공정 산업에서 여전히 위험하거나 독성이 있는 유체를 이송해야 하지만, 그 과정에서 직면하는 과제는 변화하고 있습니다. 안전성과 신뢰성은 여전히 최우선 과제입니다. 그러나 작업자들은 여러 배치 공정을 처리하면서 속도, 압력, 유량은 물론 유체의 특성(온도, 농도, 점도 등)까지 더욱 가혹하게 만들고 있습니다. 석유 정제소, 가스 처리 시설, 석유화학 및 화학 공장 운영자에게 안전이란 이송되는 유체의 손실이나 노출을 제어하고 예방하는 것을 의미합니다. 신뢰성이란 유지보수 필요성이 적으면서 효율적이고 경제적으로 작동하는 펌프를 의미합니다.
적절하게 설계된 기계식 씰은 검증된 기술을 통해 펌프 작동자에게 오래 지속되고 안전하며 신뢰할 수 있는 펌프 성능을 보장합니다. 수많은 회전 장비와 구성 요소 중에서 기계식 씰은 대부분의 작동 조건에서 안정적인 성능을 발휘하는 것으로 입증되었습니다.
펌프 및 씰 - 완벽한 조합
무밀봉 펌프 기술이 공정 산업에 널리 보급된 지 거의 30년이 지났다는 사실이 믿기지 않습니다. 이 신기술은 기계식 씰의 모든 문제점과 한계를 해결하는 만능 해결책으로 홍보되었습니다. 어떤 이들은 이 기술이 기계식 씰을 완전히 없앨 것이라고 주장하기도 했습니다.
하지만 이러한 홍보 이후 얼마 지나지 않아 최종 사용자들은 기계식 씰이 법으로 정해진 누출 및 밀폐 요건을 충족하거나 능가할 수 있다는 사실을 알게 되었습니다. 더욱이 펌프 제조업체들은 기존의 압축 패킹 "스터핑 박스"를 대체할 수 있는 개선된 씰 챔버를 제공함으로써 이 기술을 지원했습니다.
오늘날의 씰 챔버는 기계식 씰에 특화되어 설계되었으며, 카트리지 플랫폼에서 더욱 견고한 기술을 구현하고, 설치를 간소화하며, 씰이 잠재력을 최대한 발휘할 수 있는 환경을 조성합니다.
디자인 발전
1980년대 중반, 새로운 환경 규제로 인해 업계는 유출 방지 및 배출뿐만 아니라 장비 신뢰성에도 주목하게 되었습니다. 당시 화학 공장의 기계식 씰 평균 수리 주기(MTBR)는 약 12개월이었습니다. 오늘날 평균 MTBR은 30개월입니다. 특히 가장 엄격한 배출 기준을 적용받는 석유 산업의 경우, 평균 MTBR이 60개월을 넘습니다.
기계식 씰은 최첨단 제어 기술(BACT)의 요구 사항을 충족하고 심지어 능가하는 능력을 입증함으로써 명성을 유지해 왔습니다. 더욱이, 배출 및 환경 규제를 충족하는 데 사용할 수 있는 경제적이고 에너지 효율적인 기술로 남아 있었습니다.
컴퓨터 프로그램을 이용하면 제조 전에 씰을 모델링하고 프로토타입을 제작하여 현장에 설치하기 전에 특정 작동 조건에서 어떻게 작동할지 확인할 수 있습니다. 씰 제조 설계 기능과 씰 표면 재료 기술이 발전하여 공정 적용 분야에 완벽하게 맞는 제품을 개발할 수 있게 되었습니다.
오늘날의 컴퓨터 모델링 프로그램과 기술 덕분에 과거에는 쉽게 이용할 수 없었거나 초기 2D 도면 작성 방식으로는 자주 사용하기에는 비용이 너무 많이 들었던 3D 설계 검토, 유한 요소 해석(FEA), 전산 유체 역학(CFD), 강체 해석 및 열화상 진단 프로그램을 활용할 수 있게 되었습니다. 이러한 모델링 기술의 발전은 기계식 씰의 설계 신뢰성을 향상시켰습니다.
이러한 프로그램과 기술은 훨씬 더 견고한 부품을 갖춘 표준 카트리지 씰 설계의 길을 열었습니다. 여기에는 공정 유체에서 스프링과 동적 O링을 제거하고 유연한 스테이터 기술을 설계의 최적 방식으로 채택하는 것이 포함됩니다.
맞춤형 설계 테스트 능력
표준 카트리지 씰의 도입은 견고성과 간편한 설치를 통해 밀봉 시스템의 신뢰성을 크게 향상시키는 데 기여했습니다. 이러한 견고성 덕분에 더욱 다양한 적용 환경에서 안정적인 성능을 발휘할 수 있습니다.
또한, 맞춤형 밀봉 시스템의 설계 및 제작 속도가 향상됨에 따라 다양한 펌프 작동 조건에 맞춰 "정밀 조정"이 가능해졌습니다. 맞춤화는 밀봉재 자체를 변경하거나, 배관 설계와 같은 보조 시스템 구성 요소를 통해 더욱 쉽게 구현할 수 있습니다. 지원 시스템이나 배관 설계를 통해 다양한 작동 조건에서 밀봉 환경을 제어하는 능력은 밀봉 성능과 신뢰성에 매우 중요합니다.
자연스러운 발전 과정으로 맞춤형 펌프 설계가 더욱 활발해졌고, 이에 맞춰 맞춤형 기계식 씰도 개발되었습니다. 오늘날 기계식 씰은 모든 공정 조건이나 펌프 특성에 맞춰 신속하게 설계 및 테스트할 수 있습니다. 씰 면, 씰 챔버의 치수, 그리고 씰이 씰 챔버에 어떻게 장착되는지 등을 다양한 용도에 맞게 맞춤형으로 설계 및 제작할 수 있습니다. 또한 미국 석유 협회(API) 표준 682와 같은 표준 개정으로 씰 설계, 재료 및 기능 검증 요건이 강화되면서 씰의 신뢰성이 더욱 향상되었습니다.
맞춤형 핏
씰 업계는 씰 기술의 상품화와 매일같이 씨름하고 있습니다. 너무 많은 구매자들이 "씰은 다 똑같다"라고 생각합니다. 표준 펌프에는 종종 동일한 기본 씰이 사용됩니다. 그러나 특정 공정 조건에 설치 및 적용될 경우, 해당 작동 조건 및 화학 공정에서 요구되는 신뢰성을 확보하기 위해 씰 시스템에 특정 유형의 맞춤형 설계가 적용되는 경우가 많습니다.
동일한 표준 카트리지 설계에서도 재질 구성 요소 선택부터 배관 설계에 이르기까지 광범위한 맞춤 설정이 가능합니다. 밀봉 시스템 구성 요소 선택에 대한 씰 제조업체의 지침은 필요한 성능 수준과 전반적인 신뢰성을 달성하는 데 매우 중요합니다. 이러한 유형의 맞춤 설정을 통해 기계식 씰의 평균 고장 간격(MTBR)을 24개월에서 30~60개월까지 연장할 수 있습니다.
이러한 접근 방식을 통해 최종 사용자는 특정 용도, 형태 및 기능에 맞게 설계된 밀봉 시스템을 제공받을 수 있습니다. 또한, 설치 전에 펌프 작동 방식에 대한 필요한 정보를 얻을 수 있으므로 펌프 작동 방식이나 적용 가능 여부에 대해 추측할 필요가 없습니다.
신뢰할 수 있는 디자인
대부분의 공정 운영자는 동일한 기능을 수행하지만 적용 분야는 동일하지 않습니다. 공정은 속도, 온도, 점도가 다르고, 작동 절차와 펌프 구성도 다릅니다.
수년에 걸쳐 기계식 씰 산업은 작동 조건 변화에 대한 씰의 민감도를 낮추고 신뢰성을 향상시키는 중요한 혁신을 이루어냈습니다. 이는 최종 사용자가 진동, 온도, 베어링 및 모터 부하에 대한 경고를 제공하는 모니터링 계측 장비가 없더라도 오늘날의 씰은 대부분의 경우 주요 기능을 계속 수행할 수 있음을 의미합니다.
결론
신뢰성 엔지니어링, 재료 개선, 컴퓨터 지원 설계 및 첨단 제조 기술을 통해 기계식 씰은 그 가치와 신뢰성을 지속적으로 입증해 왔습니다. 변화하는 배출 및 밀폐 제어, 안전 및 노출 한계에도 불구하고 씰은 까다로운 요구 사항을 충족해 왔습니다. 이러한 이유로 기계식 씰은 여전히 공정 산업에서 선호되는 선택입니다.
게시 시간: 2022년 6월 30일