CN110945249A - 泵以及密封系统 - Google Patents

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Abstract

泵具备：旋转轴(1)；叶轮(3)，其固定于旋转轴(1)；壳体(2)，其收容叶轮(3)；双重机械密封件(20)；密封室(25)，其收容双重机械密封件(20)；储油部(30)，其储存油；油供给管线(26)，其使储油部(30)与密封室(25)连通；第一油泵(31)，其对从储油部(30)供给的油进行加压并向密封室(25)输送；第二油泵(42)，其与第一油泵(31)并排配置；油出口管线(27)，其与密封室(25)连接；以及压力保持机构，其保持密封室(25)内的油的压力。

Description

泵以及密封系统
技术领域
本发明涉及具备有机械密封件的泵，特别是涉及具备有用于防止包含挥发性可燃成分、硫化氢等有害成分的流体泄漏的密封系统的泵。
背景技术
在精制石油、天然气等化石燃料时，需要将二氧化碳(CO2)、硫磺(S)等杂质去除。硫磺在精制过程中被作为硫化氢(H2S)回收的情况较多，存在在精制过程中使用的泵所处理的流体中包含较多该硫化氢的情况。硫化氢的毒性极高，在一旦泄漏到大气中的情况下，对人体带来严重的伤害，因此在处理硫化氢的泵中，对泵的设计需要给予万全的准备，以使硫化氢决不会向外部泄漏。
机械密封件是将泵的旋转轴贯通壳体的部位进行密封的重要的部件。机械密封件是使安装于旋转轴的旋转环和安装于壳体侧的固定环一边被适度的表面压力按压、一边滑动，来防止流体向泵的外部泄漏的装置。若旋转环和固定环在干燥状态下滑动，则滑动面因发热而在短期间损伤并无法维持密封功能，因此需要向滑动面以冷却和润滑为目的供给适量的液体。将这称为冲洗，并将向滑动面供给的液体称为冲洗液。将向机械密封件供给冲洗液的配管和设备/仪器的组合称为密封系统或者密封方案。根据泵的构造、处理的流体的种类存在各种密封系统。在泵操作液不具有毒性、起火性等有害性的情况下，能够将自身液体即泵操作液作为冲洗液供给。将这称为自冲洗。
在专利文献1中公开有如下构造，即：使被泵加压后的具有毒性、可燃性的液体通过旋转轴与静止部件的间隙，进入设置于内侧密封件与外侧密封件之间的隔间，与另外供给至隔间的流体(空气、蒸气)混合，并从密封室输送至泵外的再生系统。
由于使被泵加压后的具有毒性、可燃性的液体流入隔间内，因此供给至隔间的流体(空气、蒸气)变得比泵内的压力低，但与外部空气相比具有较高的压力。因此进入到隔间的具有毒性、可燃性的液体有可能通过外侧密封件而向外部流出。
在专利文献2中公开有如下密封构造，即：向设置于内侧的油膜密封件与外侧的油膜密封件之间的空间供给密封用的油，并在既不组装于固定侧也不组装于旋转侧的密封圈与固定侧以及旋转侧之间的间隙生成油膜。从油膜密封件压出的油与压缩机或者泵所加压的流体接触，并在之后被回收而再次被使用。即，在压缩机或者泵所加压的流体包含毒性或者可燃性流体的情况下，油在被毒性、可燃性流体污染的状态下使用。该油也向外侧的油膜密封件流动，因此存在被毒性、可燃性流体污染的油成为介质而将毒性、可燃性流体带出到外部空气的危险性。
在专利文献3中公开有对泵处理的泵液本身进行加压并向密封机构供给，且将其作为密封机构的防泄漏液体使用的技术。在泵停止时施加于密封机构的压力是与泵的排出压相当的压力，也作用于密封机构的外部空气侧的滑动圈和对置圈的滑动面。即，在泵液包含毒性、可燃性流体的情况下，有可能在外部空气的紧邻处存在危险的液体并向外部泄漏。
在泵操作液包含有害成分的情况下，有可能在有害液体从滑动面的间隙泄漏时向外部漏出，因而无法采用自冲洗。因此，为了防止有害液体从机械密封件的滑动面向外部漏出，采用将泵内侧的机械密封件与外部空气侧的机械密封件背对背(背面相对)排列的双重机械密封件。在该双重机械密封件中，需要向泵内侧的机械密封件与外部空气侧的机械密封件之间，以泵内部压力即比泵操作液的压力高的压力供给无害的冲洗液。为了如此操作，需要通过某加压单元加压冲洗液。在加压单元中使用冲洗液加压泵的方式、使用储能器的方式等已被实用化。这些冲洗方案已被API682规格化。
在专利文献4中公开有用于防止被泵加压后的具有毒性、可燃性的流体向泵外泄漏的密封技术。在该密封技术中，在主泵因停电等停止的情况下，通过将与泵所处理的流体独立的冲洗液保持为高于泵内的流体，来防止流体的泄漏。即，通过油泵将作为冲洗液的油以较高的压力向密封室供给。进而为了在停电时等紧急情况时继续密封功能，因此通过将从密封室排出高压油的管线的紧急截止阀关闭，来保持密封室的油压力。
专利文献1:美国专利第5865441号说明书
专利文献2:美国专利第3994503号说明书
专利文献3:英国专利第1441653号说明书
专利文献4:欧洲专利第2110558号说明书
然而，泵送具有毒性、可燃性的流体的上述泵(以下，称为主泵)，通常通过来自6.6kV左右的高压电源的电力的供给来运转。另一方面油泵通过来自400V左右的低压电源的电力的供给来运转。存在在假设向密封室供给油时，即使油泵因停电或者故障等停止，设备也无法停止等情况下，主泵的运转必须持续的情况。然而，在以往的技术中，虽然能够在停电时保持密封室内的压力，但在主泵运转的冗余性方面存在一些欠缺面。
发明内容
因此，本发明的一个方式提供在精制石油、天然气等化石燃料的设备等中，防止含有硫化氢等有害成分的流体泄漏，并且提高了冗余性以便能够继续运转的泵。另外，本发明的一个方式提供在那样的泵中使用的密封系统。
在精制石油、天然气等化石燃料的设备中，严格要求用于防止可燃性气体等着火的措施。因此，本发明的一个方式提供即便在精制石油、天然气等化石燃料的设备等的防爆指定区域中也能够安全地使用的泵和密封系统。
在精制石油、天然气等化石燃料的设备中，处理可燃性气体、有毒气体，因此要求在紧急情况时迅速地进行必要的应对，以使得不会从小事故发展为大事故的情况较多。因此，本发明的一个方式提供在紧急情况时能够迅速地实施防止流体泄漏所需要的措施的泵和密封系统。
本发明的一个方式的泵，其特征在于，具备：旋转轴；叶轮，其固定于所述旋转轴；壳体，其收容所述叶轮；双重机械密封件；密封室，其收容所述双重机械密封件；储油部，其储存油；油供给管线，其使所述储油部与所述密封室连通；第一油泵，其对从所述储油部供给的所述油进行加压并向所述密封室输送；第二油泵，其与所述第一油泵并排配置，对从所述储油部供给的所述油进行加压并向所述密封室输送；油出口管线，其与所述密封室连接；以及压力保持机构，其保持所述密封室内的油的压力。
本发明的优选方式的特征在于，还具备系统控制器，其基于表示所述第一油泵的运转状态的信号，使所述第二油泵启动。
本发明的优选方式的特征在于，所述第二油泵具有蒸气涡轮作为原动机。
本发明的优选方式的特征在于，所述压力保持机构具备：第一止回阀，其位于所述第一油泵与所述密封室之间；第二止回阀，其位于所述第二油泵与所述密封室之间；至少一个储能器，其配置于所述第一止回阀以及第二止回阀与所述密封室之间；以及截止阀，其安装于所述油出口管线。
本发明的优选方式的特征在于，还具备：主电源，其与所述第一油泵连接；和预备电源，其与所述第二油泵连接，所述第一油泵以及所述第二油泵分别具有电动马达作为原动机。
本发明的优选方式的特征在于还具备第三油泵，其与所述第一油泵并排配置，对从所述储油部供给的所述油进行加压并向所述密封室输送，所述第三油泵具有蒸气涡轮作为原动机。
本发明的优选方式的特征在于，所述压力保持机构具备：第一止回阀，其位于所述第一油泵与所述密封室之间；第二止回阀，其位于所述第二油泵与所述密封室之间；第三止回阀，其位于所述第三油泵与所述密封室之间；至少一个储能器，其配置于所述第一止回阀、第二止回阀以及第三止回阀与所述密封室之间；以及截止阀，其安装于所述油出口管线。
本发明的一个方式的密封系统，其特征在于，具备：密封室，其用于收容双重机械密封件；储油部，其储存油；油供给管线，其使所述储油部与所述密封室连通；第一油泵，其对从所述储油部供给的所述油进行加压并向所述密封室输送；第二油泵，其与所述第一油泵并排配置，对从所述储油部供给的所述油进行加压并向所述密封室输送；油出口管线，其与所述密封室连接；以及压力保持机构，其保持所述密封室内的油的压力。
根据本发明，设置有作为常用泵的第一油泵、和作为预备泵的第二油泵，因此在第一油泵因停电或者故障等停止的情况下，迅速地启动第二油泵，从而能够维持密封室内压力。结果为能够在停电时继续主泵运转并能够提高冗余性。
本发明的一个方式的泵，其特征在于，具备：旋转轴；叶轮，其固定于所述旋转轴；壳体，其收容所述叶轮；双重机械密封件；密封室，其收容所述双重机械密封件；储油部，其储存油；油供给管线，其使所述储油部与所述密封室连通；油泵，其对从所述储油部供给的所述油进行加压并向所述密封室输送；止回阀，其位于所述油泵与所述密封室之间；油出口管线，其与所述密封室连接；至少一个储能器，其配置于所述止回阀与所述密封室之间；截止阀，其安装于所述油出口管线，所述截止阀是防爆阀。
本发明的优选方式的特征在于，还具备检测所述油泵的紧急状态并关闭所述截止阀的系统控制器。
本发明的优选方式的特征在于，所述截止阀是空气压驱动阀或者油压驱动阀。
本发明的优选方式的特征在于，还具备：工作流体供给管线，其与所述截止阀连接；和工作流体供给阀，其安装于所述工作流体供给管线。
本发明的优选方式的特征在于，所述系统控制器在检测到所述油泵的紧急状态时，将指示信号向所述工作流体供给阀发送并打开该工作流体供给阀。
本发明的优选方式的特征在于，所述系统控制器和所述工作流体供给阀配置于利用隔离壁而与所述截止阀隔离的区域。
本发明的优选方式的特征在于，所述系统控制器构成为在所述油泵的排出压力低于阈值时，关闭所述截止阀。
本发明的优选方式的特征在于，所述系统控制器构成为在所述油泵的排出压力低于阈值时，打开所述工作流体供给阀。
本发明的优选方式的特征在于，所述系统控制器在所述油泵的旋转速度低于阈值时，关闭所述截止阀。
本发明的优选方式的特征在于，所述述系统控制器构成为在所述油泵的旋转速度低于阈值时，打开所述工作流体供给阀。
本发明的一个方式的密封系统，其特征在于，具备：密封室，其用于收容双重机械密封件；储油部，其储存油；油供给管线，其使所述储油部与所述密封室连通；油泵，其对从所述储油部供给的所述油进行加压并向所述密封室输送；止回阀，其位于所述油泵与所述密封室之间；油出口管线，其与所述密封室连接；至少一个储能器，其配置于所述止回阀与所述密封室之间；截止阀，其安装于所述油出口管线，所述截止阀是防爆阀。
根据本发明，使截止阀为防爆阀，因此不会引起可燃性气体等着火造成的事故。另外，特别是能够实现通过使截止阀为空气压驱动阀或者油压驱动阀，从而在电力供给状况不充分的区域，也能够安全地动作的密封系统。
本发明的一个方式的泵，其特征在于，具备：旋转轴；叶轮，其固定于所述旋转轴；壳体，其收容所述叶轮；双重机械密封件；密封室，其收容所述双重机械密封件；储油部，其储存油；油供给管线，其使所述储油部与所述密封室连通；油泵，其对从所述储油部供给的所述油进行加压并向所述密封室输送；止回阀，其位于所述油泵与所述密封室之间；油出口管线，其与所述密封室连接；至少一个储能器，其配置于所述止回阀与所述密封室之间；以及截止阀，其安装于所述油出口管线，所述截止阀是电动阀或者电磁阀。
本发明的优选方式的特征在于，还具备检测所述油泵的紧急状态，并关闭所述截止阀的系统控制器。
本发明的优选方式的特征在于，所述系统控制器在检测到所述油泵的紧急状态时，将指示信号向所述截止阀发送并关闭该截止阀。
本发明的优选方式的特征在于，所述系统控制器构成为在所述油泵的排出压力低于阈值时，关闭所述截止阀。
本发明的优选方式的特征在于，所述系统控制器构成为在所述油泵的旋转速度低于阈值时，关闭所述截止阀。
本发明的一个方式的密封系统，其特征在于，具备：密封室，其用于收容双重机械密封件；储油部，其储存油；油供给管线，其使所述储油部与所述密封室连通；油泵，其对从所述储油部供给的所述油进行加压并向所述密封室输送；止回阀，其位于所述油泵与所述密封室之间；油出口管线，其与所述密封室连接；至少一个储能器，其配置于所述止回阀与所述密封室之间；以及截止阀，其安装于所述油出口管线，所述截止阀是电动阀或者电磁阀。
根据本发明，使截止阀为电动阀或者电磁阀，因此能够在紧急情况时迅速关闭截止阀，并能够在发展为大事故前防止流体的泄漏。
附图说明
图1是表示本发明的一个实施方式的离心式多级泵(主泵)的剖视图。
图2是表示包含图1所示的机械密封件的轴密封单元的放大图，且是表示本发明的密封系统的一个实施方式的示意图。
图3是表示密封系统的其他实施方式的示意图。
图4是表示密封系统的另一个其他实施方式的示意图。
图5是表示包含图1所示的机械密封件的密封系统的一个实施方式的示意图。
图6是表示包含图1所示的机械密封件的密封系统的一个实施方式的示意图。
图7是表示密封系统的其他实施方式的示意图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。图1是表示本发明的一个实施方式的离心式多级泵(主泵)的剖视图。该泵在精制石油、天然气等化石燃料的设备等中使用，是对包含挥发性可燃成分、硫化氢等有害成分的流体(液体)进行加压的泵。该泵具备：被径向轴承8A、8B和推力轴承9支承为旋转自如的旋转轴1、在该旋转轴1上以串联的方式配置的多个叶轮3、收容这些叶轮3的多个内壳体2A、以及收容这些内壳体2A的桶型的外壳体2B。由该内壳体2A和外壳体2B构成具有两层壳体构造的壳体2。
多个叶轮3朝向同一方向排列，各叶轮3被各内壳体2A一个一个地收容。在内壳体2A与导流叶片14之间安装有销4，由此内壳体2A与导流叶片14的相对位置被固定。此外，各个内壳体2A借助沿着旋转轴1延伸的多个插通螺栓5而相互固定。在外壳体2B形成有吸入口6和排出口7。旋转轴1的端部与未图示的驱动器(例如马达)连结，通过该驱动器使叶轮3旋转。
在上述的结构中，若叶轮3旋转，从吸入口6将流体(例如包含CO2、H2S等的液体、这些的超临界流体)吸入并引导至叶轮3，并被各叶轮3依次升压。内壳体2A与外壳体2B之间的空间被升压的流体填满，并从排出口7排出流体。对这样的两层壳体构造而言，存在外壳体2B承受升压的流体的压力和拉伸应力，内壳体2A仅承受压缩应力的优点。另一方面，若壳体是一个，则同时满足“压缩流体的最佳的形状”和“耐高压的形状”的壳体构造会复杂。对于该点而言，若是两层壳体构造，则能够使内壳体为“压缩流体的最佳的形状”，使外壳体为“保持压力的形状‘容易密封的形状、不会使流体向外泄漏的安全性较高的形状’”，并分别设计、制作。另外在本实施方式中，内壳体2A、外壳体2B、叶轮3等与流体接触的构成部件，由具有耐腐蚀性的材料形成。
在壳体2的排出侧端部固定有壳体罩13，进而在壳体罩13的侧端部固定有填料箱12A。另外，在壳体2的吸入侧端部固定有填料箱12B。在壳体2(在图1的例子中为外壳体2B)与壳体罩13之间设置有O型环15A，同样，在壳体罩13与填料箱12A之间设置有O型环15B。另外，壳体2(在图1的例子中为外壳体2B)与填料箱12B之间也设置有O型环15C。
在壳体2与壳体罩13的接触面、壳体罩13与填料箱12A的接触面、以及壳体2与填料箱12B的接触面分别形成有环状槽16A、16B、16C。这些环状槽16A、16B、16C分别与压力检测端口17A、17B、17C连通。这些的压力检测端口17A、17B、17C分别与未图示的压力传感器连接，进而各压力传感器与未图示的警报装置连接。该警报装置构成为在压力传感器的输出值上升并达到规定的值时发出警报。
在上述结构中，若流体从壳体2泄漏，则压力传感器的输出值上升。若该压力传感器的输出值达到上述的规定值，则从警报装置发出报警，由此检测流体的泄漏。因此通过上述结构，能够提供安全性较高的泵。
在壳体2的排出侧设置有使由于吸入侧与排出侧的压力差产生的推力载荷平衡的平衡室10。更详细而言，在壳体罩13内形成有平衡室10。该平衡室10具有包围旋转轴1的形状，并通过连通管线11而与吸入口6连通。因此，平衡室10内的压力与吸入口6的压力(吸入压力)相同。一般超临界流体的比重根据压力而变化。作为取得轴向的推力载荷的平衡的结构，能够列举将叶轮配置为背对背、将叶轮沿同一方向排列并且安装平衡活塞等，但在处理超临界流体的泵中，本实施方式的结构(即平衡室10和连通管线11)是最佳的。
如图1所示，在壳体2的吸入侧和排出侧分别配置有机械密封件20。这些机械密封件20分别配置于填料箱12A、12B内。以下，参照图2对包含机械密封件20的轴密封单元进行说明。
图2是表示包含图1所示的机械密封件20的轴密封单元的放大图，且是表示本发明的密封系统的一个实施方式的示意图。如图2所示，本实施方式的机械密封件20基本是由背对背(背面相对)排列的两对旋转侧密封部件和固定侧密封部件构成的双重机械密封件。更详细而言，机械密封件20具备与旋转轴1一体旋转的两个密封圈(第一和第二旋转侧密封部件)21A、21B、与这些密封圈21A、21B分别滑动接触的两个密封圈主体(第一和第二固定侧密封部件)22A、22B、以及将这些密封圈主体22A、22B分别按压于密封圈21A、21B的弹簧(按压机构)23、23。
在旋转轴1上固定有套筒24，在该套筒24的外周面上固定有上述密封圈21A、21B。上述密封圈主体22A、22B支承于固定侧部件。两对密封圈21A、21B和密封圈主体22A、22B关于与旋转轴1垂直的平面对称配置。
机械密封件20配置于密封室25内。密封室25形成在填料箱12A(或者12B)与旋转轴1之间。在该密封室25连接有油供给管线26，且其端部与油箱(储油部)30连接。在油供给管线26设置有第一油泵31和第一止回阀(逆止阀)32，上述第一油泵31对从油箱30供给的油进行加压并向密封室25输送，上述第一止回阀(逆止阀)32位于第一油泵31与密封室25之间。第一油泵31具备电动马达31a作为其原动机。
在油供给管线26连接有旁通管线40。旁通管线40的两端与油供给管线26连接，旁通管线40将第一油泵31和第一止回阀32以旁通的方式延伸。旁通管线40的一端位于油箱30与第一油泵31之间，旁通管线40的另一端位于第一止回阀32与密封室25之间。在该旁通管线40设置有第二油泵42和第二止回阀44。第二油泵42和第二止回阀44与第一油泵31和第一止回阀32并排配置。第二油泵42配置为能够对从油箱30通过旁通管线40供给的油进行加压并向密封室25输送。第二止回阀44位于第二油泵42与密封室25之间，借助第二止回阀44防止被第二油泵42加压的油的逆流。第二油泵42具备电动马达42a作为其原动机。
第一止回阀32和第二止回阀44仅允许油从油箱30向朝向密封室25的方向流动。在密封室25还连接有油出口管线27，该油出口管线27与油箱30连通。根据这样的结构，油在被从油箱30供给至密封室25并填满该密封室25后，通过油出口管线27再次返回油箱30。这样，油在油箱30与密封室25之间循环。
第一油泵31和第二油泵42被与图1所示的主泵的原动机独立的原动机亦即电动马达31a、42a驱动。第一油泵31和第二油泵42是能够使油的压力高于主泵内的流体的压力并向密封室25供给油的泵，使用齿轮泵等。在本实施方式中，第一油泵31被作为常用泵使用，第二油泵42被作为预备泵使用。预备泵在常用泵因故障等停止的情况下运转。若使第一油泵31或者第二油泵42运转，则油从油箱30供给至密封室25，进而从密封室25通过油出口管线27返回油箱30。
也可以在第一油泵31和第二油泵42各自的吸入侧和排出侧设置截止阀。这样的截止阀在更换发生故障的油泵时，能够以不将油供给管线26和油出口管线27内的油全部抽出，并且不使油循环停止地进行更换作业。即，能够通过关闭发送故障的油泵的吸入侧和排出侧的截止阀，以保持运转与发生故障的油泵独立的油泵的状态的方式，实现发生故障的油泵的更换。
在油供给管线26连接有分支管线33，在该分支管线33以并联的方式连接有3个储能器34。油供给管线26与分支管线33的连接点位于止回阀32、44与密封室25之间。
在各储能器34的内部配置有未图示的隔膜(分隔壁)，并封入有氮气等气体。向密封室25输送的油的一部分通过分支管线33被导入到3个储能器34内，并积蓄在储能器34内。积蓄在储能器34内的油被上述气体的压力加压。因此，储能器34具有保持供给至密封室25的油的压力的功能。
在本实施方式中，设置有3个储能器34，但本发明并不限定于此。例如可以是单数储能器，或者也可以设置2个或者4个以上储能器。简言之，被储能器保持的油的压力高于通过叶轮3(参照图1)的旋转而升压的流体的压力是重要的。
供给至密封室25的油的压力设定为高于被主泵升压的流体的压力。例如，在通过主泵使流体(例如超临界流体)升压至大约15MPa的情况下，密封室25内的油的压力维持在16MPa左右。这样，密封室25内的油高于被主泵升压的流体的压力，因此微量的油通过密封圈21A、21B与密封圈主体22A、22之间并向密封室25的外部流动。因此，被旋转的叶轮3升压的流体不进入密封室25，从而防止流体向泵外部泄漏。另外，通过了低压侧的密封圈21B与低压侧的密封圈主体22B之间的油，从未图示的漏极向泵外部排出。
在油出口管线27设置有截止阀35。在主泵、第一油泵31以及第二油泵42全部停止时，该截止阀35关闭。由此，将密封室25内的油的压力保持为高于主泵内的流体的压力，因此即便在油泵31、42停止时也能够防止流体的泄漏。截止阀35能够使用电磁阀、电动阀、空气压驱动阀、油压驱动阀等。
第一油泵31和第二油泵42被从不同的电源系统供给电力。在本实施方式中，第一油泵31与主电源47连接，电力从主电源47向第一油泵31供给。另一方面，第二油泵42与预备电源48连接，电力从预备电源48向第二油泵42供给。预备电源48能够由电池、或者柴油发动机驱动发电机等构成。
在第一油泵31因停电等停止的情况下、检测到在第一油泵31产生某种故障而必须停止第一油泵31的运转的情况下，从预备电源48将电力向作为预备泵的第二油泵42供给来启动第二油泵42。第二油泵42能够维持油的循环并且维持密封室25内的油压力。结果为，主泵能够保持将流体安全地密封的状态继续运转，从而冗余性提高。
在本实施方式中，为了检测第一油泵31因停电、故障等停止或者不得不停止的紧急状态，在第一油泵31与第一止回阀32之间配置有检测第一油泵31的排出压力，并将表示检测出的排出压力的信号A输出的压力检测器51。能够使用压力传感器、压力开关、压力传送器等作为压力检测器51。此外在第一油泵31设置有检测其旋转速度，并将表示检测出的旋转速度的信号B输出的旋转速度检测器52。例如能够使用速度传送器等带发送功能的速度计作为旋转速度检测器52。
第一油泵31具备控制其运转的第一泵控制器31b。若构成与第一油泵31本身的运转有关的互锁装置，则从第一泵控制器31b输出互锁信号C。该互锁信号C作为用于检测第一油泵31的上述紧急状态的信号使用。
在从主电源47延伸至第一油泵31的主电力管线55安装有停电检测器57、电流测定器58、电压测定器59以及电力测定器60。停电检测器57构成为在检测到停电时输出停电检测信号G。电流测定器58、电压测定器59以及电力测定器60构成为分别输出表示向第一油泵31供给的电流、电压以及电力的信号D、E、F。此外，在主电力管线55配置有电力截断装置61。该电力截断装置61具备检测过电流并截断电力的功能。除此以外，电力截断装置61也可以构成为根据来自外部的电力截断/电力连接的指示进行电力截断/电力连接的动作。另外，电力截断装置61也可以构成为输出表示电力截断状态和电力连接状态的信号。在图2中将从电力截断装置61输出的信号和从外部输入的信号集中标记为H。
压力检测器51、旋转速度检测器52、停电检测器57、电流测定器58、电压测定器59、电力测定器60以及电力截断装置61是发送表示第一油泵31的运转状态的信号A～H的运转状态检测器。来自这些运转状态检测器的信号A～H发送到系统控制器65。系统控制器65构成为基于信号A～H，检测第一油泵31的紧急状态，并将指示信号I向预备电源48和电力截断装置70发送。电力截断装置70安装于从预备电源48延伸至第二油泵42的预备电力管线71。指示信号I使预备电源48启动，并将电力截断装置70切换为通电从而使第二油泵42启动。在预备电源48的电力已经供给至第二油泵42的情况下，系统控制器65将用于使第二油泵42启动的指示信号J向第二油泵42的第二泵控制器42b发送。
系统控制器65在第一油泵31处于紧急状态时，迅速启动第二油泵42，从而能够使第二油泵42维持密封室25内的压力。结果为，主泵能够保持将流体安全地密封的状态继续运转，能够提高冗余性。
作为截止阀35，也可以使用在被供给电力时成为打开状态，在未被供给电力时成为关闭状态的电磁阀。在该情况下，优选将供给至运转中的第一油泵31或者第二油泵42的电力的一部分经由切换开关(未图示)供给至截止阀35。若这样构成，假设在主电源47和预备电源48双方无法将电力向截止阀35供给时，能够迅速关闭截止阀35，因此能够将密封室25内的油维持在高压状态。
在一个实施方式中，在第二油泵42的排出压力低于阈值时，系统控制器65也可以关闭截止阀35。例如在主泵内部压力是15MPa，被第二油泵42加压的油压力是16MPa的情况下，阈值设定为高于15MPa并且低于16MPa的值(例如15.8MPa)。第二油泵42的排出压力由在第二油泵42与第二止回阀44之间配置的压力检测器72检测。该压力检测器72构成为检测第二油泵42的排出压力，并将表示检测的排出压力的信号A'向系统控制器65发送。系统控制器65在信号A'所表示的第二油泵42的排出压力低于阈值时，关闭截止阀35。
在一个实施方式中，在第二油泵42的旋转速度低于阈值时，系统控制器65也可以关闭截止阀35。例如，在第二油泵42的额定旋转速度是1500min－1的情况下，压力与旋转速度的平方成比例，因此阈值设定为比1500min－1低2％的1470min－1。第二油泵42的旋转速度由安装于第二油泵42的旋转轴的旋转速度检测器73检测。该旋转速度检测器73构成为检测第二油泵42的旋转速度，并将表示检测的旋转速度的信号B'向系统控制器65发送。作为旋转速度检测器73，例如，能够使用速度传送器等带发送功能的速度计。系统控制器65在信号B'所表示的第二油泵42的旋转速度低于阈值时，关闭截止阀35。
位于上述的第一油泵31与密封室25之间的第一止回阀32、位于第二油泵42与密封室25之间的第二止回阀44、配置于止回阀32、44与密封室25之间的至少一个储能器34、安装于油出口管线27的截止阀35，构成在油泵31、42停止时保持密封室25内的油的压力的压力保持机构。
存在因厂商不同而无法设置预备电源48的情况。图3是表示不使用预备电源48的密封系统的其他实施方式的示意图。未特别说明的本实施方式的结构和动作与图2所示的实施方式相同，因此省略其重复的说明。在本实施方式中，作为预备泵的第二油泵42的原动机，不是电动马达而是蒸气涡轮75。即，蒸气膨胀时的能量被蒸气涡轮75变为旋转力，并将该旋转力用于第二油泵42的驱动力。
蒸气涡轮75与蒸气供给管线76连接，在蒸气供给管线76安装有蒸气供给阀77。对蒸气供给阀77能够使用电磁阀、电动阀、空气压驱动阀、油压驱动阀等。若打开蒸气供给阀77，则高压的蒸气通过蒸气供给管线76供给至蒸气涡轮75。在蒸气涡轮75的驱动轴与第二油泵42的叶轮(未图示)之间配置有离合器80。若将离合器80连接，则蒸气涡轮75的转矩传递至第二油泵42的叶轮，第二油泵42启动。
在本实施方式中，为了驱动第二油泵42不使用电力。在作为常用泵的第一油泵31因停电或者故障等停止的情况下，具备蒸气涡轮75作为原动机的第二油泵42运转。因此，第二油泵42能够维持油的循环并维持密封室25内的油压力。结果为，主泵能够保持将流体安全地密封的状态继续运转，能够提高冗余性。
用于检测第一油泵31因停电、故障等停止、或者不得不停止的紧急状态的结构与图2所示的实施方式基本相同。即，上述的信号A～H发送到系统控制器65。系统控制器65基于信号A～H检测第一油泵31的紧急状态，将指示信号I向蒸气供给阀77发送并打开蒸气供给阀77，进而将指示信号J向离合器80发送并连接离合器80，从而使第二油泵42启动。在蒸气已经供给至蒸气涡轮75的情况下，系统控制器65将指示信号J向离合器80发送并连接离合器80。
图4是表示密封系统的另一个其他实施方式的示意图。对与图2和图3所示的构成要素相同的构成要素标注相同的附图标记，并省略其重复的说明。在本实施方式中设置有：作为常用泵的1台第一油泵31、作为预备泵的第二油泵42和第三油泵91。第二油泵42是被预备电源48驱动的马达驱动型油泵，第三油泵91是被蒸气涡轮75驱动的涡轮驱动型油泵。本实施方式的第二油泵42是与图2所示的实施方式的第二油泵42相同的结构，本实施方式的第三油泵91是与图3所示的实施方式的第二油泵42相同的结构。
在油供给管线26连接有第一旁通管线40A和第二旁通管线40B。第一旁通管线40A和第二旁通管线40B的两端与油供给管线26连接。更具体而言，第一旁通管线40A和第二旁通管线40B的一端位于油箱30与第一油泵31之间，第一旁通管线40A和第二旁通管线40B的另一端位于第一止回阀32与密封室25之间。在第一旁通管线40A设置有第二油泵42和第二止回阀44，在第二旁通管线40B设置有第三油泵91和第三止回阀93。第二止回阀44位于第二油泵42与密封室25之间，第三止回阀93位于第三油泵91与密封室25之间。
第二油泵42和第二止回阀44与第一油泵31和第一止回阀32并排配置，第二油泵42配置为能够对从油箱30通过第一旁通管线40A供给的油进行加压并向密封室25输送。第三油泵91和第三止回阀93也与第一油泵31和第一止回阀32并排配置，第三油泵91配置为能够对从油箱30通过第二旁通管线40B供给的油进行加压并向密封室25输送。第三止回阀93仅允许油从油箱30向朝向密封室25的方向流动。
在本实施方式中，为了检测第二油泵42停止或者不得不停止的紧急状态，在第二油泵42与第二止回阀44之间配置有检测第二油泵42的排出压力，并将表示检测到的排出压力的信号A'输出的压力检测器72。此外，在第二油泵42设置有检测其旋转速度并将表示检测的旋转速度的信号B'输出的旋转速度检测器73。
第二油泵42具备控制其运转的第二泵控制器42b。若构成与第二油泵42本身的运转有关的互锁装置，则从第二泵控制器42b输出互锁信号C'。该互锁信号C'作为用于检测第二油泵42的上述紧急状态的信号使用。
在从预备电源48延伸至第二油泵42的预备电力管线71安装有：停电检测器101、电流测定器102、电压测定器103以及电力测定器104。停电检测器101构成为在检测到预备电源48的停电时，输出停电检测信号G'。电流测定器102、电压测定器103、电力测定器104构成为分别输出表示向第二油泵42供给的电流、电压以及电力的信号D'、E'、F'。此外，在预备电力管线71配置有电力截断装置70。该电力截断装置70具备检测过电流并截断电力的功能。除此以外，电力截断装置70也可以构成为根据来自外部的电力截断/电力连接的指示进行电力截断/电力连接的动作。另外，电力截断装置70也可以构成为输出表示电力截断状态和电力连接状态的信号。在图4中将从电力截断装置70输出的信号和从外部输入的信号集中标记为H'。
表示第一油泵31的运转状态的信号A～H发送到系统控制器65。系统控制器65构成为基于信号A～H，检测第一油泵31的紧急状态，并将指示信号I向预备电源48和电力截断装置70发送。指示信号I使预备电源48启动，并将电力截断装置70切换为通电，从而使第二油泵42启动。在预备电源48的电力已经供给至第二油泵42的情况下，系统控制器65将用于使第二油泵42启动的指示信号J向第二油泵42的第二泵控制器42b发送。这样，作为预备泵的第二油泵42运转。
压力检测器72、旋转速度检测器73、停电检测器101、电流测定器102、电压测定器103、电力测定器104以及电力截断装置70是发送表示第二油泵42的运转状态的信号A'～H'的运转状态检测器。来自这些运转状态检测器的信号A'～H'也发送到系统控制器65。系统控制器65基于信号A'～H'，检测第二油泵42的紧急状态，将用于使第三油泵91启动的指示信号I'向蒸气供给阀77发送并打开蒸气供给阀77，进而将指示信号J'向离合器80发送并连接离合器80，从而使第三油泵91启动。在蒸气已经供给至蒸气涡轮75的情况下，系统控制器65将指示信号J'向离合器80发送并连接离合器80。
根据本实施方式，在主电源47和预备电源48双方不能使用等情况下，具备蒸气涡轮75作为原动机的第三油泵91运转。因此，第三油泵91能够维持油的循环并维持密封室25内的油压力。结果为，主泵能够保持将流体安全地密封的状态继续运转，能够提高冗余性。
此外，一旦在第一油泵31、第二油泵42以及第三油泵91全部停止的情况下，主泵停止并且截止阀35关闭，由此能够将密封室25的压力维持在比被主泵升压的流体高的压力。因此，主泵能够保持安全地防止流体向外部的泄漏的状态停止。
在一个实施方式中，在第三油泵91的排出压力低于阈值时，系统控制器65也可以关闭截止阀35。例如在主泵内部压力是15MPa，被第三油泵91加压的油压力是16MPa的情况下，阈值设定为高于15MPa并且低于16MPa的值(例如15.8MPa)。第三油泵91的排出压力由在第三油泵91与第三止回阀93之间配置的压力检测器110检测。该压力检测器110构成为检测第三油泵91的排出压力，并将表示检测的排出压力的信号A”向系统控制器65发送。系统控制器65在信号A”所表示的第三油泵91的排出压力低于阈值时，关闭截止阀35。
在一个实施方式中，在第三油泵91的旋转速度低于阈值时，系统控制器65也可以关闭截止阀35。例如，在第三油泵91的额定旋转速度是1500min－1的情况下，压力与旋转速度的平方成比例，因此阈值设定为比1500min－1低2％的1470min－1。第三油泵91的旋转速度由安装于第三油泵91的旋转轴的旋转速度检测器111检测。该旋转速度检测器111构成为检测第三油泵91的旋转速度，并将表示检测的旋转速度的信号B”向系统控制器65发送。系统控制器65在信号B”所表示的第三油泵91的旋转速度低于阈值时，关闭截止阀35。
在图4所示的实施方式中，位于上述的第一油泵31与密封室25之间的第一止回阀32、位于第二油泵42与密封室25之间的第二止回阀44、位于第三油泵91与密封室25之间的第三止回阀93、配置于止回阀32、44、93与密封室25之间的至少一个储能器34、安装于油出口管线27的截止阀35，构成在油泵31、42、91停止时保持密封室25内的油的压力的压力保持机构。
图5是表示包含图1所示的机械密封件20的密封系统的一个实施方式的示意图。如图5所示，本实施方式的机械密封件20基本是由背对背(背面相对)排列的两对旋转侧密封部件和固定侧密封部件构成的双重机械密封件。更详细而言，机械密封件20具备与旋转轴1一体旋转的两个密封圈(第一和第二旋转侧密封部件)21A、21B、与这些密封圈21A、21B分别滑动接触的两个密封圈主体(第一和第二固定侧密封部件)22A、22B、以及将这些密封圈主体22A、22B分别按压于密封圈21A、21B的弹簧(按压机构)23、23。
在旋转轴1上固定有套筒24，在该套筒24的外周面上固定有上述密封圈21A、21B。上述密封圈主体22A、22B支承于固定侧部件。两对密封圈21A、21B和密封圈主体22A、22B关于与旋转轴1垂直的平面对称配置。
机械密封件20配置于密封室25内。密封室25形成在填料箱12A(或者12B)与旋转轴1之间。在该密封室25连接有油供给管线126，其端部与油箱(储油部)130连接。在油供给管线126设置有油泵131和止回阀132，上述油泵131对从油箱130供给的油进行加压并向密封室25输送，上述止回阀132以位于油泵131与密封室25之间的方式设置。此外，在油供给管线126连接有分支管线133，在该分支管线133以并联的方式连接有3个储能器134。油供给管线126与分支管线133的连接点位于止回阀132与密封室25之间。
在各储能器134的内部配置有未图示的隔膜(分隔壁)，并封入有氮气等气体。向密封室25输送的油的一部分通过分支管线133被导入到3个储能器134内，并积蓄在储能器134内。积蓄在储能器134内的油被上述气体的压力加压。因此储能器134具有保持供给至密封室25的油的压力的功能。
在本实施方式中设置有3个储能器134，但本发明并不限定于此。例如，可以是单数的储能器，或者也可以设置2个或者4个以上的储能器。简言之，被储能器保持的油的压力高于通过叶轮3(参照图1)的旋转而升压的流体的压力是重要的。
止回阀132仅允许油从油箱130向朝向密封室25的方向流动。在密封室25还连接有油出口管线127，该油出口管线127与油箱130连通。根据这样的结构，油在被从油箱130供给至密封室25并填满该密封室25后，通过油出口管线127再次返回油箱130。这样，油在油箱130与密封室25之间循环。在油出口管线127设置有截止阀135，在停电等紧急状况时，该截止阀135关闭，油的循环停止。
供给至密封室25的油的压力设定为高于被主泵升压的流体的压力。例如，在通过主泵将流体(例如超临界流体)升压至大约15MPa的情况下，密封室25内的油的压力维持在16MPa左右。这样，密封室25内的油高于被主泵升压的流体的压力，因此微量的油通过密封圈21A、21B与密封圈主体22A、22B之间并向密封室25的外部流动。因此，被旋转的叶轮3升压的流体不进入密封室25，从而防止流体向泵外部泄漏。另外，通过了低压侧的密封圈21B与低压侧的密封圈主体22B之间的油，从未图示的漏极向泵外部排出。
若由于停电等导致油泵131停止，则截止阀135关闭，油的流通停止。在该状态下，油泵131进行的油的加压停止，但止回阀132与截止阀135之间的油的压力(即，密封室25内的油的压力)被储能器134维持。因此，即便在油泵131停止的情况下，升压的流体也不会进入密封室25，从而防止流体向泵外部的泄漏。
油泵131是能够使油的压力高于泵内的流体的压力并向密封室25供给油、进而使油循环的泵，能够使用齿轮泵等。
截止阀135是防爆阀，以使得一旦设备内的可燃性气体泄漏，假设即使可燃性气体与截止阀135接触，也没有着火的担忧。作为防爆型的截止阀135，例如能够使用空气压驱动阀、油压驱动阀等，但并不限定于此。空气压驱动阀、油压驱动阀具有构造简单，且能够获得较大的阀驱动力的优点。因此，空气压驱动阀、油压驱动阀在紧急情况时能够可靠地关闭。此外，空气压驱动阀、油压驱动阀有能够保持原样地在防爆指定区域使用的优点。另一方面，电动式截止阀为了防止漏电、冲击等造成的着火需要具备特别的防爆构造。
此外，即便在在电力供给状况不稳定的区域，电源不发挥功能的情况下，也能够从与电源无关系地独立的空气供给系统、油供给系统向截止阀135供给空气或者油。因此，由空气压驱动阀或者油压驱动阀构成的截止阀135能够可靠地进行紧急情况时的关闭动作，并且能够持续该关闭状态。
要求截止阀135具备快速动作性和密封性优异的阀体。作为满足该必要条件的阀体能够想到球蝶阀等，但并不限定于此，只要快速动作性和密封性优异即可。例如，截止阀135的阀体也可以是球形阀。
在图5所示的一个实施方式中，截止阀135是空气压驱动阀或者油压驱动阀。截止阀135与将空气或者油向截止阀135的致动器(例如活塞)135a输送的工作流体供给管线137连接。在工作流体供给管线137安装有工作流体供给阀138。工作流体供给阀138配置于从防爆指定区域至由隔离壁140隔离出的不需要防爆区域内。因此，作为工作流体供给阀138，能够使用电磁阀或者电动阀。若工作流体供给阀138打开，则空气或者油通过工作流体供给管线137供给至截止阀135的致动器135a，并关闭截止阀135。
油泵131具备电动马达131a作为其原动机。在本实施方式中，油泵131与主电源147和预备电源148连接。通常，电力从主电源147向油泵131供给。在因停电等使主电源147无法再供给电力的情况下，电力从预备电源148向油泵131供给。预备电源148能够由电池、或者柴油发动机驱动发电机等构成。
在图5中图示有1台油泵131，但也可以设置包含常用泵和预备泵的两台或者比那更多的油泵131。在该情况下，也可以是常用泵的电动马达被从主电源147供电，且预备泵的电动马达被从预备电源148供电的结构。另外预备泵的原动机也可以不是电动马达，而是蒸气涡轮。
为了检测不得不停止油泵131的紧急状态，在油泵131与止回阀132之间，配置有检测油泵131的排出压力并将表示检测的排出压力的信号A输出的压力检测器151。作为压力检测器151，能够使用压力传感器、压力开关、压力传送器等。此外，在油泵131设置有检测其旋转速度并将表示检测的旋转速度的信号B输出的旋转速度检测器152。作为旋转速度检测器152，例如能够使用速度传送器等带发送功能的速度计。
油泵131具备控制其运转的泵控制器131b。若构成与油泵131本身的运转有关的互锁装置，则从泵控制器131b输出互锁信号C。该互锁信号C作为用于检测油泵131的上述紧急状态的信号使用。
在从主电源147延伸至油泵131的主电力管线155安装有停电检测器157、电流测定器158、电压测定器159以及电力测定器160。停电检测器157构成为在检测到停电时输出停电检测信号G。电流测定器158、电压测定器159以及电力测定器160，构成为分别输出表示向油泵131供给的电流、电压以及电力的信号D、E、F。
此外，在主电力管线155配置有电力截断装置161。该电力截断装置161具备检测过电流并截断电力的功能。除此以外，电力截断装置161也可以构成为根据来自外部的电力截断/电力连接的指示进行电力截断/电力连接的动作。另外，电力截断装置161也可以构成为输出表示电力截断状态和电力连接状态的信号。在图5中，将从电力截断装置161输出的信号和从外部输入的信号集中标记为H。
在从预备电源148延伸至油泵131的预备电力管线171安装有预备电源故障检测器172。预备电源故障检测器172构成为检测预备电源148的故障，并输出表示预备电源148的故障的信号L。
油泵131、电源147、148、压力检测器151、旋转速度检测器152、停电检测器157、电流测定器158、电压测定器159、电力测定器160、电力截断装置161以及预备电源故障检测器172具有防爆构造，并配置于防爆指定区域内。
压力检测器151、旋转速度检测器152、停电检测器157、电流测定器158、电压测定器159、电力测定器160、电力截断装置161以及预备电源故障检测器172是发送表示油泵131的运转状态的信号A～H和信号L的运转状态检测器。来自这些运转状态检测器的信号A～H和信号L发送到系统控制器165。系统控制器165构成为基于信号A～H和信号L，检测油泵131的紧急状态，并将指示信号M向工作流体供给阀138发送。若接收到指示信号M，则工作流体供给阀138打开，空气或者油通过工作流体供给管线137向截止阀135的致动器135a供给。结果为，截止阀135关闭。
系统控制器165与工作流体供给阀138同样，配置在从配置截止阀135等的防爆指定区域至被隔离壁140隔离出的不需要防爆区域内。作业人员也能够从安全的场所远程操作截止阀135并关闭截止阀135。
根据本实施方式，系统控制器165在油泵131处于紧急状态时，打开工作流体供给阀138，从而能够将截止阀135迅速地关闭。即，能够提供在主电源147和预备电源148双方无法使用的情况下，也能够避免可燃性气体等着火等危险，并防止流体从主泵的泄漏的密封系统的结构。
位于上述的油泵131与密封室25之间的止回阀132、配置于止回阀132与密封室25之间的至少一个储能器134、安装于油出口管线127的截止阀135，构成在油泵131停止时保持密封室25内的油的压力的压力保持机构。
在一个实施方式中，在油泵131的排出压力低于阈值时，系统控制器165也可以关闭截止阀135。例如，在主泵内部压力是15MPa，被油泵131加压的油压力是16MPa的情况下，阈值设定为高于15MPa并且低于16MPa的值(例如15.8MPa)。油泵131的排出压力由在油泵131与止回阀132之间配置的压力检测器151检测。该压力检测器151检测油泵131的排出压力，并将表示检测的排出压力的信号A向系统控制器165发送。系统控制器165在信号A所表示的油泵131的排出压力低于阈值时，打开工作流体供给阀138将空气或者油向截止阀135的致动器135a供给，并关闭截止阀135。
在一个实施方式中，在油泵131的旋转速度低于阈值时，系统控制器165也可以关闭截止阀135。例如，在油泵131的额定旋转速度是1500min－1的情况下，压力与旋转速度的平方成比例，因此阈值设定为比1500min－1低2％的1470min－1。油泵131的旋转速度由安装于油泵131的旋转轴的旋转速度检测器152检测。该旋转速度检测器152检测油泵131的旋转速度，并将表示检测的旋转速度的信号B向系统控制器165发送。系统控制器165在信号B所表示的油泵131的旋转速度低于阈值时，打开工作流体供给阀138将空气或者油向截止阀135的致动器135a供给，并关闭截止阀135。
图6是表示包含图1所示的机械密封件20的密封系统的一个实施方式的示意图。如图6所示，本实施方式的机械密封件20是基本由背对背(背面相对)排列的两对旋转侧密封部件和固定侧密封部件构成的双重机械密封件。更具体而言，机械密封件20具备与旋转轴1一体旋转的两个密封圈(第一和第二旋转侧密封部件)21A、21B、与这些密封圈21A、21B分别滑动接触的两个密封圈主体(第一和第二固定侧密封部件)22A、22B、以及将这些密封圈主体22A、22B分别按压在密封圈21A、21B的弹簧(按压机构)23、23。
在旋转轴1上固定有套筒24，在该套筒24的外周面上固定有上述密封圈21A、21B。上述密封圈主体22A、22B支承于固定侧部件。两对密封圈21A、21B和密封圈主体22A、22B关于与旋转轴1垂直的平面对称配置。
机械密封件20配置于密封室25内。密封室25在填料箱12A(或者12B)与旋转轴1之间形成。在该密封室25连接有油供给管线226，在其端部连接有油箱(储油部)230。在油供给管线226设置有油泵231和止回阀232，上述油泵231对从油箱230供给的油进行加压并向密封室25输送，上述止回阀232以位于油泵231与密封室25之间的方式设置。并且，在油供给管线226连接有分支管线233，在该分支管线233以并联的方式连接有3个储能器234。油供给管线226与分支管线233的连接点位于止回阀232与密封室25之间。
在各储能器234的内部配置有未图示的隔膜(分隔壁)，并封入有氮气等气体。向密封室25输送的油的一部分通过分支管线233被导入到3个储能器234内，并积蓄在储能器234内。积蓄在储能器234内的油被上述气体的压力加压。因此，储能器234具有保持供给至密封室25的油的压力的功能。
在本实施方式中，设置有3个储能器234，但本发明并不限定于此。例如，可以是单数的储能器，或者也可以设置2个或者4个以上的储能器。简言之，被储能器保持的油的压力高于通过叶轮3(参照图1)的旋转而升压的流体的压力是重要的。
止回阀232仅允许油从油箱230向朝向密封室25的方向流动。在密封室25还连接有油出口管线227，该油出口管线227与油箱230连通。根据这样的结构，油在被从油箱230供给至密封室25并填满该密封室25后，通过油出口管线227再次返回油箱230。这样，油在油箱230与密封室25之间循环。在油出口管线227设置有截止阀235，在停电等紧急状况时，该截止阀235关闭，油的循环停止。
供给至密封室25的油的压力设定为高于被主泵升压的流体的压力。例如，在通过主泵使流体(例如超临界流体)升压至大约15MPa的情况下，密封室25内的油的压力维持在16MPa左右。这样，密封室25内的油高于被主泵升压的流体的压力，因此微量的油通过密封圈21A、21B与密封圈主体22A、22B之间，向密封室25的外部流动。因此，被旋转的叶轮3升压的流体不进入密封室25，从而防止流体向泵外部的泄漏。另外，通过了低压侧的密封圈21B与低压侧的密封圈主体22B之间的油，从未图示的漏极向泵外部排出。
若由于停电等导致油泵231停止，则截止阀235关闭，油的流通停止。在该状态下，油泵231进行的油的加压停止，但止回阀232与截止阀235之间的油的压力(即，密封室25内的油的压力)被储能器234维持。因此，即便在油泵231停止的情况下，升压的流体也不会进入密封室25，从而防止流体向泵外部的泄漏。
油泵231是能够使油的压力高于泵内的流体的压力并向密封室25供给油、进而使油循环的泵，能够使用齿轮泵等。
为了在紧急时迅速地保持安全的状态，截止阀235是响应速度较快的电动阀或者电磁阀。电动阀和电磁阀是伴随着电力的供给进行打开/关闭动作的阀。电动阀通过电动马达的旋转进行阀体的打开/关闭动作，电磁阀通过螺线管的动作进行阀体的打开/关闭动作。电磁阀一般直径较小，适用于中低压的流体。流体越是高压，越需要采用利用了流体的压力的先导型等特殊设计。但是电磁阀的响应性较好，因此非常适合重视响应性的情况。
电动阀若与电磁阀进行比较，则响应性较差，但存在能够通过电动马达获得较大的阀驱动力、关闭时的密封性较高的优点。因此，适合如本实施方式的密封系统那样，流体的压力较高，要求在闭止时可靠地密封并保持流体的压力的情况。
存在作为适用于高压的阀的动作方式是空气压驱动方式等，并将流体使用为工作介质的阀。然而，工作介质通过供给管线到达阀，并进一步使压力上升至使驱动力产生的启动压力耗费时间。特别是存在工作介质的供给管线、气缸的容积越大越耗费时间的趋势。相对于此，电动阀、电磁阀若通电则瞬间产生驱动力并使阀体动作，响应性非常好。另外，在将流体使用为工作介质的阀的情况下，为了将流体送出需要某种程度的流路面积，但若扩大流路面积则流路的容积也变大，压力的传播速度的确保与压力的上升速度的关系成为折衷的关系且流路设计较难。电动阀、电磁阀不存在那样的问题，是实质上仅需要电线的工程，维持管理容易并且廉价。
用于向截止阀235供给电力的电源也可以为与油泵231用的电源独立的电源。若这样构成，能够可靠地进行因停电使油泵231停止时的截止阀235的关闭动作。
要求截止阀235具备快速动作性和密封性优异的阀体。作为满足该必要条件的阀体能够想到球蝶阀等，但并不限定于此，只要快速动作性和密封性优异即可。例如截止阀235的阀体也可以是球形阀。
油泵23具备1电动马达231a作为其原动机。在本实施方式中，油泵231和截止阀235与主电源247和预备电源248连接。通常，电力从主电源247向油泵231和截止阀235供给。在因停电等使主电源247无法再供给电力的情况下，电力从预备电源248向油泵231和截止阀235供给。预备电源248能够由电池、或者柴油发动机驱动发电机等构成。
在图6中图示有1台油泵231，但也可以设置包含常用泵和预备泵的两台或者比那更多的油泵231。在该情况下，也可以是常用泵的电动马达被从主电源247供电，且预备泵的电动马达被从预备电源248供电的结构。另外预备泵的原动机也可以不是电动马达而是蒸气涡轮。
为了检测不得不停止油泵231的紧急状态，在油泵231与止回阀232之间配置有检测油泵231的排出压力并将表示检测的排出压力的信号A输出的压力检测器251。作为压力检测器251，能够使用压力传感器、压力开关、压力传送器等。此外，在油泵231设置有检测其旋转速度，并将表示检测的旋转速度的信号B输出的旋转速度检测器252。作为旋转速度检测器252，例如能够使用速度传送器等带发送功能的速度计。
油泵231具备控制其运转的泵控制器231b。若构成与油泵231本身的运转有关的互锁装置，则从泵控制器231b输出互锁信号C。该互锁信号C作为用于检测油泵231的上述紧急状态的信号使用。
在从主电源247延伸至油泵231的主电力管线255安装有停电检测器257、电流测定器258、电压测定器259以及电力测定器260。停电检测器257构成为在检测到停电时输出停电检测信号G。电流测定器258、电压测定器259以及电力测定器260构成为分别输出表示向油泵231供给的电流、电压以及电力的信号D、E、F。
此外，在主电力管线255配置有电力截断装置261。该电力截断装置261具备检测过电流并截断电力的功能。除此以外，电力截断装置261也可以构成为根据来自外部的电力截断/电力连接的指示进行电力截断/电力连接的动作。另外，电力截断装置261也可以构成为输出表示电力截断状态和电力连接状态的信号。在图6中，将从电力截断装置261输出的信号和从外部输入的信号集中标记作为H。
在从预备电源248延伸至油泵231的预备电力管线271安装有预备电源故障检测器272。预备电源故障检测器272构成为检测预备电源248的故障，并输出表示预备电源248的故障的信号L。
压力检测器251、旋转速度检测器252、停电检测器257、电流测定器258、电压测定器259、电力测定器260、电力截断装置261以及预备电源故障检测器272是发送表示油泵231的运转状态的信号A～H和信号L的运转状态检测器。来自这些运转状态检测器的信号A～H和信号L发送到系统控制器265。系统控制器265构成为基于信号A～H和信号L，检测油泵231的紧急状态，并将指示信号N向截止阀235发送。若接收到指示信号N，则截止阀235关闭。
根据本实施方式，系统控制器265在油泵231处于紧急状态时，能够将截止阀235迅速地关闭。
位于上述的油泵231与密封室25之间的止回阀232、配置于止回阀232与密封室25之间的至少一个储能器234、安装于油出口管线227的截止阀235，构成在油泵231时保持密封室25内的油的压力的压力保持机构。
在一个实施方式中，在油泵231的排出压力低于阈值时，系统控制器265也可以关闭截止阀235。例如，在主泵内部压力是15MPa，被油泵231加压的油压力是16MPa的情况下，阈值设定为高于15MPa并且低于16MPa的值(例如15.8MPa)。油泵231的排出压力由在油泵231与止回阀232之间配置的压力检测器251检测。该压力检测器251检测油泵231的排出压力，并将表示检测的排出压力的信号A向系统控制器265发送。系统控制器265在信号A所表示的油泵231的排出压力低于阈值时，关闭截止阀235。
在一个实施方式中，在油泵231的旋转速度低于阈值时，系统控制器265也可以关闭截止阀235。例如，在油泵231的额定旋转速度是1500min－1的情况下，压力与旋转速度的平方成比例，因此阈值设定为比1500min－1低2％的1470min－1。油泵231的旋转速度由安装于油泵231的旋转轴的旋转速度检测器252检测。该旋转速度检测器252检测油泵231的旋转速度，并将表示检测的旋转速度的信号B向系统控制器265发送。系统控制器265在信号B所表示的油泵231的旋转速度低于阈值时，关闭截止阀235。
图7是表示密封系统的其他实施方式的示意图。不特别说明的本实施方式的结构和动作与图6所示的实施方式相同，因此省略其重复的说明。在图7所示的实施方式中，用于向由电动阀或者电磁阀构成的截止阀235供给电力的电源80作为与油泵231用的电源247、248独立的电源设置。若这样构成，能够可靠地进行因停电使油泵231停止时的截止阀235的关闭动作。电源80能够由电池等构成。
如上所述，本发明的各实施方式能够在用于处理CO2、H2S等超临界流体的高压泵中应用。以上说明了本发明的实施方式，但本发明并不限定于上述的实施方式，在其技术思想的范围内可以以各种不同方式来实施是显而易见的。
本发明能够在具备用于防止包含挥发性可燃成分、硫化氢等有害成分的流体的泄漏的密封系统的泵中利用。
附图标记说明
1…旋转轴；2…壳体；2A…内壳体；2B…外壳体；3…叶轮；4…销；5…插通螺栓；6…吸入口；7…排出口；8A、8B…径向轴承；9…推力轴承；10…平衡室；11…连通管线；12A、12B…填料箱；13…壳体罩；14…导流叶片；15A、15B、15C…O型环；16A、16B、16C…环状槽；17A、17B、17C…压力检测端口；20…机械密封件；21A…密封圈(第一旋转侧密封部件)；21B…密封圈(第二旋转侧密封部件)；22A…密封圈主体(第一固定侧密封部件)；22B…密封圈主体(第二固定侧密封部件)；23…弹簧(按压机构)；24…套筒；25…密封室；26…油供给管线；27…油出口管线；30…油箱(储油部)；31…第一油泵；32…第一止回阀；33…分支管线；34…储能器；35…截止阀；40、40A、40B…旁通管线；42…第二油泵；44…第二止回阀；47…主电源；48…预备电源；51…压力检测器；52…旋转速度检测器；55…主电力管线；57…停电检测器；58…电流测定器；59…电压测定器；60…电力测定器；61…电力截断装置；65…系统控制器；70…电力截断装置；71…预备电力管线；72…压力检测器；73…旋转速度检测器；75…蒸气涡轮；76…蒸气供给管线；77…蒸气供给阀；80…离合器；91…第三油泵；93…第三止回阀；101…停电检测器；102…电流测定器；103…电压测定器；104…电力测定器；110…压力检测器；111…旋转速度检测器。

Claims (8)

1.一种泵，其特征在于，具备：
旋转轴；
叶轮，其固定于所述旋转轴；
壳体，其收容所述叶轮；
双重机械密封件；
密封室，其收容所述双重机械密封件；
储油部，其储存油；
油供给管线，其使所述储油部与所述密封室连通；
第一油泵，其对从所述储油部供给的所述油进行加压并向所述密封室输送；
第二油泵，其与所述第一油泵并排配置，对从所述储油部供给的所述油进行加压并向所述密封室输送；
油出口管线，其与所述密封室连接；以及
压力保持机构，其保持所述密封室内的油的压力。
2.根据权利要求1所述的泵，其特征在于，
还具备系统控制器，其基于表示所述第一油泵的运转状态的信号，使所述第二油泵启动。
3.根据权利要求1或2所述的泵，其特征在于，
所述第二油泵具有蒸气涡轮作为原动机。
4.根据权利要求1～3中的任一项所述的泵，其特征在于，
所述压力保持机构具备：
第一止回阀，其位于所述第一油泵与所述密封室之间；
第二止回阀，其位于所述第二油泵与所述密封室之间；
至少一个储能器，其配置于所述第一止回阀以及第二止回阀与所述密封室之间；以及
截止阀，其安装于所述油出口管线。
5.根据权利要求1或2所述的泵，其特征在于，还具备：
主电源，其与所述第一油泵连接；和
预备电源，其与所述第二油泵连接，
所述第一油泵以及所述第二油泵分别具有电动马达作为原动机。
6.根据权利要求5所述的泵，其特征在于，
还具备第三油泵，其与所述第一油泵并排配置，对从所述储油部供给的所述油进行加压并向所述密封室输送，
所述第三油泵具有蒸气涡轮作为原动机。
7.根据权利要求6所述的泵，其特征在于，
所述压力保持机构具备：
第一止回阀，其位于所述第一油泵与所述密封室之间；
第二止回阀，其位于所述第二油泵与所述密封室之间；
第三止回阀，其位于所述第三油泵与所述密封室之间；
至少一个储能器，其配置于所述第一止回阀、第二止回阀以及第三止回阀与所述密封室之间；以及
截止阀，其安装于所述油出口管线。
8.一种密封系统，其特征在于，具备：
密封室，其用于收容双重机械密封件；
储油部，其储存油；
油供给管线，其使所述储油部与所述密封室连通；
第一油泵，其对从所述储油部供给的所述油进行加压并向所述密封室输送；
第二油泵，其与所述第一油泵并排配置，对从所述储油部供给的所述油进行加压并向所述密封室输送；
油出口管线，其与所述密封室连接；以及
压力保持机构，其保持所述密封室内的油的压力。
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