上接：API标准密封布置解读及布置1密封的泄漏检测和抑制（中）
Plan65B
在上面讨论的Plan65A中，系统设计用于监测密封泄漏量。较高的泄漏量会导致孔板上游的液位升高。还指出，不可能一概而论地概括出检测容器中特定报警点或液位读数与实际流量之间的相关性。此外，在非常低的泄漏下，泄漏液体将很容易地流过孔板，而不会增加上游的液位，因此无法在Plan65A中监测到这些泄漏。Plan65B提供了解决这些局限的替代方案。
Plan65B与Plan65A的示意图相同，但排液管中的孔板被替换为常闭截止阀（见图15）。在该系统中，流入Plan65的任何泄漏都将被阀门阻挡，并会增加阀门上游的液位。泄漏会累积并增加检测容器中的液位。这将允许用户使用液位变送器监测随时间累积的泄漏。通过监测液位的变化速度，用户可以确定密封的泄漏量。
图15：Plan65B
虽然捕获和跟踪所有泄漏有好处，但也有缺陷，即检测容器的体积有限。随着液位的升高，最终会达到旁通液位。此时，系统将停止累积增量泄漏，液位指示器将保持稳定在高液位位置。为了防止这种情况的发生，操作员将在低于旁路液位设置高液位报警。当流程液体达到该液位时，将发出警报通知操作员必须打开截止阀并排空检测容器。通过观察液位变送器读数的变化速度或监测排放频率，操作员可以确定密封的性能。
此外，操作员可能希望在高液位报警和旁通液位之间设置一高-高液位报警。如果液位上升得太快，以至于在操作员排空检测容器之前达到高-高液位，则泄漏量可能高到足以表明密封已失效。
Plan65B的优点之一是，操作员可以确定一段时间内的实际（或者平均）泄漏量。为此，检测容器和连接管道的体积变化必须与变送器读数的变化相关联，这相对简单。检测容器的设计显然会对系统总体积产生影响，这将影响检测容器需要排空的时间间隔。设计还将影响泄漏量检测的灵敏度，较小直径的检测容器比较大直径的容器更准确。
Plan65B是一个新的管道方案，在现场使用有限。与检测策略的任何变化一样，新用户将开发自己的流程及程序来设置报警点和维护设备。
Plan65系统（尤其是Plan65A系统）已经被证明能够充分检测远程位置布置1密封的泄漏。不过，在评估这些方案时，有几个重要的因素需要考虑。在大多数情况下，机械密封的泄漏将从密封压盖转移到泵支架中。泵支架中的液位将随着泄漏量的增加而增加。流程泄漏在重力的作用下流入泵支架和检测容器之间的互连管道。检测容器中的高（泄漏）流量或高累积液位将表明密封已失效。如果出现渐进式密封失效（随着时间的推移，泄漏逐渐增加），这种监测策略通常是成功的。
然而，在短时间内导致非常高液位泄漏的瞬时密封失效可能很难快速检测到，这无法避免泄漏到达地面或污染泵轴承箱。如果密封的泄漏量高于流入Plan65管道系统的重力诱导流量，则泵支架中的液位将升高，直到溢出支架。根据泵的结构和轴承箱的密封结构，这可能导致流程液体进入轴承箱（见图16）并污染泵的润滑系统。这可能比Plan65系统检测到故障的速度更快，操作员应立即停泵进行检修。
图16：离心泵密封严重泄漏示意图
Plan66A
Plan66A和66B解决了Plan65系统的一些局限，并为布置1密封引入了新的功能。Plan66的优点在于，其设计旨在减少在密封失效的情况下离开密封压盖的泄漏量。此外，与其它方法相比，它们能够更准确地监测密封泄漏。该方案也可设计用于处理液相和气相泄漏。该管道方案的一个不寻常之处是，它完全包含在密封压盖中，不需要任何外部管道或辅助设备。
在传统的布置1密封中，密封面之间的泄漏会轴向转移到密封面和轴套之间的空腔中。这个空腔是密封压盖上急冷和排液口所在的位置，这被指定为排液腔。当少量流程液体泄漏到排液腔中时，它们会通过重力从排液口流出。排液口保持打开状态，以便该液体轻松排出。
排液腔还包含一个衬套，有助于将排液腔与大气隔离开来。该衬套被指定为节流衬套。节流衬套的功能是限制密封泄漏离开密封压盖的末端，并将其从排液口引出。这样可以最大限度地减少泄漏量，因为泄漏量可能会从压盖中喷出，并造成环境、安全和内务管理问题。为了最大限度地减少这种泄漏量，机械密封组件使用了多种节流衬套设计。从固定衬套到浮动衬套再到分段衬套。这些选项允许密封设计人员创建适合应用的限制级别。
如果泄漏程度非常高，排液腔将被流程液体淹没。如果我们假设机械密封对流程液体没有限制的极端情况，理论上排液腔可能暴露在密封腔工况下。在这种情况下，节流衬套和排液口处的密封压盖可能会出现高泄漏量。这是传统密封设计的Plan65系统中通常会捕捉到的泄漏。
为Plan66A设计的密封通过增加一个部件（额外的衬套）改变了这种故障的出现。在该方案中，密封面和排液腔之间有一个高度受限的衬套（见图17）。由于流程液体泄漏的低流量离开密封面，它们很容易在几乎没有限制的情况下流过内衬套。泄漏流入排液腔并离开密封压盖。随着泄漏量的增加，内衬套开始限制流量，并最大限度地减少进入排液腔的泄漏。这有助于将离开密封压盖的密封泄漏降至最低。这种限制的副作用是密封面和内衬套之间的空腔中的压力增加。该腔将配备压力变送器以监测压力，并间接监测密封泄漏。
图17：Plan66A
如果假设出现之前的极端故障模式，密封腔的工作条件将只存在于内衬套的上游（见图18）。流过该衬套的任何泄漏将以显著较低的压力进入排液腔，并进一步受到排液口和外衬套的限制。这一系列限制的应用可以将离开密封压盖的泄漏，减少到低于传统设计可能发生的泄漏。同样显而易见的是，如果内衬套提供最大的限制，它将是最有效的。因此，从泄漏管理的角度来看，分段衬套将被视为最佳的解决方案。
图18：Plan66A泄漏路径示意图
使用压力变送器以这种方式监测密封泄漏是一个相对较新的概念，只有少数具有丰富经验的终端用户使用。每当监测一个新的参数时，在收集数据和解释其重要性时总会有一条学习曲线，Plan66系统的使用肯定也会经历这样的过程。
当离心泵启动时，由于轴变得径向居中并被推入稳定的轴向位置，因此会出现几秒钟的相对不稳定。随着泵和流程温度的稳定，泵中可能存在热膨胀效应。当机械密封从静止状态变为稳态运行时，它也会经历压力和热转换。这些过渡通常伴随着启动后立即出现的泄漏增加。运行几分钟后，泵和密封系统以及密封泄漏量趋于稳定。一位终端用户表示，他们在启动后将压力变送器泄漏报警延迟几分钟，以防止错误报警。
Plan66A的设计可能存在一些应该予以考虑的局限。密封面和内衬套之间的空腔中会出现密封泄漏。如果流体不闪蒸，即使在正常运行期间，也会有少量液体滞留在该区域。如果流程液体含有可能在该区域聚集或在大气条件下聚合或固化的固体，用户应考虑使用Plan66B或其它密封布置。
Plan66B
Plan66B是Plan66A的变体，不带内衬套。该管道方案试图以更小、更简单的设计提供与Plan66A相同的功能。Plan66B是一种非常简单的传统布置1密封设计，在密封压盖中增加了一个孔塞（见图19）。该孔塞（钻有特定直径通孔的实心塞）的作用是将通过排液口从密封压盖流出的泄漏量降至最低。节流衬套必须非常严格，理想情况下应为分段衬套设计。Plan66B还在排液腔中使用压力变送器来监测压力，进而间接监测密封泄漏。
图19：Plan66B
在极端故障情况下，密封完全失效可能会使排液腔暴露在密封腔工况下。在这种情况下，节流衬套和孔塞都将承受全压。这将导致比相应的Plan66A中看到的更高的泄漏量。此外，Plan66B对检测泄漏的敏感度也较低，因为通过节流衬套和孔塞的组合限制将小于Plan66A中通过单个衬套的限制。
然而，Plan66B的设计确实比Plan66A有一些优势。Plan66B可以直接安装在现场的许多现有布置1密封上，只需对密封结构进行最小的修改（升级到节流衬套）。Plan66B密封设计需要与传统密封设计相同的轴向长度。排液腔也是开放的，允许流程液体从密封压盖完全排出。
结论
虽然布置1密封在整个行业中依然普遍使用，但很少有最终用户意识到通过使用新的管道方案来扩展其能力的潜力。虽然布置1因其简单的设计和可靠的运行而得到认可，但是它们在允许密封泄漏的抑制和监测方面并未得到认可。而Plan65A提供了一种经过验证的方法（通过外部检测容器）来监测密封泄漏量。这通过Plan65A进行了扩展，以提供对累积泄漏的监测。Plan66A代表了一种新的范例，用于监测密封压盖中的密封泄漏并防止大量泄漏从压盖中流出。Plan66B代表了一种效果稍差的选择，但可以更容易地改装到现有的密封结构中。
然而，不应仅根据其性能来选择管道方案或密封解决方案。必须根据最终用户的泄漏控制要求、对密封泄漏的监控或报警要求以及离心泵的设计等综合考虑。然而，这些新的管道方案确实扩大了可用选项，以改善新的和现有的布置1密封装置的性能。
作者简介：MichaelHuebner是德克萨斯州福斯公司的首席工程师。他在泵、密封和流体设备方面拥有超过30年的经验。Huebner先生是API工作组、ASMEB73委员会和德克萨斯AM泵用户研讨会咨询委员会的成员。
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