中石油高危油泵机械密封改造解决方案.ppt

中石油高危油泵机械密封改造解决方案,为了保证装置的安全运行，根据股份公司“关于进一步加强高危介质泵安全运行管理的通知”，对高危泵密封进行改造，在新建、改扩建装置和设备更新时，应选用质量可靠、性能优良的高危介质泵，高危机泵密封应按API682标准要求采用双密封，对于不符合要求的单密封机泵各企业应根据装置的特点和高危机泵的危险程度分期分批有计划地对高危泵密封进行改造；各企业可利用近期的装置大修、改造对高危泵密封进行改造。 改造目的：高温油泵机械密封的改造和技术升级，为了实现机械密封安全保护及运转状态的实时监控，提升安全等级，保证设备可靠运行。 改造范围：高温油泵的机械密封改造解决方案是为炼油装置的高温油泵而设计的，也适用于石油、天然气及化学工业中不同装置的高温油泵。高温油泵输送介质的温度＞176℃，密封腔压力＜4.2MPA,一、 高危泵定义及范围,1. 高温热油类：输送介质最高运行温度大于或等于自燃点或介质温度大于200℃。例如：蒸馏装置的侧线泵、减底泵、常底泵和初底泵；催化装置的回炼油泵、回流泵、油浆泵；连续重整装置的回流泵、重沸炉泵和塔底泵、二甲苯泵；加氢裂化装置的柴油泵、循环柴油泵、分馏塔底泵、柴油汽提塔重沸炉泵、分馏塔进料泵；渣油加氢装置的加氢进料泵、分馏塔中段回流泵、柴油泵。 2. 轻烃类：输送介质和大气压力下，非常容易挥发的烃类物质，一般是指C5或更轻的烃类物质的单体或其混合物，苯、甲苯和二甲苯等。例如：蒸馏装置的初顶油泵、常顶回流泵、常顶三级冷凝油泵、脱丁烷塔进料泵和顶塔顶回流泵；催化装置的液态烃泵、凝缩油泵、石油气进料泵、稳定塔 顶回流泵、液化气增压泵等；汽油加氢装置的塔顶回流泵；气分、气分球罐、烷基化、MTBE、气体、储运装置含轻烃介质的工艺流程泵。,3. 有毒有害类：在其生产、使用或处置的任何阶段，都具有对人、其他生物或环境带来潜在危害特性的物质，包括：苯、甲苯和二甲苯、多乙苯、苯乙烯、硫化氢、氯气、二氧化硫、甲醇等。 含有这些有毒有害介质的装置有连续重整装置、乙苯装置、乙苯罐区、储运和其它化工等装置。,一、 高危泵定义及范围,二、 设计、制造执行标准（高标准）,API682-2004 《离心泵和转子泵用轴封系统》 GB150-1998 《钢制压力容器》 ASME B16.5-2003 《管法兰和法兰管件》 SH3406-1996 《石油化工钢制管法兰》 SHT3156-2009 《石油化工离心泵和转子泵用轴封系 统工程技术规定 》,三、 高温热油泵密封配置要求,为了保证高温热油泵密封的安全运行，密封应采用符合API682-2004规定的双密封（布置方式2或3），3类C型密封（金属波纹管密封）。具体要求如下： 1. 密封方案冲洗方案可采用P32+53A、P32+53B、P32+54和P32+52；对于不允许采用外冲洗（P32）的高温泵，可采用P21或P22或P23替代P32。对于介质温度低于300℃热油泵，可以通过提高密封端面材质耐温性能，改善密封设计，尽量避免采用外冲洗。 2. P21或P22或P23中的换热器中建议采用低压蒸汽对冲洗热油进行换热。对密封腔有冷却夹套的P02冲洗方案，建议也采用低压蒸汽进行冷却；如果采用水进行冷却，应采用软化水，并保证足够量的冷却水量和水的流速，以防出现水的汽化；不应使用循环水。,3. 石墨环应采用优质的抗起泡进口石墨（东洋碳素、美国摩根或德国（广东崇德）产品）；金属波纹管采用进口的INCONEL 718，波纹管采用45°金属波纹管应进行焊后热处理；当介质温度低于290℃时，可选用全氟醚橡胶，当介质温度超过290℃时应选用柔性石墨。 4. 方案32系统中要求配置单向阀、Y型过滤器，流量计、压力表、截止阀。流量计需耐400℃。 5. 方案P53、P54或P52系统中应根据要求设压力和液位报警，对密封泄漏进行报警。 6. 密封本体设计时必须考虑该密封可以在300℃以上高温条件下运行，以保证辅助系统意外中断，密封可长期运行。,三、 高温热油泵密封配置要求,7. 在采用Plan53或Plan54时，介质侧密封必须可以承受正、反两个方向的压力；大气侧密封应该同样采用与介质侧密封相同的耐高温密封。在采用P52时，大气侧密封应采用能承受介质侧的压力和高温的密封。 8. 采用Plan52、Plan53、Plan54时应该考虑辅助系统的承压和耐温与泵保持一致，并符合国家新的压力容器规定；特别对于采用P52时，应考虑介质侧密封泄漏高温热油大量泄漏出时，储液罐的耐热和耐压以及热油的排放和收集，应采取措施降温，防止高温热油自燃。 9. 储液罐应采用细长型，容积根据轴径大小，其容积选择12L和20L，并设手动补液泵和排放口。 10. 双密封系统在设计和制造上应能满足连续运行25000小时无需更换。,三、 高温热油泵密封配置要求,,PLAN 32+53A,方案特点： 1、封液压力高于介质压力，保证高温工艺介质零逸出； 2、储液罐配置液位及压力报警开关，可实时监控机封运转情况，提高了安全等级； 3、机封为串联波纹管密封，在一级密封失效时二级密封实现主密封功能，提高设备运行安全等级。,方案特点： 1、封油系统可同时给多台高温油泵提供封油； 2、封液压力高于介质压力，保证高温工艺介质绝对零逸出； 3、缺点是无法进行有效的实时监控。,PLAN 32+54,PLAN 32+54G,方案特点： 本方案是为了克服PLAN 32+54的缺点进行优化后的辅助系统方案，其除了完全具有PLAN 32+54优点外，还实现了主密封失效状态的人工监控。,PLAN 32+52,方案特点： 1、储液罐配置液位及压力报警开关，可实时监控机封泄漏情况，进行及时维护。 2、机封为双端面波纹管密封，在一级密封失效时二级密封实现主密封功能，提高安全等级 3、与单端面密封相比，双重非承压密封能降低回路泄漏风险。 4、缓冲液压力低于介质压力，此方案只适用于轻质馏分油类。,结合以上高温热油泵机封及其辅助系统方案改造要求，克隆集团专门推出了符合API682-2004规定的高温油泵的波纹管机械密封及其辅助系统。 机械密封产品系列： C65系列波纹管机械密封 NBM系列波纹管机械密封 辅助系统： CR5012、CR5020密封辅助系统,3.1 高温热油机械密封产品： 产品型号： C65／NBM系列旋转型波纹管机械密封 产品优点： 波纹管采用45°波形大大降低了应力峰值，分解内孔焊茹应力，防止早期破坏；并使应力分布更理想，补偿性更好。 优异的动态性能和广泛的环境适应能力 极限性能参数如下： 1、压力 ：最高4.2MPa 2、温度 ：最高 400℃,,,,执行标准： API 682 —2004 《离心泵和转子泵用 轴封系统》 GB150-1998 《钢制压力容器》 ASME B16.5-2003 《管法兰和法兰管件》 产品规格： CR5012（容积12L） CR5020（容积20L） 主要组成单元： 储液罐、手动补液泵、报警单元、排液单元、测量单元 等； 适用范围： PLAN 53A PLAN 52,3.2 克隆集团CR系列辅助系统,3.3 CR系列辅助系统仪器仪表标配说明,,,,,四、 轻烃介质泵密封配置要求,轻烃介质泵密封应采用符合API682-2004规定的双密封（布置方式2或3），优先选用布置方式2（无压串联双密封），对于现场无放空条件应选用布置方式3（有压双密封）；密封结构选择A型标准推环式密封，静环应设置限位挡板。工作温度超过176℃（350℉）应采用C型密封，但需经过专门设计。 1. 硬质合金材质：应选用优质的SIC或WC，石墨环应采用优质的进口石墨（东洋碳素、美国摩根或德国产品）；弹簧采用合金C-4或合金C-276；若采用C型密封(C型密封的最高工作温度为400℃)金属波纹管采用进口的INCONEL718。辅助密封圈应选用杜邦产品，当介质温度超过290℃时应选用柔性石墨。 2. 密封冲洗方案采用P11+52、P11+53或P11+72+75或76，P11采用加大量的自冲洗（多孔冲洗）；对于高温轻烃泵可采用P21（22）+52、P21（22）+53或P21（22）+72+75或76,3. P11+52、P11+53B或P11+72+75或76系统中应设压力和液位报警，储液罐（或缓冲气）放空口应设节流孔板，储液罐应采用细长型，容积根据轴径大小，其容积选择12L和20L，并设手动补液泵和排放口。P11+52的储液罐应能承受泵内压力，外部密封应承受泵内的压力。 4. 双密封系统在设计和制造上应能满足连续运行25000小时无需更换。P11+72+75或76冲洗方案的内部密封泄漏时，其外部密封应能正常运行不小于8小时。,四、 轻烃介质泵密封配置要求,五、 有毒有害介质泵密封配置要求,有毒有害介质泵密封应采用符合API682-2004规定的双密封（布置方式3），对于非高温有毒有害介质泵密封采用A型密封，冲洗方案宜采用P11+53B；对于高温有毒有害介质泵应采用C型密封，冲洗方案宜采用P21+53A。 1. 硬质合金材质：应选用优质的SIC或WC，石墨环应采用优质的进口石墨（东洋碳素、美国摩根或德国（广东崇德）产品）；弹簧采用合金C-4或合金C-276；若采用C型密封(C型密封的最高工作温度为400℃)金属波纹管采用进口的INCONEL718。辅助密封圈应选用杜邦产品，当介质温度超过290℃时应选用柔性石墨。 2. P11+53B或P21+53A系统中应设压力和液位报警；储液罐应采用细长型，并符合国家的压力容器规定；容积根据轴径大小，其容积选择12L和20L，并设手动补液泵和排液口。 3. 双密封系统在设计和制造上应能满足连续运行25000小时无需更换。,六、 增上高危泵在线监测系统,为了保证高危泵的稳定运行，及时对运行状态进行监测，对存在的故障信息进行分析诊断，防止出现振动超标、轴承故障等机械故障造成密封的损坏，对重大危险且运行不稳定的高危泵应增上机泵的在线监测系统。,七、 高危泵轴承,对于高危泵的轴承应采用进口的瑞典SKF、日本NSK和德国FAG轴承。,密封配置,密封配置,密封配置,密封配置,附录D(标准)标准冲洗方案和辅助设备,注1 本附录包含在工业中使用的标准冲洗方案和辅助设备图示。不是所有方案都在本标准中推荐使用，这些方案在特殊情况下的应用需经过购买者的同意。 注2 左图是冲洗方案的总管路和仪表安装示意图，右图是密封腔详图。图示的检测仪表为选用件。,方案01 密封腔 V=排气口(可选) I=入口 Q/D=阻封/排水 从泵流入密封的内循环。推荐只在清洁泵送流体时使用。应确保内循环能有效维持端面的稳定。 图 D.1 标准密封冲洗方案01,附录D(标准)标准冲洗方案和辅助设备,方案 02 密封腔 1.塞紧环流用的接头 HCI=加热/制冷入口 HCO=加热/制冷出口 Q/D=阻封/排水 V=排气口(可选) 不存在冲洗液环流的封闭式密封腔 图 D.2 标准密封冲洗方案02,附录D(标准)标准冲洗方案和辅助设备,方案 11 密封腔 1.自泵排出口 F=冲洗 Q/D=阻封/排水 V=排气口(可选) 从泵排出口经节流孔板到密封的循环。流体进入密封腔接近机封端面，冲洗该端面，越过密封再进入泵。 图 D.3 标准密封冲洗方案11,附录D(标准)标准冲洗方案和辅助设备,方案 12 密封腔 1.自泵排出口 F=冲洗 Q/D=阻封/排水 V=排气口(可选) 从泵排出口经滤网和节流孔板到密封的循环。该方案和方案11类似，但增加了可以清除细小颗粒的滤网。一般不推荐使用，因滤网的堵塞会造成密封失效。该方案作为参考收入本标准中，对其工作寿命能否达到3年未做检验。在其它文件和附录中均未收录本方案。 图 D.4 标准密封冲洗方案12,附录D(标准)标准冲洗方案和辅助设备,方案 13 密封腔 1.至泵吸入口 F=冲洗 Q/D=阻封/排水 V=排气口(可选) 从密封腔经节流孔板返回泵吸入口的循环。 图 D.5 标准密封冲洗方案13,附录D(标准)标准冲洗方案和辅助设备,方案 14 密封腔 1.至泵吸入口 2.自泵排出口 FI=冲洗入口 FO=冲洗出口 Q/D=阻封/排水 V=排气口(可选) 从泵排出口经节流孔板到密封同时从密封腔经节流孔板(可选)到泵吸入口的循环。液体流入密封腔进行冷却，另一方面通过连续排气达到减小密封腔内压力的作用。方案14是方案11和方案13的综合。 图 D.6 标准密封冲洗方案14,附录D(标准)标准冲洗方案和辅助设备,方案 21 密封腔 1.自泵排出口 F=冲洗 Q/D=阻封/排水 TI=温度计 V=排气口(可选) 从泵排出口经节流孔板和冷却器，再进入密封腔的循环。 图 D.7 标准密封冲洗方案21,附录D(标准)标准冲洗方案和辅助设备,方案 22 密封腔 1.自泵排出口 F=冲洗 Q/D=阻封/排水 TI=温度计 V=排气口(可选) 从泵排出口经滤网、节流孔板和冷却器，进入密封腔的循环。一般不推荐使用滤网，因滤网的堵塞会造成密封失效。该方案作为参考收入本标准中，对其工作寿命能否达到3年未做检验。在其它文件和附录中均未收录本方案。 图 D.8 标准密封冲洗方案22,附录D(标准)标准冲洗方案和辅助设备,方案 23 密封腔 FI=冲洗入口 FO=冲洗出口 Q/D=阻封/排水 TI=温度计 V=排气口(可选) 从密封腔内泵送环经冷却器再进入密封腔的循环。该方案用于热工况，再通过冷却少量回流液将冷却器的热负荷减至最小。 图 D.9 标准密封冲洗方案23,附录D(标准)标准冲洗方案和辅助设备,方案 31 密封腔 1.自泵排出口 2.至泵吸入口 F=冲洗 Q/D=阻封/排水 V=排气口(可选) 从泵排出口经旋风分离器将清液送入密封腔的循环。固体颗粒则被送入泵吸入管内。 图 D.10 标准密封冲洗方案31,附录D(标准)标准冲洗方案和辅助设备,方案 32 密封腔 1.卖方 F=冲洗 2.购买者 FI=流量计 3.自外源 PI=压力计 4.选用件 Q/D=阻封/排水 TI=温度计 V=排气口(可选) 冲洗液从外部液源引入密封腔。必须正确选择冲洗液，以消除液体蒸发的隐患并避免泵送液与引入的冲洗液不相容。 图 D.11 标准密封冲洗方案32,附录D(标准)标准冲洗方案和辅助设备,方案 41 密封腔 1.自泵排出口 2.至泵吸入口 F=冲洗 Q/D=阻封/排水 V=排气口(可选) 从泵排出口经旋风分离器将清液送入冷却器，然后再送入密封腔的循环。固体颗粒则被送入泵吸入管内。 图 D.12 标准密封冲洗方案41,附录D(标准)标准冲洗方案和辅助设备,方案 51 密封腔 1.储罐 F=冲洗 Q=阻封 D=排水口(塞紧) V=排气口(可选) 外储罐装有连接压盖阻封接头的封闭套。 图 D.13 标准密封冲洗方案51,附录D(标准)标准冲洗方案和辅助设备,方案 52 密封腔 1.购买者 LBI=缓冲液入口 PI=压力计 2.卖 方 LBO=缓冲液出口 PS=压力开关 3.至收集系统 LSH=高液位开关 V=排气口(可选) 4.通常为开 LSL=低液位开关 5.有规定时 LI=液位计 6.储罐 F=冲洗 7.补足缓冲液 FI=流量计 外储罐向密封布置2的外密封提供缓冲液。在常规操作中，靠一个内部的泵送环来维持循环。储罐常常要连续地向蒸汽回收装置排气，保证其压力低于密封腔内的压力。 图 D.14 标准密封冲洗方案52,附录D(标准)标准冲洗方案和辅助设备,方案 53A 密封腔 1.购买者 LBI=阻塞液入口 LSL=低液位开关 2.卖 方 LBO=阻塞液出口 PI=压力计 3.自外压力源 F=冲洗 PSL=低压力开关 4.通常为开 FI=流量计 V=排气口(可选) 5.有规定时 LI=液位计 6.储罐 LSH=高液位开关 7.补足阻塞液 加压外部阻塞液储罐向密封腔提供清液。通过内部的泵送环来循环。储罐压力大于密封压力。该方案常用于密封布置3。 图 D.15 标准密封冲洗方案53A,附录D(标准)标准冲洗方案和辅助设备,方案 53B 密封腔 1.补足阻塞液 LBI=阻塞液入口 2.气胆式蓄压器 LBO=阻塞液出口 3.有规定时 F=冲洗 4.气胆式充气连接 PI=压力计 PSL=低压力开关 V=排气口(可选) 外管路向加压双密封布置的外密封供液。预压气胆式蓄压器为循环系统供压。由内部的泵送环来维持流动。通过用空气或水冷却的热交换装置，把循环系统生成的热量带走。该方案用于密封布置3。 图 D.16 标准密封冲洗方案53B,附录D(标准)标准冲洗方案和辅助设备,方案 53C 密封腔 1.补足阻塞液 LBI=阻塞液入口 LSL=低液位开关 2.有规定时 LBO=阻塞液出口 PI=压力计 3.活塞式蓄能器 F=冲洗 TI=温度计 LI=液位计 V=排气口(可选) 外管路向加压双密封布置的外密封供液。零位线从密封腔至活塞式蓄能器为循环系统供压。由内部的泵送环来维持流动。通过用空气或水冷却的热交换装置，把循环系统生成的热量带走。 图 D.17 标准密封冲洗方案53C,附录D(标准)标准冲洗方案和辅助设备,方案 54 密封腔 1.自外源 2.至外源 LBI=阻塞液入口 LBO=阻塞液出口 F=冲洗 V=排气口(可选) 外部加压阻塞液储罐或给密封腔供应清液的系统。依靠外部的泵或压力系统来循环。储罐的压力大于密封压力。该方案用于密封布置3。 图 D.18 标准密封冲洗方案54,附录D(标准)标准冲洗方案和辅助设备,方案 61 密封腔 F=冲 洗 D=排水口(塞紧) Q=阻 封(塞紧) V=排气口(可选) 购买者采用螺纹塞紧连接。当购买者需要给外密封装置供液(如：蒸汽，气体或水)时，主要采用该方案。 图 D.19 标准密封冲洗方案61,附录D(标准)标准冲洗方案和辅助设备,方案 62 密封腔 F=冲 洗 D=排水口 Q=阻 封 V=排气口(可选) 用外部液源阻封。为防止固体颗粒聚集在密封的大气一侧可采取阻封措施。主要选用小间隙节流套。 图 D.20 标准密封冲洗方案62,附录D(标准)标准冲洗方案和辅助设备,方案 71 密封腔 F=冲洗 GBI=缓冲气入口(塞紧) CSV=抑制密封排气口(塞紧) CSD=抑制密封排液口(塞紧) V=排气口(可选) 购买者采用螺纹连接。当购买者要用到缓冲气时，主要采用该方案。 图 D.21 标准密封冲洗方案71,附录D(标准)标准冲洗方案和辅助设备,1.缓冲气面板 F=冲洗 2.卖 方 GBI=缓冲气入口 3.购买者 CSV=抑制密封排气口 4.有规定时 CSD=抑制密封排液口 FI=流量计 FIL=(燃油水分)凝聚过滤器，确保缓冲气中可能存在的固体颗粒或液体不会污染密封 FSH=高流量开关 PCV=压力控制阀，用于控制缓冲气压力以防内密封的压力输送逆转，并控制提供给抑制密封的压力 PI=压力计 PSL=低压力开关 V=排气口(可选) 外部向密封布置2提供气体缓冲。可单独使用缓冲气体来稀释密封的泄漏，也可以和方案75或76一起使用将泄漏物冲入封闭的收集系统。缓冲气的压力低于内密封压力。,方案 72 密封腔,图 D.22 标准密封冲洗方案72,附录D(标准)标准冲洗方案和辅助设备,方案 74 密封腔 1.阻塞气面板 FI=流量计 2.卖 方 FIL=(燃油水分)凝聚过滤器，确保阻塞气中可能存在的固体 3.购买者 颗粒或液体不会污染密封 4.有规定时 FSH=高流量开关 GBI=阻塞气入口 GBO=阻塞气出口(通常为关)，仅用于给密封腔减压 PI=压力计 PCV=压力控制阀，将压力设为高于内密封压力 PSL=低压力开关 V=排气口(可选) 外部提供的阻塞气主要用来防止工艺流体泄漏到大气中。阻塞液的压力高于内密封介质侧的压力。密封腔排气应在起动前和工作时，以免气体被泵吸入。 图 D.23 标准密封冲洗方案74,附录D(标准)标准冲洗方案和辅助设备,1.购买者 F=冲洗 2.卖 方 GBI=缓冲气入口(除方案72的连接外一般都塞紧) 3.有规定时 CSV=抑制密封排气口 4.至蒸汽收集系统 CSD=抑制密封排液口 5.至液体收集系统 LG=水准仪 6.试验连接 LSH=高液位开关 7.自外源 PSH=高压力开关 V=排气口(可选) 抑制密封腔的排液口用于排放密封布置2的冷凝泄漏物。当泵抽送的流体在室温凝结时常采用该方案。系统由卖方提供。 阀的安装应便于操作，可通过一定的离地距离和其它障碍物来达到。,方案 75 密封腔,图 D.24 标准密封冲洗方案75,附录D(标准)标准冲洗方案和辅助设备,方案 76 密封腔 1.至收集系统 F=冲洗 2.购买者 GBI=缓冲气入口 3.卖 方 CSV=抑制密封排气口 4.弯管见注1 CSD=抑制密封排液口 5.直管见注2 PSH=高压力开关 6.自外源 V=排气口(可选) 注： 1.弯管的最小外径应为13(1/2”)，从CSV连接处向上和直管/仪表导线相连。 2.导线的最小外径应为DN15(1/2”)直管。导线应由高架结构或旁边与密封管相连无张力的弯管支持。 抑制密封腔的排液口用于排放密封布置2不冷凝的泄漏物。当泵抽送的流体在室温不凝结时，则采用该方案。系统由购买者提供。 图 D.25 标准密封冲洗方案76,附录D(标准)标准冲洗方案和辅助设备,