[发明专利]一种机械密封循环保护控制系统及其方法

说明书

技术领域

本发明涉及机械密封控制系统，尤其涉及一种机械密封循环保护控制系统及其方法。

背景技术

随着我国经济的迅速发展，国民的环保意识不断加强，国家对环境保护也越来越重视，离心泵等转动设备所输送的介质很多都是对环境有威胁的，在多数的情况下不允许所输送的介质直接泄漏到外部环境中，对环境造成污染，这就要求离心泵等转动设备的密封采取保护措施，防止有害介质直接泄漏到大气，要求离心泵等转动设备采用双端面机械密封或串联机械密封结构。在标准JB/T6629和美国石油学会标准API682都规定了双端面密封或串联机械密封结构的隔离液循环方案和要求，在API682中主要有PLAN52、PLAN53和PLAN54三种方案，PLAN52是串联机械密封结构的隔离液循环方案，PLAN53和PLAN54是双端面密封的隔离液循环方案，这两种方案要求为隔离液提供外部动力源，隔离液的压力应高于主密封腔的压力 20-25Psi(即0.135-0.175MPa)。Plan53A：外接动力源，通常是氮气，由于直接采用氮气加压，当压力超过一定值时，氮气浸入隔离液而成为带气液体，它不仅影响热循环效果，更重要的是带气隔离液将在主密封面气体析出造成干运转而使密封失效，因此在使用压力有一个限制，要求介质压力低于2MPa。Plan53B：由另外配置的气囊式蓄能器提供动力源，气囊消除了氮气和隔离液的接触，隔离液动力源由气囊式蓄能器提供，如果介质密封腔压力较高，外侧二次保护密封隔离液的压力值必须按波动最高值设定，使机械密封经常处于高压工况条件下运行，由于气囊是个独立的封闭系统，气囊内气体受温度等影响较大，压力波动较大，使气囊的承压加大，使机械密封处于高压工况条件下运行，同时介质的成分的复杂性，可能会对气囊产生腐蚀，使气囊存在爆炸的可能。PLAN53C：由压力差为1:1.1 的差压缸提供给隔离液的动力源，差压缸的大油缸接介质密封腔，小油缸（有活塞杆）接隔离液密封腔，隔离液的压力将随主密封腔介质压力按1:1.1 的增压幅度随动，由于要克服大油缸和小油缸的摩擦力和弹簧的作用力，导致Plan53C系统只能适用于压力>2MPa等压力较高的工况。PLAN54是由外部系统，一般是油站系统，作为动力源，直接提供隔离液冲液，隔离液的压力应高于主密封腔的压力20-25Psi，系统结构复杂，控制点多，成本较高，适用于特殊场合或多个泵机组需要集中冲洗的场合，但是当系统发生故障时，内侧密封的介质会泄漏到外部隔离液系统，使隔离液受到污染，腐蚀系统，影响整个系统的运行。

现有技术中专利号为：200720099724.1“智能化油气混输双螺杆泵机械密封保护系统”、200820143842.2“一种船用输送沥青用双螺杆货油泵的机械密封保护系统”和201220078830.2“一种机械密封循环保护系统”，属于API682中的PLAN54方案。主要是通过测控仪表和调节控制器等机构来调控隔离液的密封腔压力P2，系统结构复杂，控制点多，需要测控仪表，成本较高，不适合实际使用。

化工装置机泵用机械密封大多运行环境恶劣，不允许介质向大气端泄漏，需要辅助系统加以改善工作环境，对双端面机械密封来说如何相对准确控制输送介质端的密封腔压力P1和隔离液端的密封腔压力P2之间的压差值ΔP对提高机械密封的密封性能和延长使用寿命有重要的意义，要求隔离液端的密封腔压力P2大于介质密封腔压力P1，内密封泄漏将是隔离液泄漏到所输送的介质中，避免有危害的介质泄漏出来，因此隔离液压力的确定是关系到机械密封是否能够稳定、可靠运行的关键因素之一。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种机械密封循环保护控制系统及其方法。

动力液出口管线通过三通分别与可控调节阀上的动力液输入口和可控单向阀上的压力控制口连接，可控调节阀上的动力液输出口通过管线与可控单向阀上的压力输入口连接，可控调节阀上的隔离液压力口通过管线与蓄能器上的隔离液回液口连接，可控调节阀上的动力液回液口通过管线与动力源动力液回液管线连接，可控调节阀上的介质压力口通过管线与泵输送介质密封腔连接；可控单向阀上的压力控制口通过管线与动力液出口管线连接，压力输入口通过管线与可控调节阀的隔离液输出口连接，压力输出口通过管线与蓄能器上的取压口连接，可控单向阀上的泄压口通过管线与动力源动力液回液管线连接；蓄能器上的隔离液出液口通过管线与隔离液密封腔入口连接，隔离液回液口通过三通分别与可控调节阀的隔离液压力口和隔离液密封腔出口连接，取压口通过管线与可控单向阀的压力输出口连接，补液口通过管线与手动给油泵连接，由手动给油泵补充隔离液；