Планы обвязки торцовых уплотнений по стандарту API682 (ГОСТ 32600)

Поскольку вращающееся уплотнение выделяет тепло, это тепло необходимо отводить от камеры уплотнения, иначе уплотнение перегреется и выйдет из строя. Обычно для циркуляции жидкости используется небольшая трубка, подсоединенная к всасывающему или напорному патрубку. В зависимости от свойств жидкости, ее давления и температуры, к этой системе трубок могут быть добавлены другие элементы, такие как фильтры или теплообменники.
Каждому плану (схеме обвязки) присвоен номер, определенный API.

Планы трубопроводной обвязки уплотнений по API предназначены для:

• Обеспечение чистоты поверхностей уплотнения.
• Поддержания уплотнения рабочей температуры.
• Смазывания поверхностей уплотнения.

Принцип работы торцового (Механические) уплотнения основан на использовании тонкой пленки жидкости между уплотняющими поверхностями для минимизации утечки и управления, проходящей через пару уплотнения. Пленка жидкости должна быть стабильной и обладать хорошими смазывающими свойствами, чтобы обеспечить длительный и надежный срок службы уплотнения. Вспомогательные системы уплотнений необходимы для поддержания эффективности и долговечности торцовых (механических) уплотнений. Их основная цель — создать благоприятные условия для торцовых (механических) уплотнений, создавая стабильную жидкостную пленку в паре уплотнения. Эти системы обеспечения уплотнений помогают контролировать давление, температуру и характеристики перекачиваемой жидкости, или они могут полностью заменять перекачиваемую жидкость для повышения эффективности уплотнения. Существует несколько широко используемых систем поддержки уплотнений, каждая из которых предназначена для определенных применений и условий. В целом их можно разделить на следующие категории: модифицирующие технологическую жидкость, используемую для уплотнения, заменяющие технологическую жидкость, используемую для уплотнения, или изменяющие атмосферную сторону уплотнения.

PLAN 11
Описание
Рециркуляция продукта из области нагнетания (нагнетательного патрубка) насоса в камеру торцового уплотнения через дроссельное отверстие или шайбу для регулирования подачи.
Промывочная жидкость подводится под высоким давлением из нагнетательного патрубка насоса в камеру уплотнения со средним давлением и отводится обратно в насос для отвода тепла из камеры уплотнения.
Дроссель используется для ограничения скорости промывочной жидкости, поступающей в камеру уплотнения. Жидкость на высокой скорости может привести к разрушению внешнего диаметра поверхностей уплотнения.
Может использоваться для увеличения давления в камере уплотнения. Повышенное давление в камере может потребоваться для предотвращения испарения жидкости в камере или для обеспечения достаточного давления для попадания жидкости между поверхностями пары трения уплотнения для смазки. (Давление в камере уплотнения должно быть минимум на 1 кгс/см2 выше внешнего атмосферного давления).
Функции

1. Предотвращает испарение продукта, поддерживая положительное давление выше давления насыщенного пара.
2. Система с самовентиляцией для горизонтальных насосов. Обеспечивает вентиляцию камеры уплотнения горизонтальных насосов во время первоначального заполнения насоса.
3. Наиболее распространенный план API для большинства одинарных уплотнений. Иногда применяется и в тех случаях, где можно подобрать более подходящие планы.

Применение.

1. В целом, применяется с чистыми неполимеризующимися жидкостями с умеренными температурами.

Внимание

1. Расчет расхода рециркуляции, теплоотвода и размер отверстия.
2. Размер отверстия должен быть не менее 3,2 мм.
3. Проверьте разницу между давлением нагнетания и в камере уплотнения для того чтобы обеспечить необходимый подвод жидкости.
4. Не используйте со средами, содержащими твердые частицы и абразивы.

PLAN 21.

Описание.

1. Циркуляция обеспечивается насосным кольцом (импеллером).
2. В режиме холостого хода теплоотдача поддерживается за счет термосифонного эффекта, а в рабочем состоянии – за счет насосного колеса (импеллера).
3. Достигается более низкая температура жидкости в камере уплотнения.
4. Устанавливает необходимую разницу между давлением паров жидкости и давлением в камере уплотнения.

Аналогичен Плану 21, предназначен для охлаждения жидкости в камере уплотнения.
В отличие от системы Плана 21где жидкость проходит через камеру ТУ один раз, в Плане 23 жидкость циркулирует несколько раз. Жидкость поступает ИЗ КАМЕРЫ УПЛОТНЕНИЯ а не из линии нагнетания насоса охлаждается и направляется обратно в камеру уплотнения. Повторное охлаждение жидкости идущей в камеру уплотнения может снизить потребность в охлаждающей воде в системе «вода-вода» более чем на 90 %. Охлаждающая нагрузка достаточно мала, чтобы обеспечить эффективность водо-воздушного радиаторного теплообменника. Жидкость вытесняется из камеры через охладитель с помощью «насосного кольца» или другого «перекачивающего устройства», встроенного в уплотнение. Эти особенности обеспечивают очень небольшой перепад давления. Соединительные трубки должны иметь длинные широкие изгибы, хорошо вентилируемые верхние точки и отверстия в нижних точках для обеспечения потока жидкости.
Применение.
Для горячих и чистых продуктов, например, в системах питательной и сетевой воды, горячих углеводородных жидкостях. Типовое решение для сетевых насосов с температурой воды до 150 С.
Внимание.

1. Соблюдайте расстояние по горизонтали не более 0,5 м от камеры уплотнения до теплообменника.
2. В самой высокой точке трубопроводной системы необходим выпускной клапан.
3. Убедитесь, что насос имеет дроссельную втулку с малым зазором.
4. Убедитесь, что выходное соединение уплотнения находится в верхней половине камеры уплотнения.
5. Убедитесь, что теплообменник установлен выше оси насоса.

Полностью выпустите воздух из системы перед запуском.

PLAN 31
Описание
Рециркуляция продукта из нагнетательного трубопровода через циклонный сепаратор, который направляет чистую жидкость к уплотнению, а твердые частицы – обратно на всасывание насоса.
Характеристики

1. Удаляет твердые частицы из технологической жидкости.
2. Частицы из циклонного сепаратора возвращаются на всасывание.

Применение
Используется в средах со взвешенными твердыми частицами.
Внимание

1. Рекомендуется в насосе использовать дроссельную втулку.
2. Работает при условии, что твердые частицы в перекачиваемой жидкости имеют плотность в два или более раз больше плотности перекачиваемой жидкости.
3. Эффективность циклонного сепаратора пропорциональна его диаметру. Больший диаметр гидроциклона приводит к менее эффективному разделению, меньший диаметр гидроциклона обеспечивает более эффективное разделение.
4. Если перекачиваемая жидкость очень загрязнена или представляет собой пульпу, Plan 31, как правило, не подходит и не рекомендуется к применению.
5. Рекомендуется использовать дроссельную втулку в насосе.
6. Срок службы данной схемы, как правило, не более трех лет.

Поскольку почти все уплотнения рассчитаны на незначительную утечку, нельзя допускать попадания опасных химикатов или легковоспламеняющихся нефтепродуктов в атмосферу или на землю. В таких случаях после основного уплотнения вдоль вала насоса устанавливается второе уплотнение. Пространство между этими двумя уплотнениями заполняется нейтральной жидкостью или газом.

PLAN 52
Описание
Циркуляция буферной жидкости без давления в двойном уплотнении осуществляется через систему обеспечения уплотнения. Циркуляция поддерживается с помощью насосного кольца в рабочем состоянии и термосифонным эффектом в состоянии покоя.
Циркуляция буферной жидкости без давления с двойным торцовым уплотнением через систему обеспечения уплотнения. Циркуляция обеспечивается за счет использования насосного кольца в рабочем состоянии и за счет термосифонного эффекта в состоянии покоя.
Буферная жидкость циркулирует из резервуара с буферной жидкостью через полость между основным и резервным уплотнением и обратно в резервуар. Жидкость циркулирует за счет импеллера насосного действия, встроенного в уплотнение.
Любая протечка перекачиваемой жидкости улавливается (смешивается) с буферной жидкостью и переносится в бачок.
Если жидкость испаряется при низком давлении, пар подается по трубопроводу в факельную систему или систему улавливания паров через отверстие в верхней части бачка.
Если первичное уплотнение допускает слишком большую утечку, пар создаст давление в резервуаре напротив отверстия, и датчик давления предупредит оператора.
Если жидкость остается в жидком состоянии под низким давлением, любая утечка приведет к повышению уровня жидкости в буферном бачке, что может привести к срабатыванию датчика верхнего уровня. Тот факт, что сработал сигнал тревоги высокого уровня, не означает, что внутреннее уплотнение вышло из строя;
Имеет значение скорость утечки при заполнении бачка. Высокий уровень, возможно, был достигнут после многих лет работы и сбора нежелательных утечек. Часто достаточно заменить масло до исходного уровня. Убедитесь, что жидкость правильно утилизирована.
Трение поверхности уплотнения или горячая перекачка могут привести к повышению температуры буферной жидкости. Змеевик охлаждающей воды часто устанавливается в резервуаре для охлаждения буферной жидкости.
Переключатель низкого уровня на резервуаре уплотнения может указывать на выход из строя резервного уплотнения, что приводит к вытеканию буферной жидкости.
Преимущества

1. Отсутствие загрязнения процесса перекачиваемой жидкостью.
2. Отсутствие прямых технологических утечек в атмосферу.
3. Нет необходимости поддерживать систему под давлением, как в Плане 53А.

Применение

1. Для сред, в которых разбавление продукта не допускается, но допускается утечка в атмосферу в разбавленном виде.
2. Для чистых, неполимеризующихся сред с давлением пара выше давления буферной жидкости.

(Также используется для сред с более низким давлением пара).
Внимание

1. Вентиляционное отверстие бачка должно быть постоянно открытым, что необходимо для поддержания давления буферной жидкости близким к атмосферному давлению и выпуска паров.
2. Не следует использовать для грязных или полимеризующихся продуктов.
3. В вентиляционной линии необходимо установить дроссель для поддержания противодавления в бачке и облегчения быстрого выпуска паров.
4. Реле давления необходимо настроить на давление выше минимального противодавления в выпускном линии во избежание ложных срабатываний.
5. Никогда не запускайте систему, если уровень буферной жидкости в бачке находится на минимальном уровне указанном на указателе уровня.
6. Проверьте разницу температур на входной и выходной линиях, чтобы убедиться, что циркуляция работает.
7. Перед запуском тщательно провентилируйте систему.

Plan 53A
Описание
Циркуляция барьерной жидкости под давлением в двойном уплотнении через систему поддержки уплотнения. Циркуляция поддерживается с помощью насосного кольца в рабочем состоянии и термосифонного эффекта в состоянии покоя.
Характеристики

1. Ни при каких обстоятельствах не будет утечки среды в атмосферу (при условии сохранения давления в системе поддержки уплотнения).
2. Образование чистой пленки жидкости между внутренними поверхностями уплотнения продлевает срок службы уплотнения.
3. Работает как схема 52 при потере давления барьерной жидкости.

Применение

1. Применения, где утечка в атмосферу недопустима, например, для опасных, токсичных, легковоспламеняющихся сред.
2. Для загрязненных, абразивных или полимеризующихся продуктов, когда среда не подходит в качестве смазки для внутренних поверхностей уплотнения.

Внимание

1. Некоторая утечка барьерной жидкости в продукт всегда будет иметь место. Проверьте совместимость барьерной жидкости с продуктом.
2. Всегда следите за тем, чтобы источник давления поддерживал более высокое давление в системе поддержки уплотнения, чтобы процесс не разбавлял барьерную жидкость.
3. Перед запуском тщательно провентилируйте систему.
4. В некоторых случаях инертный газ может растворяться в барьерной среде.
5. Качество продукта может ухудшиться из-за загрязнения барьерной жидкости.

Plan 53B
Описание
Циркуляция барьерной жидкости под давлением в двойном уплотнении. Циркуляция поддерживается с помощью насосного кольца в рабочем состоянии и термосифонным эффектом в состоянии покоя. Давление в контуре уплотнения поддерживается баллонным гидроаккумулятором.
Характеристики
Разделение затворной жидкости и сжатого (инертного) газа осуществляется с помощью баллонного гидроаккумулятора.
Тепло отводится из системы циркуляции с помощью теплообменника с воздушным или водяным охлаждением.
Автономная система не требует центрального источника давления. Следовательно, она гораздо надежнее, чем схема 53A.
Утечка затворной жидкости в атмосферу исключена.
Формирование чистой пленки жидкости между внутренними поверхностями уплотнения продлевает срок службы уплотнения.
Применение
Применения, где утечка в атмосферу недопустима, например, для опасных, токсичных, легковоспламеняющихся сред.
Для загрязненных, абразивных или полимеризующихся продуктов, где среда не подходит в качестве смазки для внутренних поверхностей уплотнения.
Внимание
Некоторая утечка затворной жидкости в изделие всегда будет иметь место. Проверьте совместимость затворной жидкости с продуктом.
Небольшой объём затворной жидкости в системе, поэтому теплоотдача полностью зависит от эффективности охладителя.
Всегда заправляйте баллон до давления, равного 0,9 рабочего.
Перед запуском тщательно провентилируйте систему.
Качество продукта может ухудшиться из-за загрязнения затворной жидкостью.

Plan 53С
Описание
Циркуляция барьерной жидкости под давлением в двойном уплотнении. Циркуляция поддерживается с помощью насосного кольца в рабочем состоянии и термосифонного эффекта в состоянии покоя. Давление поддерживается, а колебания в контуре уплотнения компенсируются поршневым гидроаккумулятором.
Характеристики
Перед запуском необходимо тщательно продуть систему.
Тепло отводится из системы циркуляции с помощью теплообменника с воздушным или водяным охлаждением.
Утечка жидкости в атмосферу исключена.
Формирование чистой пленки жидкости между внутренними уплотнительными поверхностями продлевает срок службы уплотнения.
Это обеспечивает успешную работу двойного уплотнения не имеющего обратной разгрузки внутреннего уплотнения при сильных изменениях давления в камере уплотнения.
Применение
Применяется в тех случаях когда недопустимы утечки в атмосферу, например, для опасных, токсичных, легковоспламеняющихся сред.Для загрязненных, абразивных или полимеризующихся продуктов, где среда не подходит в качестве смазки для внутренних уплотнительных поверхностей.
Когда давление насоса изменяется во время работы, требуется автоматическая настройка давления барьерной жидкости, что позволяет поддерживать постоянный перепад давления во всем диапазоне.
Внимание
Всегда подключайте линию опорного давления от уплотнительной камеры к гидроаккумулятору и держите её открытой.
Небольшая утечка барьерной жидкости в перекачиваемую жидкость всегда будет иметь место. Проверьте совместимость барьерной жидкости с перекачиваемой жидкостью.
Перед запуском тщательно провентилируйте систему. Качество продукта может ухудшиться из-за загрязнения барьерной жидкостью.

Plan 54
Описание:
Циркуляция внешней затворной жидкости под давлением от центрального источника давления или с помощью автономной насосной станции.

Характеристики:
Обеспечивает более высокую подачу, лучший теплоотвод и циркуляцию затворной жидкости.
При правильном обслуживании является наиболее надёжной схемой затворной жидкости для двойных торцовых уплотнений по сравнению со схемой 53 A/B/C.
Также может поставляться как отдельное устройство для каждого насоса.
Повышает эффективность охлаждения благодаря более высокой эффективности теплообменника.
Применение:
В условиях, где недопустимы утечки в атмосферу, например, для опасных, токсичных, легковоспламеняющихся сред.
Для грязных, абразивных или полимеризующихся продуктов, когда среда не подходит для смазки внутренних поверхностей уплотнения.
Для сред с высоким давлением и/или высокой температурой и/или высоким тепловыделением между поверхностями уплотнения.
Везде, где циркуляция по схеме 53 A/B/C недостаточна для отвода тепла.
Внимание:
Тщательно оцените надежность источника барьерной жидкости, если используется центральный источник.
Дорогостоящая система, требуется надлежащее проектирование.
Давления в циркуляционной системе должно быть как минимум на 1,5 бар больше, чем давление в камере уплотнения.
Возможно загрязнение продукта. Выбранная барьерная жидкость должна быть совместима с технологической жидкостью.
Всегда проверяйте фильтр/сетчатый фильтр в системе на наличие возможных засоров.
Потеря давления в системе может привести к загрязнению всей барьерной жидкости.
Качество продукта может ухудшиться из-за загрязнения барьерной жидкости.

PLAN 61
Описание.
В схеме трубопроводов 61 все отверстия на момент поставки закрыты пластиковыми заглушками. При установке пользователь должен подсоединить трубку к сливному отверстию и направить утечку в точку сбора. Этот план также может быть указан, если покупатель планирует использовать эти отверстия в будущем.

PLAN 62
Описание.
Внешний поток жидкости подается на атмосферную сторону поверхностей уплотнения через закалочные и дренажные соединения.
Используется в насосах для перекачивания соляных растворов, таки как гидроксид натрия. Утечка через пару трения уплотнения превращается в кристаллы соли при контакте с атмосферой. Кристаллы соли вызывают износ пар трения или накапливаться в уплотнении, препятствуя вращению, необходимому для поддержания контакта поверхностей уплотнения. Соль с внешней стороны уплотнения можно смыть водой через промывочное и дренажное отверстия. Обычно втулка с малым зазором устанавливается на крайнем внешнем конце узла уплотнения, чтобы обеспечить поток охлаждающей жидкости из промывочного отверстия в дренажное отверстие (или наоборот), а не просто стекать по валу. Также используется для перекачивания навозной жижи.
Консистентную смазку можно подавать в порт промывки. Эта внешняя смазка может обеспечить временную смазку уплотнения в случае, если в насосе образуются большие воздушные или паровые карманы, которые приводят к исчезновению необходимой пленки смазывающей жидкости между парами уплотнения.
Промывка также может быть газовой. При работе с горячими углеводородами жидкость превращается в твердый кокс, когда достигает атмосферной стороны уплотнения. Жидкость останется жидкой, если область за пределами поверхностей уплотнения будет лишена кислорода за счет потока азота или пара.

1. Охлаждающая жидкость действует как барьер между атмосферой и перекачиваемой жидкостью.
2. Затворная жидкость снижает окисление и закоксовывание продукта, а также охлаждает поверхности уплотнений.
3. Смывает посторонний материал, скопившийся под уплотняющими поверхностями.
4. В качестве промывки может использоваться вода, пар или инертный газ.

Применение

1. Для едких или кристаллизующихся жидкостей.
2. В окислительных жидкостях или горячих углеводородах.
3. Может использоваться для продувки паром в горячих средах, особенно для стационарных сильфонов, во избежание коксования.

Внимание
1.Обеспечьте наличие постоянной подачи промывочной жидкости низкого давления, не превышающего 1 бар.
2.Использование дросселя со стороны атмосферы обязательно.
3.Используйте соответствующие изоляторы подшипников, чтобы гарантировать, что охлаждающая жидкость не попадет в подшипники.

PLAN 65A
Описание
Утечка через пару трения торцового уплотнения направляется в систему сбора жидкости. Для обнаружения избыточной утечки предусмотрен сосуд с сигнализацией по превышению уровня.
Характеристики
Обычно используется с одинарными уплотнениями, где ожидается, что утечка будет преимущественно в виде жидкости.
Трубопровод подключается к штуцеру сбора утечек уплотнения.
Избыточный расход ограничивается дросселем за бачком.
Реле уровня срабатывает в случае выхода из строя уплотнения.
Применение
В условиях, когда утечка через уплотнение конденсируется.
Используется для одинарных уплотнений.
Внимание!
Вентиляционное отверстие всегда должно быть заглушено.
Дроссель за реле уровня должно располагаться в вертикальном колене трубопровода, чтобы избежать скопления жидкости в сливном трубопроводе.
Выключите насос сразу после срабатывания сигнализации высокого уровня и проверьте состояние уплотнения.

PLAN 65B
Описание
Утечка через пару трения торцового уплотнения направляется в систему сбора жидкости. Для обнаружения избыточной утечки предусмотрен сосуд с сигнализацией по превышению уровня.

Характеристики
Обычно используется с одинарными уплотнениями, где ожидается, что утечка будет преимущественно в виде жидкости.
Трубопровод подключается к сливному штуцеру сальника.
Утечка собирается в сосуде до достижения аварийного сигнала о достижении высокого уровня.
Реле уровня срабатывает в случае выхода из строя уплотнения.

Применение
В условиях, когда утечка через уплотнение конденсируется.
Используется для одинарных уплотнений.
Внимание!
Вентиляционное отверстие всегда должно быть заглушено.
Линия перелива должна обходить сливной клапан системы.
Выключите насос сразу после срабатывания аварийного сигнала по высокому уровню и проверьте состояние уплотнения.
Кран между уплотнением и системой должен оставаться открытым во время работы насоса.

PLAN 71
Описание
Заглушенные соединения для использование в будущем для подачи буферного газа в двойное уплотнение

Применение
Для дальнейшего использования планов 72, 75, 76

Внимание
Необходимо держать все подводы закрытыми пробками.

PLAN 72
Описание
Буферный газ (как правило азот) подается в камеру резервного уплотнения для отвода внутренней утечки от внешнего уплотнения в систему сбора и/или разбавления утечки.
Применение
Для летучих углеводородов.
Внимание!
1.Необходимо следить за тем, чтобы давление буферного газа было меньше давления в камере торцового уплотнения.
2.Необходимо настроить клапан регулирования давления подачи на давление не менее 0,4 бар выше обратного давления факела.

PLAN74
Описание
Барьерный газ под давлением подается извне через систему управления газом в систему двойного уплотнения. В качестве барьерного газа используется инертный газ.
Применение
Эта схема предназначена для использования в двойных герметичных бесконтактных газовых уплотнениях.

1. Используется в условиях, где температура не высокая (в пределах допустимой для эластомера), но могут содержаться токсичные или опасные материалы, утечка которых в атмосферу недопустима.
2. В случае наличия твердых частиц или других материалов в уплотнительной среде.
3. Когда допускается загрязнение перекачиваемой жидкости, но не допускается утечка технологической жидкости в атмосферу.

Внимание!

1. Всегда необходимо следить за тем, чтобы давление барьерного газа превышало давление в камере уплотнения.
2. Вызывает загрязнение перекачиваемой жидкости из-за попадания азота под высоким давлением в насос.
3. Регулирующий клапан давления должен быть настроен на давление как минимум на 1,7 бар больше, чем давление в камере уплотнения.
4. Тщательно проверьте надежность источника давления барьерного газа, если давление поступает из централизованной системы.
5. Всегда проверяйте фильтр на наличие засоров.
6. Не используйте для застывающих или полимеризующихся жидкостей.

Plan 76
Описание
Утечки пара после внутреннего уплотнения двойного уплотнения направляются в систему улавливания паров через вентиляционное соединение.
Применение

1. Применяется если утечки конденсируются. Может использоваться с Планом 72 с буферным газом или с планом 71 без буферного газа.
2. Сбор паров обеспечивает нулевые или очень низкие технологические выбросы после внешнего резервного уплотнения.

Внимание

1. Не использовать для конденсирующихся сред.
2. Обеспечить непрерывный отвод пара в систему улавливания паров низкого давления или факельную систему.
3. Трубка должна иметь минимальный диаметр 1/2 дюйма (13 мм) и должна иметь непрерывный уклон от соединения CSV к трубопроводу/жгуту контрольно-измерительных приборов.
4. Для создания противодавления требуется установка дросселя.
5. Обеспечить надежную опору трубопроводов.
6. Обеспечить наличие дренажного отверстия в нижней точке трубопроводной системы.