为运行环境选择适当的密封及其支持系统。
by Glenn Owens Jr.
Fluid Sealing Association member, Flowserve
机械密封依靠密封面之间的一层流体薄膜来防止泄漏并控制通过密封（配合）面的液体流量。这层流体薄膜必须稳定并具有良好的润滑性能，以确保密封长期可靠的使用寿命。密封支持系统对于保持机械密封的效率和使用寿命至关重要。它们的主要目的是为机械密封创造一个良好的运行环境，改善密封面上的流体膜。这些密封支持系统有助于控制压力、温度和流程液体的特性，也可以完全替代流程液体来提高密封性能。
有几种常用的密封支持系统，每种都是针对特定应用和工况而设计的。它们一般可分为改变用于密封的流程液体、替代用于密封的流程液体或改变密封的大气侧。
常用的密封支持系统
密封支持系统可改变密封腔内的流程液体条件，用于稳定密封腔内的工作环境，为机械密封创造最佳的流体膜。这些系统可改变并保持流程液体所需的压力、温度和清洁度，以提高其润滑机械密封密封面的效果。
Plan 11
图1：Plan 11
说明：从泵的出口连接一根管道或管子到密封腔。
功能：它可在密封面上形成液流，以去除密封产生的热量。当与密封腔喉部衬套一起使用时，还可以提高密封腔内的压力。
Plan 13
图2：Plan 13
说明：从密封腔连接一根管道或管子到泵吸入口。
功能：它可在密封面上形成液流，以去除热量并排出密封腔内的任何滞留蒸汽。当与密封腔喉部衬套一起使用时，它还可以降低密封腔内的压力。该方案通常用于立式泵。
Plan 21
图3：Plan 21
说明：从泵的出口经过一热交换器到密封腔的管道或管子。
功能：它在密封面上形成冷却的流程液体流，以去除密封产生的热量。当与密封腔喉部衬套一起使用时，它可以提高密封腔内的压力。
Plan 23
图4：Plan 23
说明：将流程液体从密封腔再循环到热交换器，然后将冷却的流程液体返回密封腔内。
功能：它使用一个紧密间隙的衬套，在密封腔和热交换器之间形成一个近乎封闭的循环系统，在机械密封周围保持一个稳定且冷却的环境。
当密封支持系统用另一种流体取代用于润滑机械密封密封面的流程液体时，会产生一个为机械密封提供最佳流体膜的工作环境。这些系统保持密封的必要压力、温度和清洁度，不受流程液体条件的影响，以提高机械密封的有效性。
Plan 32
图5：Plan 32
说明：将外部供应的液体泵入密封腔。
功能：它使用紧密间隙衬套将外部液体保留在密封腔内，产生背压，并通过取代密封周围的流程液体、清除碎屑（固体）和改变温度来改善密封环境。
泵沙龙注：Plan 32冲洗管线中缺少配件（如阀门和仪表等）。
Plan 52
图6：Plan 52
说明：闭环系统中压力低于流程压力的循环缓冲液体。
功能：通过机械密封（泵送环）形成闭环缓冲液流，防止流程液体泄漏到大气中。
Plan 53
图7：Plan 53
说明：闭环系统中压力高于流程压力的循环隔离液体。
功能：通过机械密封（泵送环）形成较高压力的闭环隔离液流，防止流程液体泄漏。
Plan 54
图8：Plan 54
说明：由外部流量源（泵）产生的压力大于流程压力的循环隔离液体
功能：闭环系统通常支持一个以上的密封，以确保提供可靠的保护，防止流程液体泄漏。
Plan 55
说明：由外部流量源（泵）产生的压力低于流程压力的循环缓冲液。
功能：闭环系统通常支持一个以上的密封，确保对流程液体泄漏提供强有力的保护。
机械密封大气侧的密封支持系统用于控制机械密封的流体泄漏。这些系统可将泄漏的流体引导至所需的收集点，保持机械密封可靠运行所需的清洁度，并防止泄漏流向环境。
Plan 62
图9：Plan 62
说明：向密封的大气侧供应流体，以改善机械密封的工作环境。典型的流体包括蒸汽、氮气或水。
功能：流体可急冷密封外部，防止产品结晶、结焦或在密封腔内堆积，从而影响机械密封的使用寿命。
Plan 65
图10：Plan 65
说明：机械密封大气侧的一个系统，提供了一种收集密封泄漏液体的方法，以防止其进入环境中。
功能：该系统使用一个衬套将正常的液体密封泄漏引导至储液罐，并提供监测密封泄漏的能力。
Plan 75
图11：Plan 75
说明：双重机械密封的密封腔上的一种系统，提供一种收集密封泄漏液体的方法，防止其进入环境中。
功能：该系统利用抑制密封（containment seal）将正常的密封泄漏液体引导至储液罐，并提供监测密封泄漏的能力。
Plan 76
图12：Plan 76
说明：双重机械密封的密封腔上的一种系统，提供一种收集气态密封泄漏的方法，防止其进入环境中。
功能：该系统利用抑制密封（containment seal）将正常的气态密封泄漏引向通指定的地点或蒸汽回收系统。
密封支持系统的使用
密封支持系统可以单独使用或组合使用，以优化机械密封的工作环境，确保可靠的性能。密封支持系统的选择取决于具体应用、操作员的偏好和可用的资源。
例如，在单级悬臂式泵中，处理压力从100磅/平方英寸（psi）到200 psi变化的液体（如180 °F的水等），对机械密封来说可能是一个挑战。泵密封腔内的热水润滑性能较差，会损害密封的完整性。Plan 11（采用单个机械密封和喉部衬套）或Plan 53（采用双重机械密封）等系统通过对流程液体进行不同的调节来改善密封环境，从而确保安全的流程控制。
1）Plan 11：当与喉部衬套一起使用时，Plan 11增加了密封腔内的流程液体压力，并消除了密封产生的热量。这有助于冷凝液体提高180 °F水的润滑性。Plan 11只需要单个机械密封和喉部衬套，使其成为一种经济高效的解决方案，可以调节流程液体的特性，作为机械密封的合适润滑剂。
2）Plan 53：该系统在双重机械密封的表面之间形成一个加压隔离液回路。操作员可以选择最适合密封工作的流体，控制压力并冷却隔离液回路以散热。Plan 53通过使用双重机械密封提供了更高的安全性，在密封失效的情况下提供了额外的保护层。然而，由于其复杂性，该系统的运营成本较高。
通过了解各种密封支持系统、它们的要求、相关成本和安全考虑因素，设备运营商和行业可以做出明智的决定来选择和维护机械密封。这提高了其运营的效率和可靠性。
作者简介：Glenn Owens Jr.是福斯公司的工程专家，负责泵和其它旋转设备机械密封的应用和开发。他在福斯公司担任过各种技术职务超过15年，拥有西密歇根大学工程学学士学位。