默认为已被证明是安全可靠的技术。目前在第四版中,API 682继续基于工艺服务为机械密封及其支持系统提供指导。

尽管大量标准均聚焦于机械密封,但很大一部分仍集中在密封支持系统上,因为它们是密封和泵系统正常运行的关键性元件。作为密封支持系统的制造商,世伟洛克公司以及我们的销售与服务中心已按照API 682第四版的规范提供经过实践的方法。在这篇博客文章中,我们将介绍部分方法以及在密封支持系统的结构与设计中实施该标准中的建议,如何助您实现在降低成本的同时提高可靠性和安全性的目标。

机械密封支持系统的主要功能是什么?

在讨论优秀实践之前,让我们看一下密封支持系统的功能。这些系统均为特定的一件机械密封和一组工艺条件而设计。通常,这些系统向机械密封供应气体或液体,以调节密封件工作的环境,从而保护旋转设备免受损坏。

这些系统具有四大主要功能:

● 为密封面提供润滑

● 控制密封腔和密封件中的压力和温度

● 冲洗污染和/或残留物积聚的密封

● 防止系统工艺流体泄漏到大气中

减少潜在的泄漏点

在整个API 682第四版中,提出了各种减少密封件支持系统中连接数量的推荐规范。系统无论是选择焊接管还是卡套管,均不建议使用螺纹系统。在碳氢化合物泵送应用中,每个连接均被视为潜在的泄漏点和可能的可靠性风险。贴近泵的密封支持系统泄漏可能导致资产损失、延长停机时间、环境问题和安全风险。

之前的许多密封支持系统采用 的公称管进行建设。由于卡套管在整个工业界的关键应用中成功使用,密封件制造商、终端用户和泵OEM已将其作为密封件支持系统中的首选连接解决方案。正如旋转设备专家Heinz Bloch在近期的《烃加工》文章中指出的那样,“美国石油学会标准682 (API 682)开始认可在某些密封管道方案中使用卡套管。遗憾的是,囿于传统的购买者仍然选择硬质公称管;我们建议他们重新考虑。API 682(第四版)现在几乎可以包含所有密封件支持系统的连接。”

可以通过使用卡套管弯管及合理使用卡套管转换接头来减少连接数量。一般,只需要连接密封件和密封系统即可。由于卡套管已退火,弯曲卡套管会使金属硬化,从而提升弯曲处的强度。法兰转换接头和加长外螺纹接头等创新的连接形式。进一步的消除了对多个接头的需求,减少了密封件和密封罐上螺纹端口的连接数量。当我们分析泵、密封件和支持系统的MRO成本时,使用卡套管会带来进一步的财务效益。在维护操作期间,需要重新改造泵周围的“管路,使用卡套管则无需进行代价高昂的现场焊接,并且可以快速安装以减少停机时间。

简化操作和维护

密封支持系统对于密封件和泵的正常运行至关重要,因此,需要定期进行目视检查。简单化目视检查工作可以提高系统的可靠性和安全性。在设计密封支持系统时,一旦选定了管路方案和总体布置后,就要考虑几种经过大量实践设计原则。

1. 系统功能应简单明了,设计应直观。

在启停泵时,机械密封经常会损坏,这有时是由于密封支持系统运行不当造成的。如果密封支持系统的设计有助于正常运行,则可以避免调试泵时的常见错误。

在API 682第四版中,Plan 32展示了安装在公称管或卡套管上的多个仪表和元件。尽管功能正确,但此设计仅为操作人员提供了关于系统运行的有关限信息:什么信息是重要的,为什么重要等。如果系统位于泵密封旁边,则操作人员现在需要走到泵的位置并弯腰以读取仪表信息。即使给操作人员制造很小的的障碍也会增加漏掉故障信号的风险并降低可靠性。直观的解决方案是将这些元件布置在面板上。

将管道方案(例如方案32)布置在面板上应符合两条重要的设计原则:正确识别和操作。这提供了以下好处:

● 首先,Plan 32现在看上去像一个显而易见的系统。改变了仅将元件布置在公称管或卡套管管线上的方式,将其布置在可以识别流体管路的面板上,并且所有仪表均保持在视线范围内。

● 此外,API 682支持这些设计考量。其中指出:“所有控制装置和仪器的位置和布置均应使操作人员易于查看,并便于进行测试、调整和维护”(9.1.5)。

● 最后,面板可以包含零部件编号信息、流路指示和操作说明。这些改进有助于确保安全可靠地启动和关闭泵与密封支持系统。

2. 系统应设计应易于维护。

尽管密封支持系统的正确操作是当务之急,但也应考虑设计易于维护的系统。密封支持系统包含常用的服务部件,例如流量计、过滤器和其他可视化仪表。这些系统的预防性维护 (PM)对操作人员应该简单而安全。如果过滤器的位置不合适且无法排除杂质,则可能无法以建议的间隔时间进行合适的预防性维护。

API 682第四版还建议所有仪表均采用关断排放配置。如果系统未设计有此功能,则可能会由于仪表损坏而导致操作人员错失关键信息,直至下次维护时间以停泵来维护密封支持系统并更换仪表为止。

卡套管连接和设计具有多种选择,可以在系统运行的同时轻松拆并更换密封支持系统上的每个可维修元件。对于密封罐,第四版规定“应渐次完成本地操作、排气、加注和排放。除非另有规定,否则需要使用梯子或台阶或需要在底板或管道上攀爬的系统是不可接受的”(8.1.8)。许多工厂都有老旧的顶部仅有一个公称管堵塞的密封罐。让操作人员攀爬梯子以加满密封罐会使其暴露于工艺蒸汽中,这通常是不安全的做法。设计带有加注系统(例如以下所示)的Plan 52s或Plan 53s 是一种简单的可促进安全维护的设计考量和实践方法。

构建更出色的密封支持系统

在机械密封支持系统中,实施这些经过大量实践的基本设计原则可以提高可靠性并降低成本。回顾如何实现更佳的系统效果:

● 考虑使用卡套管代替焊接管,以降低安装和维护成本。这还可以通过减少潜在的泄漏点而提高可靠性。

● 停泵以解决较小的仪表问题或加注密封罐是不可接受的。将这些系统布置在面板上,并进行适当的标识和设计以便于维护,从而降低操作员出现可能损坏密封件的失误的可能性。

对于所有工厂中的旋转设备组,应高度关注密封件失效和相关的密封件更换成本。确保遵循API 682第四版的实践方法和设计原则有助于杜绝这些成本,并实现更安全、更可靠的运行。

世伟洛克通过我们200多家授权的销售与服务中心网络提供密封支持系统的设计与装配。我们提供采用更佳设计的可配置、本地性且可靠的系统,以帮助您降低成本、节省时间并提高旋转设备的安全性。 有关设计和安装机械密封支持系统的进一步建议,或者寻求适合您应用的合适API密封方案套件或组件,请与您当地的世伟洛克团队联系。