공정 산업이 직면한 과제는 변했지만, 유해하거나 독성이 있는 유체를 계속 펌핑하고 있습니다. 안전과 신뢰성은 여전히 가장 중요합니다. 그러나 운영자는 많은 배치 작업을 처리하는 동안 속도, 압력, 유량, 심지어 유체 특성(온도, 농도, 점도 등)의 심각성까지 증가시킵니다. 석유 정제소, 가스 처리 시설, 석유화학 및 화학 플랜트 운영자에게 안전이란 펌핑된 유체의 손실 또는 노출을 제어하고 방지하는 것을 의미합니다. 신뢰성이란 효율적이고 경제적으로 작동하며 유지 보수가 덜 필요한 펌프를 의미합니다.
적절하게 설계된 메카니컬 씰은 검증된 기술을 통해 펌프 운전자에게 오래 지속되고 안전하며 신뢰할 수 있는 펌프 성능을 보장합니다. 여러 회전 장비와 수많은 부품 중에서도 메카니컬 씰은 대부분의 작동 조건에서 안정적으로 작동하는 것으로 입증되었습니다.
펌프 및 씰 - 적합한 제품
씰리스 펌프 기술이 공정 산업에 본격적으로 도입된 지 거의 30년이 흘렀다는 사실이 믿기 어렵습니다. 이 새로운 기술은 기계적 씰의 모든 문제와 한계에 대한 해결책으로 홍보되었습니다. 일부에서는 이 대안이 기계적 씰 사용을 완전히 없앨 것이라고 주장했습니다.
하지만 이 홍보가 있은 지 얼마 지나지 않아 최종 사용자들은 기계적 씰이 법적 누출 및 밀폐 요건을 충족하거나 초과할 수 있다는 것을 알게 되었습니다. 더 나아가, 펌프 제조업체들은 기존의 압축 패킹 "스터핑 박스"를 대체하는 개선된 씰 챔버를 제공함으로써 이 기술을 지원했습니다.
오늘날의 씰 챔버는 기계적 씰에 맞게 특별히 설계되어 카트리지 플랫폼에서 더욱 견고한 기술을 사용할 수 있고, 설치가 용이하며 씰이 최대 잠재력을 발휘할 수 있는 환경을 조성합니다.
디자인 발전
1980년대 중반, 새로운 환경 규제로 인해 업계는 오염 방지 및 배출뿐만 아니라 장비 신뢰성까지 고려해야 했습니다. 화학 공장의 기계적 씰에 대한 평균 MTBR(평균 수리 간격)은 약 12개월이었습니다. 오늘날 평균 MTBR은 30개월입니다. 현재 가장 엄격한 배출 기준을 적용받는 석유 산업의 평균 MTBR은 60개월이 넘습니다.
기계적 밀봉은 최적가용제어기술(BACT)의 요건을 충족하고 심지어 능가하는 능력을 입증함으로써 명성을 유지했습니다. 더 나아가, 배출 및 환경 규제를 충족하는 경제적이고 에너지 효율적인 기술로 자리매김했습니다.
컴퓨터 프로그램을 사용하면 제조 전에 씰을 모델링하고 프로토타입을 제작하여 현장 설치 전에 특정 작동 조건에 어떻게 견딜 수 있는지 확인할 수 있습니다. 씰 제조 설계 역량과 씰 표면 소재 기술은 공정 적용 분야에 맞춰 일대일 맞춤 설계가 가능할 정도로 발전했습니다.
오늘날의 컴퓨터 모델링 프로그램과 기술은 3D 설계 검토, 유한요소해석(FEA), 전산유체역학(CFD), 강체 해석, 열화상 진단 프로그램을 활용할 수 있게 해 주는데, 이러한 프로그램들은 과거에는 쉽게 이용할 수 없었거나 초기 2D 설계에서는 자주 사용하기에는 비용이 너무 많이 들었습니다. 이러한 모델링 기술의 발전은 기계적 씰의 설계 신뢰성을 더욱 향상시켰습니다.
이러한 프로그램과 기술은 훨씬 더 견고한 부품을 갖춘 표준 카트리지 씰 설계로 이어졌습니다. 여기에는 공정 유체에서 스프링과 동적 O-링을 제거하고 유연한 스테이터 기술을 설계의 핵심 요소로 삼는 것이 포함되었습니다.
맞춤형 디자인 테스트 능력
표준 카트리지 씰의 도입은 견고성과 설치 용이성을 통해 씰링 시스템의 신뢰성 향상에 크게 기여했습니다. 이러한 견고성 덕분에 더욱 다양한 적용 조건에서 안정적인 성능을 발휘할 수 있습니다.
또한, 맞춤형 씰링 시스템의 설계 및 제작 속도가 더욱 빨라짐에 따라 다양한 펌프 부하 요구 사항에 맞춰 "미세 조정"이 가능해졌습니다. 씰 자체의 변경이나 배관 계획과 같은 보조 시스템 구성 요소를 통해 더욱 쉽게 맞춤 설계가 가능합니다. 다양한 작동 조건에서 지지 시스템이나 배관 계획을 통해 씰 환경을 제어하는 능력은 씰 성능과 신뢰성에 가장 중요합니다.
더욱 맞춤 설계된 펌프와 그에 상응하는 맞춤형 기계식 씰이 자연스럽게 발전했습니다. 오늘날 기계식 씰은 모든 유형의 공정 조건이나 펌프 특성에 맞게 신속하게 설계 및 테스트할 수 있습니다. 씰 표면, 씰 챔버의 치수 매개변수, 그리고 씰이 씰 챔버에 장착되는 방식까지 다양한 용도에 맞게 맞춤 설계 및 제작할 수 있습니다. 미국석유협회(API) 표준 682와 같은 표준의 개정 또한 씰 설계, 재료 및 기능 검증 요건을 충족함으로써 씰 신뢰성을 더욱 향상시켰습니다.
맞춤형
씰 업계는 씰 기술의 범용화와 매일 씨름하고 있습니다. 너무 많은 구매자가 "씰은 씰일 뿐"이라고 생각합니다. 표준 펌프는 종종 동일한 기본 씰을 사용할 수 있습니다. 그러나 특정 공정 조건에 설치 및 적용되는 경우, 해당 특정 작동 조건 및 화학 공정에서 필요한 신뢰성을 확보하기 위해 씰 시스템에 일종의 맞춤 설계가 적용되는 경우가 많습니다.
동일한 표준 카트리지 설계를 사용하더라도 재료 구성 요소 선택부터 배관 설계까지 광범위한 맞춤 설계가 가능합니다. 씰 제조업체가 씰 시스템 구성 요소 선택에 대한 지침을 제공하는 것은 필요한 성능과 전반적인 신뢰성을 달성하는 데 매우 중요합니다. 이러한 맞춤 설계를 통해 기계적 씰의 MTBR(평균 수명)을 24개월이 아닌 최대 30개월에서 60개월까지 연장할 수 있습니다.
이러한 접근 방식을 통해 최종 사용자는 특정 용도, 형태 및 기능에 맞게 설계된 밀봉 시스템을 확보할 수 있습니다. 이러한 기능을 통해 최종 사용자는 펌프 설치 전에 펌프 작동에 대한 필요한 지식을 얻을 수 있습니다. 펌프의 작동 방식이나 해당 용도에 적합한지 여부에 대해 더 이상 추측할 필요가 없습니다.
신뢰할 수 있는 디자인
대부분의 공정 운영자는 동일한 기능을 수행하지만, 그 적용 분야는 서로 다릅니다. 공정은 서로 다른 속도, 온도, 점도에서 실행되며, 운영 절차와 펌프 구성도 서로 다릅니다.
수년에 걸쳐 기계적 씰 산업은 다양한 작동 조건에 대한 씰의 민감도를 낮추고 신뢰성을 향상시키는 중요한 혁신을 도입해 왔습니다. 즉, 최종 사용자에게 진동, 온도, 베어링 및 모터 부하에 대한 경고를 제공하는 모니터링 계측기가 없더라도 오늘날의 씰은 대부분의 경우 여전히 주요 기능을 수행할 수 있습니다.
결론
신뢰성 엔지니어링, 소재 개선, 컴퓨터 지원 설계, 그리고 첨단 제조 기술을 통해 기계적 밀봉은 그 가치와 신뢰성을 꾸준히 입증해 왔습니다. 배출 및 격리 관리, 안전 및 노출 한계의 변화에도 불구하고, 밀봉은 까다로운 요구 사항을 충족해 왔습니다. 이것이 기계적 밀봉이 공정 산업에서 여전히 선호되는 이유입니다.
게시 시간: 2022년 6월 30일