为什么Plan53A机封系统不允许使用中压氮气?

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工程中,常用的N2类型有,低压氮气,中压氮气,高压氮气。低压氮气压力:0.7MPa左右,中压氮气压力:2MPa左右,高压氮气压力:4MPa或以上。那么为什么Plan53A机封系统不允许使用中压氮气呢?

一、 Plan53A机械密封冲洗简介文章源自云智设计-https://www.cidrg.com/ideabank/questions/22100.html

如下面动画示意,为Plan53A机械密封冲洗系统的示意图以及设计要点文章源自云智设计-https://www.cidrg.com/ideabank/questions/22100.html

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Plan53A的密封冲洗方案需要一股氮气N2作为压力源,使得密封腔内的压力高于泵送介质侧的压力,实现“有压双封”的功能,保证密封腔内的隔离液往泵送介质侧漏,从而实现泵送介质的零泄露。如上2图是福斯公司制作的Plan53A密封的使用指南和要点,从图中的红框处可以看出,对于Plan53A的密封冲洗系统而言,其隔离罐需要时刻保持充压(Pressurize reservoir at all time),此时的充压源一般均为氮气(选择合适的压力源,保证密封腔压力高于泵送介质侧压力)。且最大气体充压为10~14bar(maximum gas charge 10~14bar)。文章源自云智设计-https://www.cidrg.com/ideabank/questions/22100.html

根据API682的要求,使用Plan53A的机械密封方案时,需要密封腔压力至少高于泵送介质侧压力0.14MPa,而密封腔压力来源于氮气。由于有平衡管、平衡孔的存在,泵送介质侧压力一般等于或者微微大于泵的入口压力。我们以一台入口压力为1.5MPa的泵为例,其机械密封腔的泵送介质侧的压力约等于泵的入口压力1.5MPa,这时候根据API682的要求,隔离罐的压力至少等于1.5+0.14=1.64MPa,此时为了保证密封腔内的压力,需要使用2MPa的氮气作为Plan53A的密封气源。此时,我们就发现了矛盾了,如果使用2MPa的中压氮气,就超过了福斯要求的最大气体充压为1~1.4MPa的要求了啊!!文章源自云智设计-https://www.cidrg.com/ideabank/questions/22100.html

二、 为什么福斯有最大气体充压为10~14bar的要求呢?文章源自云智设计-https://www.cidrg.com/ideabank/questions/22100.html

我们都知道,一般Plan53A隔离罐的介质为白油。API682的附录A中要求:对于采用气体加压方法加注缓冲流体的情况,尤其要注意应用条件和缓冲流体的选择。当温度和压力增加时,气体在缓冲流体中的溶解度会增加;当压力下降或温度降低时,气体会从溶液中释放出来,因此缓冲流体会形成泡沫并丧失循环能力。这种现象经常会出现在高粘度的缓冲流体的情况下,如应用于 1.0 MPa(10 bar)(150 psi) 压力以上的润滑油。 以Plan53A机械密封冲洗系统为例,充压氮气的压力为2MPa时,由于氮气会和白油直接接触,氮气会被白油吸收,此时带有高溶解氮气的白油循环到机械密封的动静环处,白油压力会下降(尤其是大气侧的动静环处,白油压力下降更多),白油之前被吸收的氮气会释放出来,形成气泡,这些气泡可能会在动静环周围聚集。如果发生这种情况,动静环无法形成良好的液膜,密封面会在气泡中过热,可能导致严重的密封面损坏。文章源自云智设计-https://www.cidrg.com/ideabank/questions/22100.html

三、 对于高入口压力的泵,如何选择机械密封冲洗系统文章源自云智设计-https://www.cidrg.com/ideabank/questions/22100.html

对于低压力入口的泵,在选择机械密封的时候,可以选择低压N2作为充压源的Plan53A。文章源自云智设计-https://www.cidrg.com/ideabank/questions/22100.html

对于高入口压力的泵,为了避免出现上述问题,如需要选择Plan53系列的机械密封冲洗系统,应尽量选择Plan53B的方案。文章源自云智设计-https://www.cidrg.com/ideabank/questions/22100.html

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