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        API 682標準解讀:PLAN 31和旋風分離器

        API 682標準解讀:PLAN 31和旋風分離器

         謝小青 泵沙龍 2022-07-25 07:00 發表于上海
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        前言


        盡管機械密封適用于各種液體(包括臟污、含固體顆粒液體等),但眾所周知,在清潔的液體環境中,其可靠性最佳。因此,在臟污或含固體顆粒的液體服務中,人們會想辦法為機械密封提供清潔的液體沖洗。API 628標準PLAN 31旨在清理泵送介質中的固體顆粒,為機械密封提供清潔的沖洗。本文將對PLAN 31和旋風分離器進行解讀,供大家參考。


        標準對PLAN 31的定義


        API 682第4版標準對PLAN 31、旋風分離器的定義及說明如下:


        1)在PLAN 31中,高壓區域(通常為泵出口或泵出口管道)的泵送介質通過旋風分離器進行再循環后,將清潔流體輸送至密封腔,而固體被輸送到泵的吸入口或泵吸入管線,見圖1。


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        圖1:PLAN 31示意圖


        2)PLAN 31僅適用于輸送含有比重至少為泵送介質2倍的固體顆粒的服務。該方案的典型用途是供水,以清除水中的沙子或管渣。在PLAN 31中,介質從泵的出口進入旋風分離器,固體顆粒從介質中離心分離出來并重新被輸送回泵的吸入側,而清潔的密封沖洗液從旋風分離器進入密封壓蓋上的沖洗接口,見圖2。


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        圖例說明


        1 來自于旋風分離器清潔液體接口

        2 沖洗口(F)

        3 急冷口(Q)

        4 排液口(D)

        5 密封腔


        圖2:密封腔及接口詳圖


        3)如果泵送介質非常臟或者是漿體,則PLAN 31通常不太合適,不推薦使用。如果買方/用戶指定采用PLAN 31時,建議密封腔配帶喉部襯套。

        4)如果泵送介質中含有氣體,通常不建議使用旋風分離器,F場經驗表明,旋風分離器內部的固體顆粒磨損可能導致可靠性降低。

        5)該方案還沒有證明能夠持續實現3年的使用壽命。


        解讀及應用


        1)PLAN 31最大的特點是依靠“旋風分離器”(有時稱為“磨料分離器”或“水力旋流器”)來清除泵送介質中的污垢,因此,旋風分離器的可靠性往往決定了機械密封的使用壽命。

        2)旋風分離器分離的是泵送介質,來自于泵的高壓側(泵的出口側)。旋風分離器通過離心力將泵送介質分成干凈的和濃縮的臟的兩種液體流,干凈的液體流(即密封沖洗液)從分離器的頂部流出并進入密封腔,而濃縮的臟的液體流則返回泵的吸入口。

        3)PLAN 31適用的條件是:固體顆粒的比重至少為干凈的泵送介質比重的2倍。如果固體含量太高,則該方案不太適用(固體濃度通常不應超過10 %)。PLAN 31最常見的應用是河水泵:由于水中的沙子較多,以至于沙子沉積在密封腔中,拆卸泵時可以看到沙子。配置了PLAN 31后,基本上解決了水中沙子的問題。

        4)如果泵送介質中除了含有固體顆粒以外還含有氣體,則不宜采用旋風分離器。經驗表明,這種工況下,固體顆粒對旋風分離器的磨損會影響到其可靠性。

        5)即使設計和安裝得當,PLAN 31也不會從泵送液體中去除所有的固體。所以,PLAN 31下的機械密封使用壽命很難達到3年以上。

        6)旋風分離器不適用于粘性流體。


        如何確保旋風分離器正常工作


        如何才能保證旋風分離器能夠正常工作?關鍵是要了解和控制壓差。

        大多數人可能都沒有意識到,PLAN 31中的旋風分離器在清潔和臟污出口(即分離器本身的兩個出口)壓力大致相同時工作最佳。因此,在PLAN 31中最好配置有壓力計、節流孔板和/或控制閥。見圖3。


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        圖3:旋風分離器壓差控制示意圖


        旋風分離器需要至少15 psi(0.1 bar)的壓差才能正常工作。但是,如果分離器上的總壓差太大,則分離器內部的離心“流線”會變得混亂并出現湍流,分離器無法正常工作。通常,建議通過分離器的最大總壓差約為200 psi(13.8 bar)?装逵糜谠O置和控制分離器上的壓差。



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