압축기 에어 씰 기술을 적용한 이중 부스터 펌프 에어 씰은 샤프트 씰 업계에서 더 일반적입니다. 이러한 씰은 펌핑된 액체를 대기 중으로 배출하지 않고 펌프 샤프트의 마찰 저항을 줄이며 보다 간단한 지지 시스템으로 작동합니다. 이러한 이점은 전체 솔루션 수명주기 비용을 낮추어 줍니다.
이러한 씰은 내부 및 외부 씰링 표면 사이에 외부 가압 가스 공급원을 도입하여 작동합니다. 밀봉 표면의 특정 지형은 배리어 가스에 추가적인 압력을 가해 밀봉 표면이 분리되고 밀봉 표면이 가스막에 부유하게 됩니다. 씰링 표면이 더 이상 닿지 않으므로 마찰 손실이 낮습니다. 배리어 가스는 낮은 유속으로 막을 통과하여 누출 형태로 배리어 가스를 소비하며, 대부분은 외부 씰 표면을 통해 대기로 누출됩니다. 잔류물은 씰 챔버로 스며들어 결국 공정 흐름에 의해 운반됩니다.
모든 이중 밀봉 씰에는 기계적 씰 어셈블리의 내부 표면과 외부 표면 사이에 가압 유체(액체 또는 가스)가 필요합니다. 이 유체를 씰에 전달하려면 지원 시스템이 필요합니다. 대조적으로, 액체 윤활 압력 이중 씰에서 배리어 유체는 기계적 씰을 통해 저장소에서 순환하여 씰 표면을 윤활하고 열을 흡수한 다음 흡수된 열을 발산해야 하는 저장소로 돌아갑니다. 이러한 유체 압력 이중 씰 지원 시스템은 복잡합니다. 열 부하는 프로세스 압력 및 온도에 따라 증가하며 적절하게 계산 및 설정되지 않으면 신뢰성 문제를 일으킬 수 있습니다.
압축 공기 이중 씰 지원 시스템은 공간을 거의 차지하지 않으며 냉각수가 필요하지 않으며 유지 관리가 거의 필요하지 않습니다. 또한, 신뢰할 수 있는 보호 가스 공급원을 사용할 수 있는 경우 그 신뢰성은 공정 압력 및 온도와 무관합니다.
시장에서 이중 압력 펌프 에어 씰의 채택이 증가함에 따라 API(American Petroleum Institute)는 API 682의 두 번째 버전 출판의 일부로 프로그램 74를 추가했습니다.
74 프로그램 지원 시스템은 일반적으로 배리어 가스를 퍼지하고, 하류 압력을 조절하고, 기계적 밀봉에 대한 압력과 가스 흐름을 측정하는 패널 장착 게이지 및 밸브 세트입니다. Plan 74 패널을 통과하는 배리어 가스의 경로를 따라가는 첫 번째 요소는 체크 밸브입니다. 이를 통해 필터 요소 교체 또는 펌프 유지 관리를 위해 배리어 가스 공급을 씰에서 분리할 수 있습니다. 그런 다음 배리어 가스는 씰 표면의 지형적 특성을 손상시킬 수 있는 액체와 미립자를 가두는 2~3마이크로미터(μm) 유착 필터를 통과하여 씰 표면에 가스 필름을 생성합니다. 그 다음에는 메카니컬 씰에 공급되는 배리어 가스의 압력을 설정하기 위한 압력 조절기와 압력계가 있습니다.
이중 압력 펌프 가스 씰에서는 배리어 가스 공급 압력이 씰 챔버의 최대 압력보다 높은 최소 차압을 충족하거나 초과해야 합니다. 이 최소 압력 강하는 씰 제조업체와 유형에 따라 다르지만 일반적으로 평방 인치당 약 30파운드(psi)입니다. 압력 스위치는 배리어 가스 공급 압력의 문제를 감지하고 압력이 최소값 아래로 떨어지면 경보를 울리는 데 사용됩니다.
씰의 작동은 유량계를 사용하는 배리어 가스 흐름에 의해 제어됩니다. 기계적 밀봉 제조업체가 보고한 밀봉 가스 유속의 편차는 밀봉 성능이 저하되었음을 나타냅니다. 배리어 가스 흐름의 감소는 펌프 회전이나 (오염된 배리어 가스 또는 공정 유체로 인한) 씰 표면으로의 유체 이동으로 인해 발생할 수 있습니다.
이러한 사건이 발생한 후에 밀봉 표면이 손상되고 배리어 가스 흐름이 증가하는 경우가 많습니다. 펌프의 압력 서지 또는 배리어 가스 압력의 부분적 손실도 밀봉 표면을 손상시킬 수 있습니다. 고유량 경보는 높은 가스 흐름을 교정하기 위해 개입이 필요한 시기를 결정하는 데 사용할 수 있습니다. 고유량 경보에 대한 설정점은 일반적으로 일반 배리어 가스 흐름의 10~100배 범위에 있으며 일반적으로 기계적 씰 제조업체에서 결정하지 않지만 펌프가 허용할 수 있는 가스 누출량에 따라 달라집니다.
전통적으로 가변 게이지 유량계가 사용되어 왔으며 낮은 범위와 높은 범위의 유량계를 직렬로 연결하는 것은 드문 일이 아닙니다. 그런 다음 고유량 스위치를 고범위 유량계에 설치하여 고유량 경보를 제공할 수 있습니다. 가변 면적 유량계는 특정 온도 및 압력의 특정 가스에 대해서만 교정할 수 있습니다. 여름과 겨울의 온도 변화 등 다른 조건에서 작동하는 경우 표시되는 유량은 정확한 값이라고 볼 수 없으며 실제 값에 가깝습니다.
API 682 4판이 출시되면서 유량 및 압력 측정이 아날로그에서 로컬 판독이 가능한 디지털로 전환되었습니다. 디지털 유량계는 플로트 위치를 디지털 신호로 변환하는 가변 면적 유량계 또는 자동으로 질량 유량을 체적 유량으로 변환하는 질량 유량계로 사용할 수 있습니다. 질량 유량 트랜스미터의 구별되는 특징은 표준 대기 조건에서 실제 유량을 제공하기 위해 압력과 온도를 보상하는 출력을 제공한다는 것입니다. 단점은 이러한 장치가 가변 면적 유량계보다 비싸다는 것입니다.
유량 트랜스미터 사용 시의 문제점은 정상 작동 중 및 고유량 경보 지점에서 배리어 가스 유량을 측정할 수 있는 트랜스미터를 찾는 것입니다. 유량 센서에는 정확하게 읽을 수 있는 최대값과 최소값이 있습니다. 유량이 0과 최소값 사이에서는 출력 유량이 정확하지 않을 수 있습니다. 문제는 특정 유량 변환기 모델의 최대 유량이 증가하면 최소 유량도 증가한다는 것입니다.
한 가지 해결책은 두 개의 송신기(저주파 하나, 고주파 하나)를 사용하는 것이지만 이는 비용이 많이 드는 옵션입니다. 두 번째 방법은 정상 작동 유량 범위에 유량 센서를 사용하고 높은 범위의 아날로그 유량계가 있는 고유량 스위치를 사용하는 것입니다. 배리어 가스가 통과하는 마지막 구성 요소는 배리어 가스가 패널을 떠나 기계적 씰에 연결되기 전의 체크 밸브입니다. 이는 펌핑된 액체가 패널로 역류하는 것을 방지하고 비정상적인 공정 장애가 발생할 경우 장비가 손상되는 것을 방지하기 위해 필요합니다.
체크 밸브는 개방 압력이 낮아야 합니다. 선택이 잘못되었거나 이중 압력 펌프의 에어 씰의 배리어 가스 흐름이 낮은 경우 체크 밸브가 열렸다가 다시 안착됨에 따라 배리어 가스 흐름 맥동이 발생하는 것을 볼 수 있습니다.
일반적으로 식물 질소는 쉽게 이용할 수 있고 불활성이며 펌핑된 액체에서 불리한 화학 반응을 일으키지 않기 때문에 차단 가스로 사용됩니다. 아르곤과 같이 사용할 수 없는 불활성 가스도 사용할 수 있습니다. 필요한 차폐 가스 압력이 공장 질소 압력보다 큰 경우, 압력 부스터는 압력을 높이고 Plan 74 패널 입구에 연결된 수신기에 고압 가스를 저장할 수 있습니다. 병에 담긴 질소 병은 빈 실린더를 가득 찬 실린더로 지속적으로 교체해야 하기 때문에 일반적으로 권장되지 않습니다. 씰의 품질이 저하되면 병을 빠르게 비워 펌프를 정지시켜 메커니컬 씰의 추가 손상 및 고장을 방지할 수 있습니다.
액체 배리어 시스템과 달리 Plan 74 지원 시스템은 기계적 밀봉에 근접할 필요가 없습니다. 여기서 유일한 주의 사항은 작은 직경의 튜브의 길쭉한 부분입니다. Plan 74 패널과 씰 사이의 압력 강하는 고유량(씰 성능 저하) 기간 동안 파이프에서 발생할 수 있으며, 이로 인해 씰에 사용 가능한 장벽 압력이 감소합니다. 파이프 크기를 늘리면 이 문제를 해결할 수 있습니다. 일반적으로 Plan 74 패널은 밸브를 제어하고 계기 판독값을 읽기에 편리한 높이의 스탠드에 장착됩니다. 브래킷은 펌프 검사 및 유지보수를 방해하지 않고 펌프 베이스 플레이트 또는 펌프 옆에 장착할 수 있습니다. Plan 74 패널을 기계적 씰과 연결하는 파이프/파이프에서 걸려 넘어지는 위험을 피하십시오.
펌프의 양쪽 끝에 하나씩 두 개의 기계적 씰이 있는 베어링 간 펌프의 경우 하나의 패널을 사용하고 각 기계적 씰에 별도의 배리어 가스 배출구를 사용하는 것은 권장되지 않습니다. 권장되는 솔루션은 각 씰에 대해 별도의 Plan 74 패널을 사용하거나 각각 고유한 유량계 및 유량 스위치 세트가 있는 두 개의 출력이 있는 Plan 74 패널을 사용하는 것입니다. 추운 겨울이 있는 지역에서는 Plan 74 패널을 겨울 동안 덮어야 할 수도 있습니다. 이는 주로 패널의 전기 장비를 보호하기 위해 수행되며 일반적으로 패널을 캐비닛에 넣고 가열 요소를 추가합니다.
흥미로운 현상은 배리어 가스 공급 온도가 감소함에 따라 배리어 가스 유량이 증가한다는 것입니다. 이는 일반적으로 눈에 띄지 않지만 겨울이 추운 곳이나 여름과 겨울의 온도 차이가 큰 곳에서는 눈에 띄게 나타날 수 있습니다. 어떤 경우에는 잘못된 경보를 방지하기 위해 고유량 경보 설정점을 조정해야 할 수도 있습니다. Plan 74 패널을 사용하기 전에 패널 공기 덕트 및 연결 파이프/파이프를 퍼지해야 합니다. 이는 기계적 씰 연결부나 그 근처에 환기 밸브를 추가하면 가장 쉽게 달성할 수 있습니다. 블리드 밸브를 사용할 수 없는 경우 기계적 씰에서 튜브/튜브를 분리한 다음 퍼지 후 다시 연결하여 시스템을 퍼지할 수 있습니다.
Plan 74 패널을 씰에 연결하고 모든 연결에 누출이 있는지 확인한 후 이제 압력 조절기를 애플리케이션의 설정된 압력으로 조정할 수 있습니다. 패널은 펌프에 공정 유체를 채우기 전에 기계적 밀봉에 가압된 배리어 가스를 공급해야 합니다. 펌프 시운전 및 환기 절차가 완료되면 Plan 74 씰과 패널을 시작할 준비가 됩니다.
필터 요소는 작동 한 달 후 또는 오염이 발견되지 않은 경우 6개월마다 검사해야 합니다. 필터 교체 간격은 공급되는 가스의 순도에 따라 다르지만 3년을 초과해서는 안 됩니다.
정기 검사 중에 배리어 가스 비율을 확인하고 기록해야 합니다. 체크 밸브 개폐로 인한 배리어 공기 흐름 맥동이 고유량 경보를 유발할 만큼 큰 경우 잘못된 경보를 방지하기 위해 이러한 경보 값을 늘려야 할 수도 있습니다.
해체의 중요한 단계는 보호 가스의 격리 및 감압이 마지막 단계여야 한다는 것입니다. 먼저, 펌프 케이싱을 분리하고 감압합니다. 펌프가 안전한 상태가 되면 보호 가스 공급 압력을 끄고 Plan 74 패널을 기계적 씰에 연결하는 배관에서 가스 압력을 제거할 수 있습니다. 유지 관리 작업을 시작하기 전에 시스템에서 모든 유체를 배출하십시오.
Plan 74 지원 시스템과 결합된 이중 압력 펌프 에어 씰은 운영자에게 배출 제로 샤프트 씰 솔루션, 더 낮은 자본 투자(액체 배리어 시스템이 있는 씰과 비교하여), 감소된 수명 주기 비용, 작은 지원 시스템 설치 공간 및 최소 서비스 요구 사항을 제공합니다.
모범 사례에 따라 설치 및 작동할 경우 이 격납 솔루션은 장기적인 신뢰성을 제공하고 회전 장비의 가용성을 높일 수 있습니다.
We welcome your suggestions on article topics and sealing issues so that we can better respond to the needs of the industry. Please send your suggestions and questions to sealsensequestions@fluidsealing.com.
Mark Savage는 John Crane의 제품 그룹 관리자입니다. Savage는 호주 시드니 대학교에서 공학 학사 학위를 취득했습니다. 자세한 내용을 보려면 johncrane.com을 방문하세요.
게시 시간: 2022년 9월 8일