원심펌프의 누설현상을 이해하기 위해서는 먼저 원심펌프의 기본적인 작동 원리를 이해하는 것이 중요합니다.흐름이 펌프의 임펠러 눈을 통해 임펠러 베인 위로 유입됨에 따라 유체의 압력과 속도는 낮아집니다.흐름이 볼류트를 통과하면 압력이 증가하고 속도가 증가합니다.그런 다음 흐름은 배출구를 통해 빠져나가는데, 이 지점에서 압력은 높지만 속도는 느려집니다.펌프로 들어가는 흐름은 펌프 밖으로 나가야 합니다.펌프는 수두(또는 압력)를 전달하는데, 이는 펌프 유체의 에너지를 증가시킨다는 의미입니다.
커플링, 유압, 정적 조인트 및 베어링과 같은 원심 펌프의 특정 구성 요소 고장으로 인해 전체 시스템이 고장나지만, 모든 펌프 고장의 약 69%는 밀봉 장치 오작동으로 인해 발생합니다.
기계적 씰의 필요성
메카니컬 씰은 회전 샤프트와 액체 또는 가스가 채워진 용기 사이의 누출을 제어하는 데 사용되는 장치입니다.주요 임무는 누출을 제어하는 것입니다.모든 씰은 누출됩니다. 전체 기계적 씰 표면에 유체 필름을 유지하려면 누출이 필요합니다.대기측으로 나오는 누출은 상당히 낮습니다.예를 들어, 탄화수소의 누출은 VOC 측정기로 부품/백만 단위로 측정됩니다.
기계식 씰이 개발되기 전에 엔지니어는 일반적으로 기계식 패킹으로 펌프를 밀봉했습니다.일반적으로 흑연과 같은 윤활제를 함침시킨 섬유질 재료인 기계식 패킹을 여러 부분으로 잘라서 "스터핑 박스"라고 부르는 곳에 채워 넣었습니다.그런 다음 패킹 글랜드가
모든 것을 정리하기 위해 뒷면.패킹이 샤프트와 직접 접촉하기 때문에 윤활이 필요하지만 그래도 마력이 약해집니다.
일반적으로 "랜턴 링"을 사용하면 세척수를 패킹에 적용할 수 있습니다.샤프트를 윤활하고 냉각시키는 데 필요한 물은 공정이나 대기 중으로 누출됩니다.애플리케이션에 따라 다음을 수행해야 할 수도 있습니다.
· 오염을 방지하기 위해 세척수를 공정에서 멀리 두십시오.
· OSHA 문제이자 관리 문제인 플러시 물이 바닥에 모이는 것을 방지합니다(과잉 스프레이).
· 오일을 오염시키고 결국 베어링 고장을 초래할 수 있는 플러시 물로부터 베어링 박스를 보호합니다.
모든 펌프와 마찬가지로 펌프를 테스트하여 작동에 필요한 연간 비용을 알아보고 싶을 것입니다.패킹 펌프는 설치 및 유지 관리 비용이 저렴할 수 있지만 분당 또는 연간 소비하는 물의 양을 계산하면 그 비용에 놀랄 수 있습니다.기계식 씰 펌프를 사용하면 잠재적으로 연간 비용을 많이 절약할 수 있습니다.
기계식 씰의 일반적인 형상을 고려할 때 개스킷이나 O-링이 있는 곳이면 어디든 잠재적인 누출 지점이 발생합니다.
· 기계적 밀봉이 움직일 때 침식되거나 마모되거나 마모된 동적 O-링(또는 개스킷).
· 기계적 씰 사이에 먼지나 오염이 있습니다.
· 기계적 밀봉 내에서 설계를 벗어난 작동.
밀봉 장치 고장의 5가지 유형
원심 펌프에 제어할 수 없는 누출이 있는 경우 모든 잠재적 원인을 철저하게 검사하여 수리가 필요한지 아니면 새로 설치해야 하는지 결정해야 합니다.
1. 운영상의 실패
최고 효율성 지점 무시: 성능 곡선의 최고 효율성 지점(BEP)에서 펌프를 작동하고 있습니까?각 펌프는 다음과 같이 설계되었습니다.
특정 효율성 포인트.해당 영역 외부에서 펌프를 작동하면 시스템 고장을 일으키는 흐름 문제가 발생합니다.
불충분한 순 포지티브 흡입 수두(NPSH): 펌프에 대한 흡입 수두가 충분하지 않으면 회전하는 어셈블리가 불안정해지고 캐비테이션이 발생하며 씰이 파손될 수 있습니다.
정방향 작동: 제어 밸브를 너무 낮게 설정하여 펌프를 조절할 수 없으면 흐름이 질식될 수 있습니다.흐름이 막히면 펌프 내에서 재순환이 발생하여 열이 발생하고 씰 고장이 촉진됩니다.
공회전 및 씰의 부적절한 환기: 수직 펌프는 기계적 씰이 상단에 위치하므로 가장 취약합니다.환기가 제대로 이루어지지 않으면 공기가 씰 주위에 갇혀 스터핑 박스를 비울 수 없게 됩니다.이 상태에서 펌프가 계속 작동하면 Mechanical Seal이 곧 작동하지 않게 됩니다.
낮은 증기마진: 이는 점멸하는 유체입니다.뜨거운 탄화수소는 대기 조건에 노출되면 번쩍입니다.유체 필름이 메카니컬 씰을 통과할 때 대기 측에서 플래시가 발생하여 고장이 발생할 수 있습니다.이러한 실패는 보일러 공급 시스템(250~280°F의 뜨거운 물이 씰 표면 전체에 걸쳐 압력 강하로 플래시되는 경우)에서 자주 발생합니다.
2. 기계적 고장
샤프트 정렬 불량, 커플링 불균형 및 임펠러 불균형은 모두 기계적 씰 고장의 원인이 될 수 있습니다.또한, 펌프를 설치한 후 배관이 잘못 정렬되어 있으면 펌프에 많은 부담이 가해지게 됩니다.또한 나쁜 기반도 피해야 합니다. 기반이 안전한가요?제대로 깔려 있나요?발이 부드러워요?볼트로 제대로 고정되어 있나요?그리고 마지막으로 베어링을 확인해 보세요.베어링의 공차가 얇아지면 샤프트가 움직여 펌프에 진동이 발생합니다.
3. 씰 부품 고장
좋은 마찰공학(마찰 연구) 쌍이 있습니까?올바른 직면 조합을 선택했습니까?씰 표면 재질의 품질은 어떻습니까?귀하의 재료가 귀하의 특정 용도에 적합합니까?화학적 및 열 공격에 대비한 개스킷, O-링 등 적절한 2차 씰을 선택했습니까?스프링이 막히거나 벨로우즈가 부식되어서는 안 됩니다.마지막으로, 압력이나 열로 인해 표면이 왜곡되지 않도록 주의하십시오. 큰 압력을 가하면 기계적 밀봉이 실제로 휘어지고 기울어진 프로파일로 인해 누출이 발생할 수 있기 때문입니다.
4. 시스템 설계 실패
충분한 냉각과 함께 적절한 씰 플러시 배열이 필요합니다.이중 시스템에는 차단 유체가 있습니다.보조 씰 포트는 올바른 장비와 배관을 사용하여 올바른 위치에 있어야 합니다.흡입 시 직선 파이프의 길이를 고려해야 합니다. 종종 포장된 스키드로 제공되는 일부 오래된 펌프 시스템에는 흐름이 임펠러 눈으로 들어가기 직전에 흡입 시 90° 엘보우가 포함되어 있습니다.엘보는 회전하는 어셈블리에 불안정성을 초래하는 난류를 유발합니다.모든 흡입/배출 및 바이패스 배관도 올바르게 설계해야 합니다. 특히 일부 파이프가 수년에 걸쳐 어느 시점에서 수리된 경우에는 더욱 그렇습니다.
5. 그 밖의 모든 것
기타 기타 요인은 전체 실패의 약 8%만을 차지합니다.예를 들어, 기계적 밀봉에 허용 가능한 작동 환경을 제공하기 위해 보조 시스템이 필요한 경우가 있습니다.이중 시스템을 참조하려면 오염이나 공정 유체가 환경으로 유출되는 것을 방지하는 장벽 역할을 하는 보조 유체가 필요합니다.그러나 대부분의 사용자는 처음 네 가지 범주 중 하나를 해결하면 필요한 솔루션을 얻을 수 있습니다.
결론
기계적 밀봉은 회전 장비 신뢰성의 주요 요소입니다.이는 시스템의 누출 및 오류에 대한 책임이 있지만 결국 심각한 피해를 초래할 수 있는 문제를 나타냅니다.씰 신뢰성은 씰 설계와 작동 환경에 따라 크게 영향을 받습니다.
작성자: Cummins-Wagner Co.,Inc의 기계 엔지니어 Frank Rotello
게시 시간: 2022년 1월 4일