가혹한 작동 조건에서 기계적 씰의 유지 관리 방법

기계적 밀봉 오류는 펌프 오작동으로 인한 전체 유지 관리 작업량의 약 절반을 차지합니다. 이는 펌프 유지 관리에서 기계적 씰의 중요한 역할을 강조합니다. 펌프는 광범위한 매체를 처리하고 다양한 공정 조건에서 작동하므로 이러한 요소를 이해하는 것은 기계적 씰을 선택하고 유지 관리하는 데 필수적입니다. 이 기사에서는 메카니컬 씰 선택 및 유지 관리에 대한 수년간의 경험을 바탕으로 몇 가지 특수 작동 조건에서 메카니컬 씰의 작동 특성과 주요 고려 사항을 간략하게 설명합니다.

1. 고온 조건에서의 기계적 밀봉

일반적으로 씰은 매체 온도가 120°C를 초과하면 고온 씰로 간주됩니다. 고온에서 기계적 밀봉의 주요 과제는 다음과 같습니다.

마찰 쌍 끝면의 온도가 상승함에 따라 마찰 계수가 증가하여 마모가 심해지고 온도 상승이 높아집니다. 이로 인해 씰 링의 열 변형이나 열 균열이 발생하여 씰이 파손될 수 있습니다.

메카니컬 씰의 보조 씰 링은 ​​일반적으로 고무나 PTFE로 만들어집니다. 고온에 장기간 노출되면 쉽게 노화 및 분해가 발생하여 씰이 파손될 수 있습니다.

메카니컬 씰의 탄성 부품은 고온에서 피로해지고 변형되기 쉬우며 이로 인해 씰이 파손될 수 있습니다.

고온은 금속 재료의 부식을 가속화하여 메카니칼 씰의 수명을 단축시킵니다.

고온 조건에서 메카니칼 씰의 정상적인 작동을 보장하려면 다음 조치를 취할 수 있습니다.

Mechanical Seal에 냉각 및 세척 장치를 설치하십시오.

고온 저항성 재료를 선택하고 특정 작동 온도에 따라 다양한 재료를 선택하십시오.

금속 벨로우즈 기계적 씰을 사용하십시오. 최근에는 금속 벨로우즈 씰이 고온 씰링 분야에 널리 사용되어 탁월한 결과를 얻었습니다.

2. 저온 조건에서의 기계적 밀봉

저온 조건에서 이송되는 매체는 일반적으로 점도가 낮고 윤활성이 낮으며 휘발성이 높습니다. 매체가 기화하면 많은 양의 열을 흡수하여 주변 온도가 급격히 떨어집니다. 이로 인해 공기 중 수증기가 응결되어 단면 및 주변에 결빙이 발생하고, 이로 인해 단면의 밀착이 손상되고 누출이 발생합니다. 한편, 윤활성이 부족하면 단면 마찰로 인해 과도한 열이 발생하여 단면의 기화가 더욱 심화되고 밀봉면의 조기 파손이 가속화됩니다. 또한 저온 씰의 보조 씰 링은 ​​저온에서 단단해지고 탄성을 잃어 누출이 쉽게 발생합니다.

저온 씰의 경우 보조 씰 링에 적합한 재료를 선택하는 것 외에도 다음 사항에 유의해야 합니다.

씰 구조를 개선하고 올바른 마찰 쌍 재료를 선택하십시오.

적절한 끝면별 압력을 선택하십시오. 저온 씰의 윤활성 부족, 높은 휘발성 및 끝면 결빙 위험으로 인해 안정적인 씰링을 보장하면서 끝면 특정 압력을 적절하게 줄일 수 있습니다. 일반 메카니칼 씰의 권장 비압력은 0.29-0.59MPa이며 저온 씰의 경우 하한을 채택할 수 있습니다. 금속 벨로우즈 기계식 씰의 경우 회전 링에 축방향 마찰이 없기 때문에 단면 비압이 하한보다 낮을 수도 있습니다.

매체의 수분 함량을 최소화하고, 씰 챔버의 상대적으로 안정적인 압력을 유지하고, 세척 및 냉각 장치를 최대한 갖추고, 장비를 시작하기 전에 기계적 씰 영역을 적절하게 예열하는 등 해당 프로세스 조치를 구현하십시오.

3. 고속 조건에서의 기계적 밀봉

씰은 일반적으로 회전 속도가 3000r/min을 초과하거나 마찰 쌍의 선형 속도가 25m/s를 초과하는 경우 고속 씰로 간주됩니다. 고속 조건에서는 원심력과 진동의 영향을 줄이기 위해 회전하는 부품의 수를 최소화하고 스프링 고정 구조를 채택해야 합니다. 또한 마찰 쌍 끝면의 냉각 및 윤활이 향상될 수 있습니다. 또한, [PV] 값이 높은 마찰 쌍 재료를 선택하거나, 끝면의 접촉 폭을 줄이거나, 제어된 필름 기계적 밀봉을 사용할 수 있습니다.

4. 고압 조건에서의 기계적 밀봉

4~5MPa를 초과하는 압력에서 작동하는 기계적 밀봉은 고압 밀봉 범주에 속합니다. 고압 조건에서 씰 끝면에 과도한 비압이 가해지면 끝면이 가열되어 액막 형성이 파괴되고 비정상적인 마모가 발생합니다. 높은 압력은 마찰 쌍의 변형 및 균열을 유발할 수도 있습니다. 고압 씰은 일반적으로 단면의 특정 압력을 적절한 범위 내로 유지하기 위해 균형 잡힌 구조를 채택합니다. 그러나 밀봉 신뢰성을 고려하면 균형 계수를 무한정 늘릴 수는 없습니다. 따라서 어떤 경우에는 균형 잡힌 구조에서도 단면 비압이 여전히 상대적으로 높을 수 있습니다. 균형 잡힌 구조만으로는 적용 요구 사항을 충족할 수 없으므로 이러한 경우 다중 단면 기계적 밀봉 또는 제어 필름 기계적 밀봉을 사용할 수 있습니다.

5. 부식성 환경에서의 기계적 밀봉

일부 기계적 씰은 부식성 환경에서 작동합니다. 이러한 경우에는 메카니컬 씰 자체의 각 구성요소의 내식성뿐만 아니라 이러한 구성요소의 결합 시 발생할 수 있는 갈바닉 커플링 효과 방지에도 주의를 기울여야 합니다. 부식성 환경의 기계적 씰의 경우 선택 시 부식 방지 재료를 선택해야 합니다. 또한 외부 장착형 메카니컬 씰을 사용할 수도 있습니다. 안전 사고를 유발할 수 있는 부식성이 높은 환경의 경우 보호를 위해 격리 유체를 도입한 양면 씰을 사용할 수 있습니다.

6. 미립자 매체 조건에서의 기계적 밀봉

일부 씰은 고체 입자가 포함된 매체에서 작동합니다. 고체 입자가 마찰 끝면에 들어가면 쉽게 심각한 마모를 일으키고 씰 끝면이 급속히 파손될 수 있습니다. 또한, 고체 입자는 회전 링 씰이 축 방향으로 움직이는 것을 방해하여 회전 링이 플로팅할 수 없게 만들고 보상 능력을 상실하여 메카니컬 씰의 고장을 초래할 수 있습니다. 이 문제에 대한 효과적인 해결책은 외부 세척 장치를 설치하는 것입니다. 씰 챔버에 유입되는 플러싱 유체의 압력은 씰 챔버의 매체 압력보다 높기 때문에 미립자 매체가 씰 챔버로 들어가는 것을 효과적으로 방지할 수 있습니다. 또한 씰 챔버 사이에 씰링 유체를 주입하는 양면 기계적 씰을 사용할 수 있습니다. 외부 장착 메카니컬 씰도 채택할 수 있습니다.

현재 기계식 씰은 정유 및 화학 플랜트의 회전 장비에서 가장 일반적인 씰 유형이 되었습니다. 설계 및 제조 표준이 지속적으로 개선되고 신소재가 지속적으로 개발됨에 따라 적용 범위가 더욱 확대될 것입니다.

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