氣候對密封系統的影響往往被忽視。惡劣天氣條件造成的損害,例如間歇性風暴或濕度,可以有效地管理。但是,每天暴露在戶外,尤其是那些存在極端溫度的地方,可能會對密封造成嚴重破壞。
用壓力防止泄漏
泵送環為隔離液體提供動力使之在兩個密封之間循環。當熱的隔離液體從密封腔頂部流出,冷卻后的隔離液體重新進入密封腔底部時,也會產生自然對流。儲罐注滿到密封連接處上方的給定液位,液體上方的氣體(體積)對系統加壓。儲罐與加壓氣源隔離。
天氣越熱,壓力越大
在加壓的雙密封系統中,隔離壓力應始終高于流程液體的壓力。雖然這種壓差對密封的可靠運行至關重要,但很少有人用壓力表測量密封腔的壓力。
式中,
Px = 在較高溫度下的絕對壓力
Py = 在較低溫度下的絕對壓力
Tmax = 高絕對溫度
Tmin = 低絕對溫度
在本例中,較低溫度下的絕對壓力為8 bar(0.8 MPa, 116 psi),則:
液位會隨著時間的推移而變化,因為密封處會發生自然泄漏。由于儲罐中的氣體體積相對較小,因此壓力會隨著氣體體積的變化而變化。儲罐的工作液體體積取決于兩次加注之間的允許時間。隔離液體儲罐中的正常液位(NLL)通常約為可見液位的三分之二。高液位(HLL)接近觀察視鏡的頂部,而低液位(LLL)將接近底部。工作范圍介于正常液位和低液位之間。高液位表明有流程液體泄漏到儲罐中。
液位在低(LLL)、正常(NLL)和高(HLL)之間波動
在一個典型的例子中,當使用12升(L)儲罐時,低液位為6 L,正常液位為8.5 L。可通過公式2計算正常液位與低液位相比所增加的壓力。
公式2:式中,
PN = 正常液位時的絕對壓力
PL = 低液位時的絕對壓力
Vmax = 大氣體體積
Vmin = 小氣體體積
根據這一簡化公式,可以計算出正常液位的絕對壓力為 15.7 bar(1.57 MPa,228 psi)。
另一個需要解決的因素是,許多雙密封在內側或主密封上是雙平衡的。然而,內部壓力的平衡比通常明顯高于外部壓力。不平衡產生的摩擦熱進一步增加了儲罐中的溫度,從而導致更高的壓力。這種自我延續的循環很容易導致密封壽命縮短,甚至失效。
后要考慮的是,溫度上升并不是唯一需要防范的情況。如果溫度下降到隔離液的冰點以下,就會中斷循環,并且肯定會導致密封失效。
解決壓力問題
對于室外安裝,以下技巧可以保護密封壽命,使其免受高溫壓力升高的危險:
1)將儲罐安裝在陰涼的地方。
2)盡可能使用大的儲罐。在相同的隔離液體體積變化的情況下,較大的儲罐可以降低壓力變化。
3)檢查平衡比,并選擇一種專為主密封上的高隔離液體壓力而設計的密封。
4)使用壓力調節器保持壓力恒定。當儲罐溫度過高時,調節器必須允許排氣以降低壓力。如果流程蒸汽與隔離液體混合,則調節器將不是選擇。
該分析適用于PLAN 53A(氣體在液體之上)和PLAN 53B(氣體與液體通過彈性氣囊分離)。另一種方法是PLAN 53C。差動活塞效應對隔離液體加壓(1:1.2或1:1.5),使隔離液體壓力將隨著密封腔壓力的變化而變化。它在主密封上保持恒定的壓差。然而,該方案只允許少量的隔離液體儲存,并且泵送的流體必須是清潔的。