CN114857102A - 高压高温柱塞泵填料密封闭式冲洗系统及其工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高压高温柱塞泵填料密封闭式冲洗系统及其工作方法，该系统泵密封冲洗腔进口连接带有第一止回阀的外部供油管路A，出口连接带有压力开关阀的外部出液管路B；该系统还包括闭循环回路，闭循环回路包括油箱、油泵、第二止回阀、控制阀、回油视镜、视频探头、节流阀、净化过滤器、冷却器，闭循环回路中油泵的出口通过带有第一压力控制阀的回路连接至油箱内，泵密封冲洗腔进口的油路中设有第一压力变送器；回油视镜的出口与净化过滤器之间的油路中设有第二压力控制阀及第二压力变送器；当第一温度变送器监测回油温度超过设定值和/或视频探头通过回油视镜发现油液污染时，实现由闭循环回路切换至外部出液管路B出液，维持系统可靠运行。

Description

高压高温柱塞泵填料密封闭式冲洗系统及其工作方法

技术领域

本发明涉及泵领域，是一种高压高温柱塞泵填料密封闭式冲洗系统及其工作方法。

背景技术

高压柱塞式进料泵是煤液化、炼油领域中的重要设备，由于其输送介质的含固量、温度、压力及粘度等均较高，且工作压力很高，通常采用柱塞泵输送物料，为防止在密封失效时高温、高压、高粘度的介质大量外泄，柱塞泵一般采用三重填料密封。目前采用的技术方案是在三重密封填料的中间引段由外界引入一道冲洗油注入填料的中间段进行冲洗，冲洗后的油从中间段填料函出口排出，冲洗后的油当作废油进行另行处理或进入下游工艺装置处理。上述冲洗的作用是将泄露的物料带出填料密封腔，防止物料外泄；同时外供干净的冲洗油还将填料磨损下来的颗粒带出填料密封腔，以延长柱塞及填料的寿命，这股冲洗油通常采用蜡油、轻质柴油和与物料兼容性较好的耐高温的其它油，目前均采用开式系统，即由外界系统供油，进入填料密封腔后直接外排，每个填料所需量约为0.2～1.5m³/h，如没有循环及回收利用，每台泵每年浪费约1600～12100多吨冲洗油（按年操作时数8000小时计），即使采用重新炼制回收，也会消耗大量的能源，不仅不利于环保，且造成极大的浪费，增加生产成本。为此，有待对现有的柱塞泵冲洗系统进行改进。

发明内容

为克服上述不足，本发明的目的是向本领域提供一种高压高温柱塞泵填料密封闭式冲洗系统及其工作方法，该系统实现了闭式循环冲洗，使其解决现有同类柱塞泵填料密封冲洗系统油液需求大，浪费严重，环保性欠佳，油液回收利用成本较高的技术问题。其目的是通过如下技术方案实现的。

一种高压高温柱塞泵填料密封闭式冲洗系统，该系统由包括外部供油管路A、泵密封冲洗腔、外部出液管路B，泵密封冲洗腔的进口连接带有第一止回阀的外部供油管路A，泵密封冲洗腔的出口连接带有压力开关阀的外部出液管路B；其结构要点在于该系统还包括闭循环回路，闭循环回路包括油箱、油泵、第二止回阀、控制阀、回油视镜、视频探头、节流阀、净化过滤器、冷却器，油箱连接所述油泵进口，油泵出口连接至所述第二止回阀的进口，第二止回阀的出口连接所述第一止回阀的出口并合流连接至所述泵密封冲洗腔的进口，所述泵密封冲洗腔的出口设有监测温度的第一温度变送器，且出口分为两路，一路经所述压力控制阀连接所述外部出液管路B，另一路经所述控制阀连接所述回油视镜的进口，回油视镜处设有识别回油视镜内油液污染状态的所述视频探头，回油视镜的出口分支两路，一路连接所述节流器的进口，另一路连接所述净化过滤器的进口，节流器的出口连接所述冷却器的进口，冷却器的出口和净化过滤器的出口均连接至所述油箱内；所述油泵的出口通过带有第一压力控制阀的回路连接至所述油箱内，所述泵密封冲洗腔进口的油路中设有检测油压并对应控制所述第一压力控制阀的第一压力变送器；所述回油视镜的出口与净化过滤器之间的油路中设有第二压力控制阀，且该油路中设有监测油压并对应控制第二压力控制阀的第二压力变送器；初始状态下，所述控制阀为打开状态，所述第一压力变送器设定第一压力控制阀控制所在油路的压力值大于所述第一止回阀进口压力值，所述第二压力变送器设定第二压力控制阀控制所在油路的压力值小于所述外部出液管路B处压力开关阀的压力设定值。通过上述结构，当柱塞泵正常作业时，通过闭循环回路实现油箱对泵密封冲洗腔的供液循环，从而减少冲洗油不必要的消耗，大幅降低供液生产成本，有利于环保。当所述第一温度变送器监测回油温度超过设定值和/或视频探头通过回油视镜发现油液污染时，所述控制阀关闭，所述压力开关阀开启。当泵密封冲洗腔内出现填料泄漏时，泵送介质泄露至密封冲洗腔，回油温度会明显升高，故第一温度变送器根据所监测的温度状态作为判定泄漏状态的第一道监测；视频探头通过回油视镜可直接观察到油液污染状态，可判定泄露发生的第二道监测；通过该两道监测，即可有效识别泄漏状态并关闭控制阀，通过第一温度变送器、视频探头发出报警信息，此时油泵继续工作为泵密封冲洗腔供油，由闭循环回路自动切换至油泵供油增压的排至外部出液管路B的外循环供油状态，从而保证泵密封冲洗腔持续供油状态维持系统可靠运行。

所述第一压力变送器设定第一压力控制阀控制所在油路的压力值大于所述第一止回阀进口压力值0.1～0.3MPa，所述第二压力变送器设定第二压力控制阀控制所在油路的压力值小于所述外部出液管路B处压力开关阀的压力设定值0.05～0.2MPa。通过该结构，当控制阀开启时，实现闭循环回路供油，当控制阀关闭时，泵密封冲洗腔出口管路的油液压力增大至大于压力开关阀，故压力开关阀打开，向外部出液管路B排油。

所述油泵出口与第二止回阀进口之间的油路中设有流量计和双联过滤器。通过该结构，实现油路流量的检测和油液的可靠过滤。

所述净化过滤器中设有监测净化能力的压差监测器，当压差监测器监测压差达到设定值时，所述控制阀关闭。通过该结构，当压差监测器识别压差增大，一方面表明净化器阻塞，需更换净化器内净化组件，并提供报警提示净化器需要维护，另一方面作为油液污染过程的检测，可检测净化器工作状态，从而作为油液污染状态判定的一个参考依据。

所述冷却器的出口分支两路连接油箱，其中一路设有油品在线分析仪，另一路设有温度控制阀，且油箱内设有对应控制温度控制阀的第二温度变送器，当油品在线分析仪所检测的油品低于设定值时，所述控制阀关闭。该第二温度变送器和温度控制阀的设置，有利于控制冷却器出口的油液量，从而调节油箱内回油的温度，保证油箱供液所需的温度，即：当油箱内油液温度高于设定值时，调大所述温度控制阀开启度，加大进入经冷却油液进入油箱量，降低油箱内油温；当油箱内油液温度低于设定值时，调小所述温度控制阀开启度，减小进入经冷却油液进入油箱量，维持油箱内油温；利用油品在线分析仪监测回油油路中的颗粒、水分、粘度、色度等参数，当油品在线分析仪所检测的油品低于设置值以此作为进一步判定泵密封冲洗腔内填料泄露情况，即油品在线分析仪实现第三道监测。

所述油箱内通过隔板分隔形成至少两个区域，各区域之间的油液为溢流相通，所述油箱内设有对进入的油液形成导流和消泡的导流挡板，且导流至油箱内首个隔板分隔的区域内。通过该结构，进入油箱的油液能实现多级沉淀处理，且当泵密封冲洗腔泄漏严重时，油箱回油的油液污染状态不会立刻影响供液的油液状态，从而争取较多的缓冲时间，便于问题的处理。

所述油箱顶部设有对油箱中形成的油雾进行净化回收的油雾净化回收器。通过油雾净化回收器实现油雾的回收。所述油箱内设有对油箱内油液加热的加热器，通过加热器实现油箱内温度的加温调节；通过温度控制阀控制冷却后进入油箱的油量实现油箱内油温的冷却调节，可对油箱内油温精准控制。

所述控制阀为电动阀，并关联设有状态报警器，即控制阀关闭时，报警器发出警报。通过该结构，达到状态提醒的目的，方便检修人员及时处理问题。

所述油箱与所述第一止回阀进口之间设有补油回路，补油回路中设有补液阀，所述油箱内设有感应油液高度并控制补液阀开启的液位变送器。通过该结构，实现油箱油液不足时自动补油，从而即使第一止回阀出现故障，也依然能实现正常作业，保证设备运行可靠。

该高压高温柱塞泵填料密封闭式冲洗系统的工作方法为：初始状态下，所述控制阀为打开状态，当所述泵密封冲洗腔内无填料泄漏污染时，所述油泵将油箱内的油液按所述第一压力变送器设定的压力沿所述第二止回阀进入所述泵密封冲洗腔内，因第二止回阀所在油路的油压大于所述外部供油管路A的进液压力，故第一止回阀自动关闭，油液经泵密封冲洗腔后先经过第一温度变送器监测油液温度，再进入所述回油视镜所在油路，回油视镜和视频探头对油液污染状态进行监测，油液经所述节流阀后，一部分经冷却器冷却后回送至油箱，另一部分经净化过滤器过滤后回送至油箱内，以上即实现闭循环回路；当所述第一温度变送器监测温度超过设定值和/或视频探头监测到油液污染状态达到设定值时，识别为泵介质泄漏至泵密封冲洗腔，所述控制阀关闭切断回油，油泵继续工作，泵密封冲洗腔内压力升高，直至压力开关阀打开，系统自动将污染的冲洗油向外部出液管路B排油；由于控制阀关闭油箱无回油，油泵持续工作，当所述第一压力变送器识别油液压力值不足时，第二止回阀的出口油液压力小于第一止回阀进口油液压力时，第一止回阀自动开启，第二止回阀自动关闭，由外部供油管路A对泵密封冲洗腔直接供液冲洗，并经外部出液管路B排至外部，以此实现泵密封冲洗腔切换至外部供油开式冲洗模式，维持柱塞泵正常工作；待解决柱塞泵介质泄露问题后，重新开启闭循环回路供液。

本发明在现有柱塞泵密封外冲洗系统的基础上增加了内部的闭循环回路，从而无需外部连续供液，大幅减少了冲洗油的消耗，极大降低了柱塞泵运行成本，较为环保，且具备泵密封冲洗腔泄漏监测的功能，有效监测泄漏状态，即使闭式循环冲洗系统出现故障，可自动切换至外部开式冲洗状态，依旧能够保证柱塞泵密封填料得到有效冲洗，提高设备运行稳定可靠性，是本质安全设计的系统；其适合作为各类柱塞泵的泵密封冲洗腔的冲洗系统使用，或同类系统的结构改进。

附图说明

图1是本发明的原理结构示意图，图中A表示外部供油管路A，B表示外部出液管路B。

图中序号及名称为：1、油箱，2、隔板，3、导流挡板，4、加热器，5、油位变送器，6、油泵，7、第一压力控制阀，8、双联过滤器，9、流量计，10、补液阀，11、第一止回阀，12、第二止回阀，13、第一压力变送器，14、泵密封冲洗腔，15、油雾净化回收器，16、第一温度变送器，17、压力开关阀，18、控制阀，19、回油视镜，20、视频探头，21、第二压力变送器，22、第二压力控制阀，23、节流器，24、净化过滤器，25、冷却器，26、油品在线分析仪，27、温度控制阀，28、第二温度变送器。

具体实施方式

现结合附图，对发明作进一步描述。

如图1所示，该高压高温柱塞泵填料密封闭式冲洗系统包括外部供油管路A、泵密封冲洗腔14、外部出液管路B，泵密封冲洗腔的进口连接带有第一止回阀11的外部供油管路A，泵密封冲洗腔的出口连接带有压力开关阀17的外部出液管路B。该系统还包括闭式循环回路，闭循环回路包括油箱1、油泵6、第二止回阀12、控制阀18、回油视镜19、视频探头20、节流阀23、净化过滤器24、冷却器25，油箱出口连接油泵进口，油泵出口连接第二止回阀的进口，第二止回阀的出口连接第一止回阀的出口并合流连接至泵密封冲洗腔的进口，泵密封冲洗腔的出口设有监测温度的第一温度变送器16，且出口分支两路，一路经压力控制阀连接外部出液管路B，另一路经控制阀连接回油视镜的进口，回油视镜处设有识别回油视镜内油液污染状态的视频探头，回油视镜的出口分支两路，一路连接节流阀的进口，另一路连接净化过滤器的进口，节流阀的出口连接冷却器的进口，冷却器的出口和净化过滤器的出口均连接至油箱内。油泵的出口通过带有第一压力控制阀7的回路连接至油箱内，泵密封冲洗腔进口的油路中设有监测油压并对应控制第一压力控制阀的第一压力变送器13。回油视镜的出口与净化过滤器之间的油路中设有第二压力控制阀22，且该油路中设有监测油压并对应控制第二压力控制阀的第二压力变送器21。初始状态下，控制阀为打开状态，第一压力变送器设定第一压力控制阀控制所在油路的压力值大于第一止回阀进口压力值0.1～0.3MPa，第二压力变送器设定第二压力控制阀控制所在油路的压力值小于外部出液管路B处压力开关阀的压力设定值0.05～0.2MPa；当第一温度变送器和/或视频探头监测油液温度、油液污染度达到设定值时，控制阀关闭。其中视频探头通过接受视频信号图像供人员远程观察判断，亦可采用图像分析软件或监测透光率进行报警。

进一步的，上述油泵6出口与第二止回阀12进口之间的油路中设有流量计9和双联过滤器8。净化过滤器24中设有监测净化工作状态的压差监测器，当压差监测器识别为净化能力不足时，提供报警信号。冷却器25的出口分支两路连接油箱，其中一路设有油品在线分析仪26，另一路设有温度控制阀27，且油箱内设有对应控制温度控制阀的第二温度变送器28，当第二温度变送器所检测的油液温度高于设定值时，温度控制阀开度加大，反之则开度减小。油箱内通过隔板2分隔形成多个区域，各区域之间的油液为溢流相通，油箱内设有对进入的油液形成导流和消泡的导流挡板3，且导流至油箱内首个隔板分隔的区域内。油箱内设有对油箱内油液加热的加热器4。油箱顶部设有对油箱中形成的油雾进行净化回收的油雾净化回收器15。油箱与第一止回阀进口之间设有补油回路，补油回路中设有补液阀10，油箱内设有感应油液高度并控制补液阀开启的液位变送器5。

为了进一步保证设备的工作安全、可靠，上述控制阀18为电动阀，并关联设有报警器，即控制阀关闭时，报警器发出警报，提醒检修人员及时处理。

上述控制阀18与各监测相关的第一温度变送器16、视频探头29，第二温度变送器28、油品在线分析仪26相互间通过控制电路连接，控制电路根据实际需要设定即可。上述第一温度变送器、视频探头、第二温度变送器亦可均关联报警装置，以达到更好的监测目的。除此以外，上述油泵亦可设置双组，一组启动时，另一组备用，当其中一组失效时，另一组能及时替补作业。

该系统的工作方法为：初始状态下，控制阀18为打开，当泵密封冲洗腔14内无填料泄漏污染时，油泵6将油箱1内的油液按第一压力变送器13设定的压力沿第二止回阀12进入泵密封冲洗腔内，因第二止回阀所在油路的油压大于外部供油管路A的进液压力，故第一止回阀11自动关闭，油液经泵密封冲洗腔后先经过第一温度变送器16监测油液温度，再进入回油视镜19所在油路，回油视镜和视频探头20对油液污染状态进行监测，油液经节流阀23后，一部分经冷却器25冷却后回送至油箱，另一部分经净化过滤器24过滤后回送至油箱内，以上即实现闭循环回路；当第一温度变送器监测温度超过设定值和/或视频探头监测到油液污染状态达到设定值时，识别为泵介质泄漏至泵密封冲洗腔，控制阀关闭，回油切断，油泵继续工作，泵密封冲洗腔内压力升高，直至压力开关阀17打开，系统自动将污染的冲洗油向外部出液管路B排油。由于控制阀关闭油箱无回油，油泵持续工作，油箱液位下降触发补液阀对油箱补油，此时所述系统工作状态为：外界供油经油泵增压的外排开式供油状态。图中设置的两台油泵为一开一闭状态，当所述第一压力变送器识别油液压力值不足时，启动第二台油泵工作，同时油压低报警。当两台油泵均出现故障停止工作或油泵关闭时，第二止回阀的出口油液压力小于第一止回阀进口油液压力，第一止回阀自动开启，第二止回阀自动关闭，由外部供油管路A对泵密封冲洗腔直接供液冲洗，经外部出液管路B排至外部，以此实现泵填料密封腔切换至外部供油开式冲洗模式，维持柱塞泵正常工作。待解决柱塞泵介质泄露问题后，重新启动闭式系统，实现闭循环回路供液。

以上内容旨在说明本发明的技术手段，并非限制本发明的技术范围。本领域技术人员结合现有公知常识对本发明做显而易见的改进或替换，亦落入本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种高压高温柱塞泵填料密封闭式冲洗系统，该系统包括外部供油管路A、泵密封冲洗腔（14）、外部出液管路B，泵密封冲洗腔的进口连接带有第一止回阀（11）的外部供油管路A，泵密封冲洗腔的出口连接带有压力开关阀（17）的外部出液管路B；其特征在于该系统还包括闭循环回路，闭循环回路包括油箱（1）、油泵（6）、第二止回阀（12）、控制阀（18）、回油视镜（19）、视频探头（20）、节流阀（23）、净化过滤器（24）、冷却器（25），油箱连接所述油泵进口，油泵出口连接所述第二止回阀的进口，第二止回阀的出口连接所述第一止回阀的出口并合流连接至所述泵密封冲洗腔（14）的进口，所述泵密封冲洗腔的出口设有监测温度的第一温度变送器（16），且出口分为两路，一路经所述压力控制阀17连接所述外部出液管路B，另一路经所述控制阀连接所述回油视镜的进口，回油视镜处设有识别回油视镜内油液污染状态的所述视频探头，回油视镜的出口分支两路，一路连接所述节流阀的进口，另一路连接所述净化过滤器的进口，节流阀的出口连接所述冷却器的进口，冷却器的出口和净化过滤器的出口均连接至所述油箱内；所述油泵的出口通过带有第一压力控制阀（7）的回路连接至所述油箱内，所述泵密封冲洗腔进口的油路中设有监测油压并对应控制所述第一压力控制阀的第一压力变送器（13）；所述回油视镜的出口与净化过滤器之间的油路中设有第二压力控制阀（22），且该油路中设有对应监测油压并控制第二压力控制阀的第二压力变送器（21）；初始状态下，所述控制阀（18）为打开状态，所述第一压力变送器设定第一压力控制阀控制所在油路的压力值大于所述第一止回阀进口压力值，所述第二压力变送器设定第二压力控制阀控制所在油路的压力值小于所述外部供液管路B处压力开关阀的压力设定值；当所述第一温度变送器监测回油温度超过设定值和/或视频探头通过回油视镜发现油液污染时，所述控制阀关闭，所述压力开关阀打开。

2.根据权利要求1所述的高压高温柱塞泵填料密封闭式冲洗系统，其特征在于所述第一压力变送器（13）设定第一压力控制阀（7）控制所在油路的压力值大于所述第一止回阀（11）进口压力值0.1～0.3MPa，所述第二压力变送器（21）设定第二压力控制阀（22）控制所在油路的压力值小于所述压力开关阀（17）压力设定值0.05～0.2MPa。

3.根据权利要求1所述的高压高温柱塞泵填料密封闭式冲洗系统，其特征在于所述油泵（6）出口与第二止回阀（12）进口之间的油路中设有流量计（9）和双联过滤器（8）。

4.根据权利要求1所述的高压高温柱塞泵填料密封闭式冲洗系统，其特征在于所述净化过滤器（24）中设有监测净化能力的压差监测器，当压差监测器监测压差达到设定值时，所述控制阀（18）关闭。

5.根据权利要求1所述的高压高温柱塞泵填料密封闭式冲洗系统，其特征在于所述冷却器（25）的出口分支两路连接油箱（1），其中一路设有油品在线分析仪（26），另一路设有调温控制阀（27），且油箱内设有对应控制调温控制阀的第二温度变送器（28），当油品在线分析仪所检测的油品低于设定值时，所述控制阀（18）关闭。

6.根据权利要求1所述的高压高温柱塞泵填料密封闭式冲洗系统，其特征在于所述油箱（1）内通过隔板（2）分隔形成至少两个区域，各区域之间的油液为溢流相通，所述油箱内设有对进入的油液形成导流和消泡的导流挡板（3），且导流至油箱内首个隔板分隔的区域内。

7.根据权利要求1所述的高压高温柱塞泵填料密封闭式冲洗系统，其特征在于所述油箱（1）顶部设有对油箱中形成的油雾进行净化回收的油雾净化回收器（15）；所述油箱内设有对油箱内油液加热的加热器（4）。

8.根据权利要求1所述的高压高温柱塞泵填料密封闭式冲洗系统，其特征在于所述控制阀（18）为电动阀，并关联设有报警器，即控制阀关闭时，报警器发出警报。

9.根据权利要求1所述的高压高温柱塞泵填料密封闭式冲洗系统，其特征在于所述油箱（1）与所述第一止回阀（11）进口之间设有补油回路，补油回路中设有补液阀（10），所述油箱内设有感应油液高度并控制补液阀开启的液位变送器（5）。

10.一种如权利要求1所述的高压高温柱塞泵填料密封闭式冲洗系统的工作方法，其特征在于该系统工作方法为：初始状态下，所述控制阀（18）为打开状态，当所述泵密封冲洗腔（14）内无填料泄漏污染时，所述油泵（6）将油箱（1）内的油液按所述第一压力变送器（13）设定的压力沿所述第二止回阀（12）进入所述泵密封冲洗腔内，因第二止回阀所在油路的油压大于所述外部供油管路A的进液压力，故第一止回阀自动关闭，油液经泵密封冲洗腔后先经过第一温度变送器（16）监测油液温度，再进入所述回油视镜（19）所在油路，回油视镜和视频探头（20）对油液污染状态进行监测，油液经所述节流阀（23）后，一部分经冷却器（25）冷却后回送至油箱，另一部分经净化过滤器（24）过滤后回送至油箱内，以上即实现闭循环回路；当所述第一温度变送器监测温度超过设定值和/或视频探头监测到油液污染状态达到设定值时，识别为泵介质泄漏至泵密封冲洗腔，所述控制阀关闭切断回油，油泵继续供压，泵密封冲洗腔内压力升高，直至压力开关阀（17）打开，系统自动将污染的冲洗油向外部出液管路B排油；由于控制阀关闭切断油箱回油，油泵持续工作，当所述第一压力变送器识别油液压力值不足时，即第二止回阀的出口油液压力小于第一止回阀进口油液压力时，第一止回阀自动开启，第二止回阀自动关闭，由外部供油管路对泵密封冲洗腔直接供液冲洗，并经外部出液管路排至外部，以此实现泵密封冲洗腔切换至外部供油开式冲洗模式，维持柱塞泵正常工作；待解决泵介质泄露后，重新开启闭循环回路供液。

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