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る人は多くありません。
間違った種類の液体を使用すると、 シール不良パフォーマンスが低下し、ダウンタイムのコストが増加します。
この記事では、バッファ流体とバリア流体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
バッファ流体は、デュアルメカニカルシールにおいてシール面の潤滑と冷却を行うために使用される液体です。デュアルシール構成において、バッファ流体はプロセス流体よりも低く、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、プロセス流体が周囲環境に漏洩するのを防ぎます。
バリア液とは
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流を作り出します。 シール室この正圧により、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。
バッファ液とバリア液の主な違い
圧力
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。この正圧差により、プロセス流体がバッファ流体システムに入るのを防ぎます。
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遮断する物理的なバリアが機能します。
目的
バッファー液は潤滑と冷却の役割を果たす。 メカニカルシール 面、拡張 アザラシの寿命 信頼性と信頼性を向上させます。また、プロセス流体の結晶化やコーキングを防止します。 シール面.
バリア流体はさらに一歩進んで、プロセス流体を環境から完全に遮断します。バリア流体は液体シールを形成し、プロセス流体と大気の接触を防ぎます。
Application
バッファ流体システムは、シール面からのプロセス流体の適度な漏れが許容される用途で一般的に使用されます。非危険物質のプロセス流体や、シールからのある程度の排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求められ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想定され、適切に管理されます。プロセスに漏れたバッファ流体は、外部リザーバーからの補給流体によって補填されます。
バリア流体システムは、プロセス流体の大気への漏洩を防止するように設計されています。バリア流体の高圧により、漏洩はバリア流体からプロセス流体へ、逆方向には発生しません。これにより、危険な流体を確実に封じ込めます。
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用途において、最もシンプルで経済的な選択肢です。優れた熱伝達特性を備えていますが、場合によってはシール面の腐食を引き起こす可能性があります。
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、普通の水に比べて耐腐食性が向上し、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、灯油や軽油といった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に優れていますが、可燃性に関する懸念が生じる場合があります。
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用途に使用できます。これらは耐燃性と熱伝導性に優れていますが、特定の物質との相性に問題が生じる場合があります。 シール材.
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から、広く使用されています。幅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。
伝熱流体
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。
緩衝液およびバリア液の特性
- 安全性: 液体は、漏洩または流出の際に人および環境へのリスクを最小限に抑えるため、無毒かつ無害である必要があります。また、引火点および自然発火温度が高い必要があります。
- 不燃性可燃性プロセス流体や高温を伴う用途では、火災や爆発を防ぐため、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、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適切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させる熱伝達媒体として機能します。効果的に熱を除去し、シールへの熱損傷を防ぐために、バッファ／バリア流体は高い比熱容量と熱伝導率を持つ必要があります。
- 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、広範囲の動作温度および圧力においてその特性を維持する必要があります。長期的な性能を確保し、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、スラッジ生成に対する耐性が必要です。
- 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ぐため、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。気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にかかる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確保するために、より比重の高い流体が必要になることもあります。
- 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しながら、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高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
- 52計画このプランでは、外部リザーバーを用いてシールキャビティにバッファ流体を供給します。リザーバーの圧力はプロセス圧力よりも低く維持されるため、漏れた流体はリザーバーに戻ります。流体温度を制御するために、冷却コイルまたは熱交換器が使用される場合もあります。
- プラン53Aこの方式では、加圧されたバリア流体が外部リザーバー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。 ポンピングリング または循環装置を使用してバリア液を循環させます。
- 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、熱膨張または収縮を補正します。
- 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採用しています。ピストンアキュムレータは正圧差を生み出し、バリア液の圧力を一定に保つのに役立ちます。
- 54計画このプランでは、外部供給源から加圧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によってシールキャビティ内を連続的に循環します。温度制御のために熱交換器が組み込まれる場合もあります。
