원심 펌프의 누설을 이해하려면 먼저 원심 펌프의 기본 작동 원리를 이해하는 것이 중요합니다. 유체가 펌프의 임펠러 아이를 통해 임펠러 베인을 타고 올라갈 때, 유체는 낮은 압력과 낮은 속도를 갖게 됩니다. 유체가 볼류트를 통과할 때 압력과 속도가 증가합니다. 그런 다음 유체는 배출구를 통해 배출되는데, 이때 압력은 높지만 속도는 느려집니다. 펌프로 들어간 유체는 펌프 밖으로 나가야 합니다. 펌프는 양정(또는 압력)을 발생시켜 펌프 유체의 에너지를 증가시킵니다.
커플링, 유압, 정적 조인트, 베어링 등 원심 펌프의 특정 구성 요소에 오류가 발생하면 전체 시스템이 고장나지만, 모든 펌프 고장의 약 69%는 밀봉 장치의 오작동으로 인해 발생합니다.
기계적 씰의 필요성
기계적 씰회전축과 액체 또는 기체로 채워진 용기 사이의 누출을 제어하는 데 사용되는 장치입니다. 이 장치의 주요 기능은 누출을 제어하는 것입니다. 모든 씰은 기계적 씰 표면 전체에 유체 막을 유지하기 위해 누출이 발생합니다. 대기압 측에서 발생하는 누출은 상당히 적습니다. 예를 들어 탄화수소의 누출은 VOC 측정기로 백만분의 일(ppm) 단위로 측정됩니다.
기계적 씰이 개발되기 전에는 엔지니어들이 일반적으로 펌프를 기계적 패킹으로 밀봉했습니다. 흑연과 같은 윤활제가 함침된 섬유질 소재인 기계적 패킹을 여러 조각으로 잘라 "스터핑 박스"라고 불리는 곳에 채웠습니다. 그런 다음 모든 것을 꽉 채우기 위해 뒷면에 패킹 글랜드를 추가했습니다. 패킹이 샤프트와 직접 접촉하기 때문에 윤활이 필요하지만, 여전히 마력은 저하됩니다.
일반적으로 "랜턴 링"을 사용하면 패킹에 세척수를 공급할 수 있습니다. 샤프트의 윤활 및 냉각에 필요한 이 물은 공정 중이나 대기 중으로 누출됩니다. 적용 분야에 따라 다음이 필요할 수 있습니다.
- 오염을 방지하기 위해 세척수를 공정에서 멀리 떨어뜨려 놓습니다.
- 바닥에 물이 고이는 현상(오버스프레이)을 방지하는데, 이는 OSHA 문제이자 가사 관리 문제입니다.
- 오일을 오염시키고 결국 베어링 고장으로 이어질 수 있는 플러시 워터로부터 베어링 박스를 보호하세요.
모든 펌프와 마찬가지로, 펌프를 테스트하여 연간 운영 비용을 파악하는 것이 좋습니다. 패킹 펌프는 설치 및 유지 보수 비용이 저렴할 수 있지만, 분당 또는 연간 물 소비량을 계산해 보면 예상보다 훨씬 많은 비용이 발생할 수 있습니다. 메카니컬 씰 펌프는 연간 비용을 크게 절감할 수 있는 잠재력을 가지고 있습니다.
기계적 씰의 일반적인 형상을 고려하면 개스킷이나 O링이 있는 곳마다 잠재적인 누출 지점이 발생합니다.
- 기계적 씰이 움직일 때 동적 O-링(또는 개스킷)이 침식되거나 마모되거나 마찰됩니다.
- 기계적 씰 사이에 먼지나 오염이 있습니다.
- 기계적 씰 내부의 설계 외 작업.
밀봉 장치 고장의 5가지 유형
원심 펌프에서 통제할 수 없는 누출이 발견되면 모든 잠재적 원인을 철저히 점검하여 수리나 새로 설치가 필요한지 확인해야 합니다.
1. 운영상의 실패
최적 효율점 무시: 성능 곡선에서 최적 효율점(BEP)에서 펌프를 운전하고 있습니까? 각 펌프는 특정 효율점을 갖도록 설계되었습니다. 해당 효율점을 벗어나 펌프를 운전하면 유량 문제가 발생하여 시스템 고장을 초래합니다.
순유효흡입헤드(NPSH)가 부족함: 펌프의 흡입헤드가 충분하지 않으면 회전하는 조립품이 불안정해지고, 캐비테이션이 발생하고, 씰이 파손될 수 있습니다.
데드헤드 운영:펌프를 조절하기 위해 제어 밸브를 너무 낮게 설정하면 유량이 막힐 수 있습니다. 유량이 막히면 펌프 내부에서 재순환이 발생하여 열이 발생하고 씰이 파손될 수 있습니다.
공회전 및 씰의 부적절한 배기: 수직 펌프는 기계적 씰이 위쪽에 위치하기 때문에 가장 취약합니다. 배기가 제대로 되지 않으면 공기가 씰 주변에 갇혀 스터핑 박스를 비울 수 없습니다. 펌프가 이 상태로 계속 작동하면 기계적 씰이 곧 고장날 것입니다.
낮은 증기 마진:이것들은 플래싱 유체입니다. 고온 탄화수소는 대기 조건에 노출되면 플래싱됩니다. 유체막이 기계적 씰을 통과할 때 대기 측에서 플래싱되어 고장을 일으킬 수 있습니다. 이러한 고장은 보일러 급수 시스템에서 자주 발생합니다. 110~120°C의 고온수가 씰 표면의 압력 강하와 함께 플래싱됩니다.
2. 기계적 고장
샤프트 정렬 불량, 커플링 불균형, 임펠러 불균형은 모두 기계적 씰 고장의 원인이 될 수 있습니다. 또한, 펌프 설치 후 정렬 불량 파이프를 볼트로 고정하면 펌프에 많은 부담을 주게 됩니다. 또한, 베이스 불량도 피해야 합니다. 베이스가 단단히 고정되어 있습니까? 그라우팅이 제대로 되어 있습니까? 풋(foot)이 부드럽습니까? 볼트가 제대로 체결되어 있습니까? 마지막으로 베어링을 점검하십시오. 베어링의 공차가 얇아지면 샤프트가 움직이면서 펌프에 진동이 발생합니다.
3. 씰 구성 요소 고장
우수한 트라이볼로지(마찰 연구) 씰 쌍을 사용하고 계신가요? 올바른 페이싱 조합을 선택하셨나요? 씰 표면 재질은 어떠신가요? 특정 용도에 적합한 재질인가요? 화학 및 열 손상에 대비한 개스킷이나 오링과 같은 적절한 보조 씰을 선택하셨나요? 스프링이 막히거나 벨로즈가 부식되지 않았는지 확인하세요. 마지막으로, 압력이나 열로 인해 표면이 변형되지 않았는지 주의 깊게 살펴보세요. 기계적 씰은 높은 압력을 받으면 휘어지고, 기울어진 형상은 누출을 유발할 수 있습니다.
4. 시스템 설계 오류
적절한 씰 플러시 배치와 충분한 냉각이 필요합니다. 이중 시스템에는 배리어 유체가 사용되므로 보조 씰 포트는 적절한 위치에 설치되어야 하며, 적절한 계측 및 배관이 필요합니다. 흡입 측 직관 길이를 고려해야 합니다. 패키지 스키드로 제공되는 일부 구형 펌프 시스템에는 임펠러 아이로 유입되기 직전 흡입 측에 90도 엘보가 있습니다. 이 엘보는 회전 어셈블리의 불안정성을 유발하는 난류를 유발합니다. 모든 흡입/토출 및 바이패스 배관도 정확하게 설계되어야 하며, 특히 수년에 걸쳐 일부 배관이 수리된 경우 더욱 그렇습니다.
5. 기타
기타 여러 요인이 전체 고장의 약 8%만을 차지합니다. 예를 들어, 기계적 씰에 적합한 작동 환경을 제공하기 위해 보조 시스템이 필요한 경우가 있습니다. 이중 시스템의 경우, 오염이나 공정 유체가 환경으로 유출되는 것을 방지하는 장벽 역할을 하는 보조 유체가 필요합니다. 그러나 대부분의 사용자에게는 처음 네 가지 범주 중 하나를 해결하는 것만으로도 필요한 해결책을 얻을 수 있습니다.
결론
기계적 씰은 회전 장비의 신뢰성에 중요한 요소입니다. 씰은 시스템 누출 및 고장의 원인이 될 뿐만 아니라, 궁극적으로 심각한 손상을 초래할 수 있는 문제를 나타내기도 합니다. 씰의 신뢰성은 씰 설계 및 작동 환경에 크게 영향을 받습니다.
게시 시간: 2023년 6월 26일