バッファー液とバリア液の違いは何ですか

バッファ液とバリア液は、メカニカルシールで使用される 2 つの重要なコンポーネントですが、それらの主な違いを理解していない人が多くいます。

間違った種類の流体を使用すると、シールが破損し、パフォーマンスが低下し、ダウンタイムが発生してコストがかかる可能性があります。

この記事では、バッファ液とバリア液とは何かを詳しく説明し、圧力や用途などの分野における主な違いを強調し、使用されるさまざまな種類の流体を取り上げ、選択する際に注目すべき重要な特性について説明します。

バッファー液とは

バッファ液は二重に使用される液体である メカニカルシール シール面に潤滑と冷却を提供します。デュアルシール構成では、バッファ流体はプロセス流体よりも低い圧力で、大気圧よりも高い圧力に維持されます。この流体はプロセス流体と大気の間のバリアとして機能し、プロセス流体が環境に漏れるのを防ぎます。

バリア液とは何か

バリア液は、単一または ダブルメカニカルシール プロセス流体と大気を完全に分離します。バリア流体はプロセス流体よりも高い圧力に維持され、プロセス流体への正の流れを作り出します。 密閉室この正圧により、漏れが発生した場合でも、プロセス流体が環境に漏れるのではなく、バリア流体からプロセスに漏れることになります。

バッファー液とバリア液の主な違い

プレッシャー

バッファ流体の圧力は、通常、シール チャンバーの圧力よりわずかに高いレベルに維持されます。この正の圧力差により、プロセス流体がバッファ流体システムに侵入するのを防ぎます。

バリア流体の圧力はシール チャンバーの圧力よりも大幅に高く保たれ、通常は 1.4 ～ 2.8 bar (20 ～ 40 psi) 高くなります。バリア流体の高圧により、プロセス流体を大気から完全に隔離する物理的なバリアが提供されます。

目的

バッファ液は、メカニカルシール面に潤滑と冷却を提供し、シールの寿命と信頼性を延ばします。また、シール面におけるプロセス流体の結晶化やコーキングを防止します。

バリア流体は、プロセス流体を環境から完全に隔離することでさらに一歩進んでいます。バリア流体は液体シールを作成し、プロセス流体と大気との接触を防ぎます。

応用

バッファ流体システムは、シール面からの適度な量のプロセス流体の漏れが許容される用途で一般的に使用されます。このシステムは、無害なプロセス流体や、シールからのある程度の放出が許容される状況に適しています。

バリア流体システムは、石油・ガス、石油化学、製薬などの業界で使用されており、攻撃的な化学物質を扱うその他の業界では、最大限の安全性と規制遵守を確保するためにバリア流体の使用が必要になることがよくあります。

漏れ

バッファ流体システムでは、シール面からの少量の漏れが予測され、管理されます。プロセスに漏れるバッファ流体は、外部リザーバからの補給ストリームによって補われます。

バリア流体システムは、プロセス流体が大気中に漏れるのを防ぐように設計されています。バリア流体の高圧により、漏れはバリア流体からプロセスに発生するようになり、その逆は起こりません。これにより、危険な流体を確実に封じ込めることができます。

緩衝液とバリア液の種類

水

水は、中程度の温度要件を持つ非腐食性の用途では最もシンプルで経済的な選択肢です。熱伝達特性は優れていますが、 シール面 場合によっては腐食が発生します。

グリコール溶液

エチレングリコールやプロピレングリコールなどのグリコールベースの流体を水と混合すると、普通の水に比べて腐食保護性が向上し、動作温度範囲が広がります。

灯油とディーゼル燃料

炭化水素処理業界では、灯油やディーゼルなどの軽質炭化水素が使用されることがあります。これらはプロセス流体との適合性が良好ですが、可燃性の問題が生じる可能性があります。

アルコール

エタノールやメタノールなどの低分子量アルコールは、低温サービスで使用できます。これらは優れた耐燃性と熱伝達性を備えていますが、特定のシール材料との適合性に問題が生じる場合があります。

石油系オイル

鉱物油は、優れた潤滑性と多くのエラストマーシール材との適合性を備えているため、一般的に使用されています。鉱物油は、広い動作温度範囲に適しています。

合成油

高温用途や酸化安定性の向上には、ポリアルファオレフィン (PAO)、ポリグリコール、パーフルオロポリエーテル (PFPE) などの合成潤滑剤が使用されます。

熱伝達流体

高温サービスでは、シール面からの効率的な冷却と放熱を実現するために、芳香族化合物やシリコンベースの流体などの熱伝達流体が必要になる場合があります。

緩衝液とバリア液の特性

• 安全性: 液体は、漏れや流出の際に人や環境へのリスクを最小限に抑えるために、無毒で無害なものでなければなりません。引火点と自然発火温度が高くなければなりません。
• 不燃性: 可燃性のプロセス流体または高温を伴う用途の場合、火災や爆発を防ぐために、バッファ/バリア流体は不燃性でなければなりません。このような場合には、特定の合成油などの引火点の高い流体が適しています。
• 潤滑性: 過度の摩耗、摩擦、発熱を防ぐために、流体はメカニカルシール面に十分な潤滑を提供する必要があります。
• 熱伝達: 一部の用途では、バッファ/バリア流体はシール面から熱を放散する熱伝達媒体として機能します。流体は、熱を効果的に除去し、シールへの熱損傷を防ぐために、高い比熱容量と熱伝導率を備えている必要があります。
• 互換性: 流体は、劣化、腐食、または有害な化学反応を防ぐために、メカニカルシール材料、プロセス流体、およびその他のシステムコンポーネントと互換性がある必要があります。
• 安定性: バッファ/バリア流体は、広範囲の動作温度と圧力にわたってその特性を維持する必要があります。長期的なパフォーマンスを確保し、頻繁な流体交換の必要性を最小限に抑えるために、劣化、酸化、スラッジ形成に耐える必要があります。
• ガス溶解度が低い: ガスや揮発性液体を扱うシステムでは、気泡や泡沫の発生を防止するために、バッファ/バリア流体のガス溶解度を低くする必要があります。泡や泡沫はシール界面を破壊し、漏れの原因となります。
• 比重: 流体の比重は、配管システムの設計およびメカニカルシール全体で必要な圧力差に適合している必要があります。場合によっては、必要な圧力ヘッドを提供するために、より高い比重を持つ流体が必要になることがあります。
• 費用対効果: バッファ/バリア流体は、必要な性能要件を満たすと同時に、初期価格、消費率、メンテナンスコストの面でもコスト効率が良くなければなりません。

バッファおよびバリア流体システムの配管計画

• プラン52: このプランでは、外部リザーバーを使用して、シール キャビティにバッファー流体を供給します。リザーバーはプロセス圧力よりも低い圧力に維持され、漏れた流体がリザーバーに戻ります。冷却コイルまたは熱交換器を使用して流体の温度を制御できます。
• プラン53Aこのプランでは、加圧されたバリア流体が外部リザーバからシールキャビティに供給されます。バリア流体の圧力はプロセス圧力よりも高く維持され、プロセス流体がシールキャビティに侵入するのを防ぎます。バリア流体を循環させるために、ポンプリングまたは循環装置が使用されます。
• プラン53B: プラン 53A と同様に、このプランでは加圧バリア液を使用しますが、外部リザーバーの代わりにブラダー アキュムレーターを使用します。アキュムレーターはバリア液の圧力を維持し、熱膨張や収縮を補正します。
• プラン53Cこのプランはプラン 53A のバリエーションで、ブラダー アキュムレータの代わりにピストン アキュムレータを組み込んでいます。ピストン アキュムレータは正の圧力差を提供し、バリア液の圧力を一定に保つのに役立ちます。
• プラン54このプランでは、外部ソースを使用して、加圧されたバリア流体をシール キャビティに供給します。バリア流体はプロセス圧力よりも高い圧力に維持され、ポンプ リングまたは循環装置を使用してシール キャビティ内を継続的に循環します。温度制御のために熱交換器が含まれる場合があります。