API682第二版机械密封标准与约翰克兰机械密封约翰克兰中国柏均佳 美国石油协会682标准（API682）第二版于2002年7月正式公布，
该标准由最终用户代表，泵生产商代表和机械密封生产商代表共
同在第一版的基础上编制，约翰克兰派两名代表参加此项标准的
编制工作。
标准要达到的目标是；在机械密封设计制造，选型和操作
运行方面的最好的指南，对于机械密封使用寿命必须在有规律的
泄露条件下满足三年以上，其寿命成本为考核的依据，节能问题
倍受关注，于1994年4月出版的API680第一版机械密封标准大
多数用户不适应，因此仅限于理解和参照，同时市场对技术要求
的成本不接受，因此在国际项目应用中增长缓慢，第二版在第一
版的基础上有了相当大的改进，基本上是对机械密封多年发展的
高度总结，极大程度满足石油，石化，化工行业对机械密封的最
新需求。下面就标准和约翰克兰机械密封产品做一初步介绍。第一版第二版
热镀锌线槽
一） 石化行业对机械密封最新发展的要求；
机器码注册码由于石油化工行业工艺技术的发展，对机械密封的要求其工况参数越来越高，对机械密封的使用寿命必须满足三年，机械密封的标准化/减少现场的维修调试/减少库存，有计划的间隔维修/防止故障的间隔维修，远程监测/监控，环保要求/零泄露，可靠性与安全性，及时的售后服务降低采购和运行成本。
二）API682第二版的改进增加部分介绍；
1）为了更好理解API682（二）标准特将有关术语理解叙述如下
推进型与非推进型密封；
推进与非推进的分类在于对旋转补赏环组件与轴（或轴套）的二次密封处，
当补赏环（动环组件）由于磨损或轴向窜动，在加压机构（弹簧等）推动下
跟进补赏时，二次密封是否随补赏环同时推进而区分为推进型与非推进型密封，
显而易见的是对于“O”型多弹簧密封，其二次密封“O”圈将随随补赏环同
时推进而称之为推进型密封，对于金属波纹管密封，其二次密封与轴（或轴套）
相对固定，不随补赏环推进而推进，故称之为非推进型密封，见附图
二次密封点二次密封随之推进二次密封不随之推进
针对石油化工行业，标准将介质分为碳氢化合物和非碳氢化合物，非碳氢
化合物主要指水，酸，碱，盐等介质，对于碳氢化合物又区分为闪蒸碳氢
化合物和非闪蒸碳氢化合物，闪蒸和非闪蒸碳氢化合物的定义区分是在泵
送温度条件下，对正常泄露于大气侧的介质是否汽化而区分，如果在泵送微绿球藻
温度条件下，该介质饱和蒸气压大于1bar（14。7psi a）达到闪蒸点而汽化，
则称之为闪蒸碳氢化合物，如果该介质饱和蒸气压小于1bar（14。7ps a）
仍为液态，则称之为非闪蒸碳氢化合物，在这里强调的是泵送温度条件。
零泄露概念；
机械密封是防止旋转设备介质泄露的装置，然而由于主密封面特定需求，
必须润滑和通过流体（或气体）的流动而将摩擦热带走，因此正常的泄露是必要的，
对于易燃，易爆，有毒和腐蚀性介质，出于环保和安全要求不允许向大气侧泄露，因此
采用增加辅助密封和封液系统，用可向大气侧泄露的隔离液（气）去阻止介质向大气侧
泄露，此为介质零泄露的概念，关于密封组合与辅助系统随后介绍。
饱和蒸汽压；
对于闪蒸碳氢化合物密封选型非常重要的因素就是根据介质的饱和蒸汽压曲线分析密封腔介质的饱和蒸汽压，特别指出的是对于接触液膜湿密封而言，其密封工作状态必须是在液态区域，由于压力的降低或温度的升高使介质一旦达到汽化点而汽化，密封随之干运转，急剧磨损而失效，相对于非接触气膜干气密封则要求密封必须是在气态区域，介质任何液化倾向均造成主密封接触损坏而立即失效。根 据标准规定，对于接触液膜湿密封其密封腔必须保证一定的温度裕度（ΔT ）和压力裕度（ΔP ），对于闪蒸碳氢化合物，一般ΔT 不小于20C °，ΔP/P 不小于30%。如果不能满足此条件，则必须采取相应降低温度和提高压力的措施，通常建议采用降低温度的措施方法。对于非接触气膜干气密封则必须采取相应提高温度和降低压力的措施以保证密封在气态工况条件下工作。有关饱和蒸气压曲线见左下图；
主密封面膜示意图
寿命成本；
由于选用时的评价标准是根据设备在使用寿命期内的总费用，而不仅仅是设备的一次性采购费用，重点指出的是节能对于新设备的报价特别重要，如果此类节能新方法提高了能源使用效益并降低了使用 期内总费用而不致牺牲安全或可靠性，则尤其应当鼓励设备制造厂对此类设备应用新的节能方法，评价设备在使用寿命期内的总费用成本方法称之为寿命成本。
机械密封的承载压力；
任何批准定型符合标准的机械密封系列产品均有标定承载压力值供选型应用参考，在应用中实际该型号的机械密封的承载压力是一变量，它与轴径，转速，主密封配对材料，介质种类，温度有关，因此首先必须按机械密封产品说明书所提供的压力轴径与转速图表确定的名誉承载压力，然后对此名誉承载压力根据主密封配对材料，介质种类，温度修正系数进一步计算修正，最后得出实际承载压力值供选型参考。
缓冲液（气）和隔离液（气）；
对于串联（Face-to-back ）不带压双端面密封，其外侧二次保护密封使用的流体统称为缓冲液（气），其压力低于内侧主密封腔介质的压力，用于接触液膜湿密封使用的缓冲液通常与安全排放区连接（如火炬），对于接触干运转密封和非接触干气密封通常注入缓冲气，注入压力为3-5psi a 。
对于带压双端面密封，其外侧密封使用的流体统称为隔离液（气），其压力高于内侧主密封腔介质的压力，隔离液（气）将密封腔戒指与大气隔离，实现零泄露。
上述流体同时起到对密封面润滑和通过循环带走搅拌和摩擦产生的热量。
2）API682（二）标准改进与增加的内容；钢丝扣
2．1）应用范围扩大为三类密封：
第一类密封：化工厂用，满足ＡＮＳ／ＡＳＭＥ Ｂ７３。１，７３。２ａｎｄＩＳＯ ３０６９标准（大腔）的泵，温度－４００Ｃ－２６００Ｃ，压
力? ２２ｂａｒ
第二类密封：API 泵用，满足ＩＳＯ１３７０９（ＡＰＩ６１０”８”）的泵，温度－４００Ｃ－４０００Ｃ，压力?４２ｂａｒ
第三类密封：基本符合原ＡＰＩ６８２第一版密封标准，温度－４００Ｃ－４０００Ｃ，压力?４２ｂａｒ
2．2）各种主密封面接触形式全部纳入标准：
接触密封，接触密封又分为接触液膜湿密封（常规原标准规定）和接触干运转密封（新增）。
非接触密封，非接触密封又分为气膜非接触干气密封和液膜非接触密封（新增）。
如上右图主密封面膜示意图所示，一般液膜或气膜的厚度为3-5µ，图示为与头发对比的示意图。
2．3）机械密封产品分类延续第一版，分为A ，B ，C 三类机械密封：
Type A 类机械密封: .二次密封为“O ”型圈，多弹簧，旋转推进式密封，弹簧材料为Hastelloy C 合金。 Type B 类机械密封: 二次密封为“O ”型圈，金属波纹管组件旋转型金属波纹管，波片材料指定为 Hastelloy C-276合金
Le
Type C类机械密封: 二次密封为柔性石墨垫圈，金属波纹管组件静止型金属波纹管，仅在高温条件下使
用，波片材料指定为Alloy- 718Ni-Cr合金。
2．4）机械密封布置组合形式增加，密封的布置组合形式分为三大类：
Arrangement 1第一类组合形式: Single seal单端面机械密封：（见右图）
1CW-FX；带固定二次节流衬套密封的接触液膜湿式单端面机械密封
1CW-FL；带浮动二次节流衬套密封的接触液膜湿式单端面机械密封1CW-FX 1CW-FL
Arrangement 2第二类组合形式: Unpressurised dual seal (Tandem)串联不带压双端面机械密封：（见下图）
2CW-CW；不带压带缓冲液双端面接触液膜湿密封。
2CW-CS ；不带压带缓冲气串联双端面密封，外侧为接触干运转密封，内侧主密封为接触液膜湿密封。
2NC-CS ；不带压带缓冲气串联双端面密封，外侧为接触干运转密封，内侧主密封为非接触密封。
2CW-CW 2CW-CS 2NC-C S
Arrangement 3第三类组合形式: Pressurised dual (Double)加压双端面机械密封：（见下图）
3CW-FB；带隔离液双端面串联（face-to-back）接触液膜湿密封。
3CW-BB；带隔离液双端面背对背式（back-to-back）接触液膜湿密封
3CW-FF；带隔离液双端面面对面式（face-to-face）接触液膜湿密封
3CW-FB 3CW-BB 3CW-FF 3NC-BB 3NC-FF 3NC-FB
3NC-BB；带隔离气双端面背对背式（back-to-back）非接触气膜干气密封
3NC-FF；带隔离气双端面面对面式（face-to-face）非接触气膜干气密封
3NC-FB；带隔离气双端面串联式（face-to-back）非接触气膜干气密封
机械密封分类与代码参照如下附表：
2．5）在原标准Plan方案基础上新增机械密封辅助系统：
Plan14；新增Plan14系统方案，它是Plan11与Plan13的组合，主要应用立式泵排空和保证密封腔的压
力。
Plan53A，53B，53C；新增Plan53A，53B，53C系统方案，它是在原Plan53系统方案基础上进一步改进，应用于组合形式为3CW-FB，3CW-BB，3CW-FF的机械密封（见下图）。
Plan53A；应用于第三类组合布置方案3CW系列密封，外侧密封依靠隔离液封液系统，通过热虹吸作用，外侧密封设计的泵效环作用（或其他），对外侧密封产生的搅拌热，摩擦热循环到封液罐，通过水冷却盘管冷却后返回到外侧密封腔，另一作用是对外侧密封主密封面润滑，对于主密封而言，其泄露方向改变，由隔离液通过主密封面向内密封腔介质泄露。Plan53A系统必须外接压力源，通常是氮气，建议隔离液的压
力应高于主密封腔的压力1.5Bar，对于主密封腔压力经常变动或压力超过500Psi时，应在压
力源处设置调压阀，确保隔离液压力高于主密封腔压力20-25Psi。
Plan53B；应用于第三类组合布置方案3CW系列密封，由于直接利用氮气加压，当压力超过
一定值时，氮气浸入隔离液而成为带气液体，它不仅影响热循环效果，更更重要的是带气隔
离液将在主密封面气体析出造成干运转而使密封失效，因此在使用压力有一个限制，通常介气囊式蓄能器质压力高于20bar，将不采用Plan53A封液系统，改为Plan53B封液系统，由另外配置的气瓤
式蓄能器提供压力源（见右图），气瓤消除了氮气和隔离液的接触，同样由于现场无高于介质
的压力源，隔离液压力源由气囊式蓄能器提供。
Plan53C；应用于第三类组合布置方案3CW系列密封，由于内侧密封腔介质压力较高，同时
波动较大，外侧二次保护密封隔离液的压力值必须按波动最高值设定，使外侧密封经常处于
高压工况条件下运行，为改变此现状，应用Plan53C封液系统，由压力差为1:1.1的差压缸提
供给隔离液的压力源，差压缸的大油缸接主密封腔，小油缸（有活塞杆）接隔离液，隔离液压差油缸
的压力将随主密封腔介质压力按1:1.1的增压幅度随动，Plan53C 适用于高压且压力变动的工况。
对于Plan53系统另一主要功能是当隔离液（气）压力下降低于介质压力，或液位超过液位开关允许值，将报警 并实现自动切换。
Plan53A Plan53B Plan53C
由于标准增加了接触干运转密封和非接触气膜干气密封，相应增加了Plan71，Plan72，Plan74，Plan75， 和Plan76系统（见下图）。
Plan71/72；应用于第二类组合布置方案2CW -CS ，2NC-CS 系列密封，Plan71相当于Plan61有备用接口，用螺栓堵死备用，如果对于外侧二次保护密封为CS 型接触干运转密封，其主密封泄露至外侧的介质送至收集系统，按Plan72接口接入缓冲气后，缓冲氮气首先将泄露介质稀释至最低浓度，同时将经稀释的泄露介质吹送至收集系统，通常缓冲氮气压力为5-7psi a ，通过稀释泄露介质将把通过二次保护密封CS 型接触干运转密封至大气的介质泄露降至最低水平。
Plan74；应用于应用于第三类组合布置方案3NC 系列密封，由外部提供隔离气-氮气，通常氮气压力应高于主密封腔介质压力，标准规定隔离气应高1.75-2bar a(25psi -30psi)，隔离气由有过滤器，调压筏，流量计，单向伐，压力表和压力开关组成的控制板提供，隔离气的泄露方向一是通过主密封面向主密封腔泄露，另一是通过外侧非接触干气密封向大气侧正常泄露，同样实现介质的零泄露。
Plan75；应用于第二类组合布置方案2CW-CS 系列密封，通常考虑介质由内侧主密封通过主密封面的正常泄露至外侧密封腔将汽化，然而对于泄露的介质未汽化的部分通过Plan75将未汽化的泄露介质收集到相应的收集系统中。
Plan76；应用于第二类组合布置方案2CW-CS ，2NC-CS 系列密封，对于主密封
氰酸酯树脂正常泄露至外侧二次接触干运转保护密封汽化的介质和通过Plan72系统注入的
缓冲气（低压氮气），通过Plan76系统排放至安全区域收集系统，该系统由排
放管路，单向阀，压力表，压力开关及节流孔板组成，如果主密封失效，干运
转密封腔压力压力提高，超过0。5bar 后，压力开关动作报警，实现自动切换。 Plan75
通常Plan72，75，76组合使用。 Plan72 Plan74 Plan76
2．6）缓冲液/隔离液封液系统（见右图）；
AP1682第二版对缓冲液/隔离液封液系统容积应用做了如下修正，建议
缓冲液/隔离液封液系统容积参考主密封轴径确定，轴直径小于60mm ，
其缓冲液/隔离液封液系统容积选用3gallon （12Lit ），轴直径大于60mm ，
其缓冲液/隔离液封液系统容积选用5gallon （20Lit ），同时对缓冲液/隔
离液封液系统仪表和开关配置要求如下：
配置压力表和压力开关是必要的，配置低液位开关是必要的，
对于高液位开关的配置属可选择，对于连接密封腔的进出循环回路不需
设置截止阀，一方面增加阀门开关将增加循环回路的阻力，直接影响循 缓冲液/隔离液封液系统 环冷却效果，另一方面由于误操作造成回路关闭，机械密封随之过热损坏。
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