依据 API‑682 第 4 版,Plan72 为低压缓冲气供气方案,必须搭配 Plan75(冷凝泄漏收集)或 Plan76(非凝气体直排火炬)成套使用。 串联式干气密封(2NC‑CS)主密封承担全部工艺压差,外侧是安全备用密封;缓冲气压力、缓冲气流量、泄漏回路压力,是整套系统三道安全生命线,大量高危泵着火、介质外泄事故根源,不是干气密封本体损坏,而是监测缺失、压力 / 流量异常未被及时捕捉。
Plan72:外部送入低压氮气缓冲气,缓冲气压力始终低于工艺介质压力;作用:稀释、吹扫主密封泄漏出来的工艺介质,给外侧安全密封提供洁净气环境,把泄漏介质推向 75/76 回路去往火炬 / 收集罐。
设计基准:缓冲气压力高于火炬背压 0.03‑0.05MPa,运行压力一般≤0.07MPaG,严禁超过 0.1MPaG。
Plan75:泄漏介质可冷凝,泄漏回路设置集液罐,液相收集,气相送火炬;配置液位监测。
Plan76:泄漏介质全程气态不可冷凝,无集液罐,直接管路送往火炬系统。
关键逻辑:Plan72 是供气侧;Plan75/76 是泄漏回收侧;供气压力、供气流量、泄漏腔压力三者联动,任意一个测点失效,安全屏障直接失明。
缓冲氮气压力不足甚至断供,工艺介质直接窜入一二级密封之间腔体。
没有氮气吹扫稀释,烃类、氢气积聚在密封腔;
外侧安全密封端面失去洁净气膜保护,介质颗粒污染端面;
主密封一旦泄漏,有毒易燃易爆介质直接穿过外侧密封向大气外泄,存在爆炸、中毒风险。
现场坑:只装就地压力表,无 DCS 远传;氮气管网波动、调压阀卡涩、过滤器堵塞,人工巡检很难发现。
Plan72 是非加压缓冲气,压力不能抬太高。
压力过高,缓冲氮气反向窜入内侧,干扰主密封气膜工作状态;
过量氮气进入火炬系统,造成火炬管网负荷冲击;
压力超限会改变一二级之间压差,外侧安全密封工况偏移,缩短备用密封寿命。
正常缓冲气流量很小,几十~几百 Nl/h。
流量突然大幅上涨:主密封已经发生泄漏,工艺介质涌入中间腔,把缓冲气回路顶开,流量飙升,是主密封失效最早预警信号。
流量归零 / 流量接近零:两种可能性:①缓冲气气源中断;②主密封大量泄漏,工艺介质压力反顶,单向阀关闭,氮气进不来。流量为零是重大报警,不能当成正常现象。
很多项目只监测压力,不监测流量:压力读数看着正常,但过滤器堵塞造成实际流量归零,密封已经裸奔,仪表却无报警。压力≠流量,二者缺一不可。
泄漏回路压力测点,反映主密封泄漏量、火炬背压、管路堵塞。
泄漏腔压力快速升高:主密封大量泄漏,介质涌入中间腔;Plan75 还会伴随集液罐液位快速上涨。API‑682 给出报警阈值约 0.1MPaG,到达该值代表主密封严重失效,需要安排有序停机(外侧安全密封设计仅允许约 8 小时应急运行窗口)。
泄漏回路压力持续偏低:火炬管线堵塞、排放管线节流孔板堵死;泄漏介质排不出去,中间腔憋压,介质会冲破外侧密封外泄。
Plan75 特有风险:可凝介质泄漏后液化积聚集液罐;液位高报警代表大量液相介质泄漏出主密封,液位监测和压力监测同等重要。
表格
| 测点位置 | 仪表 | 就地版(普通非关键泵) | DCS 完整版(加氢、轻烃、氢气高危泵) | 报警逻辑 |
|---|---|---|---|---|
| Plan72 缓冲气供气入口(氮气侧) | 压力 PI/PIT | 就地压力表 PI | 压力变送器 PIT,配阀组 | P‑L 缓冲气压力低报警;P‑H 缓冲气压力高报警 |
| 缓冲气供气入口 | 流量 FI/FIT | 就地转子流量计 FI | 流量变送器 FIT(4‑20mA+HART) | F‑L 流量低报警;F‑H 流量高报警;F‑LL 流量归零联锁提示 |
| 缓冲气过滤器 | 差压 PDI | 就地压差表 | 差压变送器 PDIT | ΔP‑H 过滤器堵塞报警 |
| Plan75/76 泄漏腔(一二级密封之间) | 泄漏腔压力 PI/PIT | 就地压力表 PI | 压力变送器 PIT | P‑H 泄漏腔高压报警,代表主密封泄漏 |
| Plan75 独有:集液罐 | 液位 LI/LIT | 就地液位视镜 | 液位变送器 LIT | L‑H 集液罐高液位报警(液相介质大量泄漏) |
❌低配坑点(高危泵严禁):仅配就地转子流量计 + 就地压力表,无远传变送器。只能现场看表,异常发生时 DCS 无报警,错失 8 小时应急停机窗口。
缓冲气压力低、流量同时低:氮气气源不足、调压阀故障、过滤器堵塞。
缓冲气压力正常、流量变零:主密封大量泄漏,工艺介质反顶关闭单向阀,属于严重故障。
缓冲气压力正常、流量大幅走高:主密封已经发生泄漏。
泄漏腔压力高报警:主密封泄漏,介质涌入中间腔;Plan75 同步看液位是否上涨。
过滤器压差高:氮气滤芯堵塞,缓冲气供给能力衰减,及时切换备用过滤器。
Plan72 必须配套过滤器一开一备,过滤精度≤1μm,设置过滤器差压远传报警;氮气露点≤‑40℃,气源不干净会直接划伤干气密封端面。
缓冲气供气侧:压力变送器 + 流量变送器二者都要,不能只做压力监测;输出 4‑20mA+HART,防爆等级 Ex d IIC T6。
泄漏腔必须布置压力变送器;选用 Plan75 方案,集液罐增加液位变送器远传。
明确 DCS 报警清单:缓冲气压力高 / 低、缓冲气流量高 / 低、过滤器压差高、泄漏腔压力高、Plan75 集液罐液位高全部写入技术协议。
明确:主密封失效后外侧安全密封仅有约 8 小时应急运行时间,报警出现后需要制定停机处置预案,不能长期带病运行。
管路管件 316L;缓冲气回路设置单向阀,防止工艺介质倒窜氮气管网。
Plan72(非加压缓冲气):缓冲气压力<工艺压力;依靠 75/76 收集泄漏;主密封失效后外侧密封只能短时应急;不能阻止介质向外泄漏,只能稀释与收集。
Plan74(加压隔离气):隔离气压力>工艺压力,建立气障屏障,几乎零外漏,不需要 75/76;多用于氢气、不允许介质外泄的严苛工况。
总结:Plan72‑75‑76 系统,压力看 “供给是否够、有没有憋压”,流量看 “密封有没有漏”。只看压力不看流量等于丢掉一半安全预警能力;很多项目采购图简化删减流量变送器,会埋下重大安全隐患。
