ポンプシールの故障の一般的な原因

ポンプ シール不良 工業用ポンプシステムにおいて最も頻繁に発生する問題の一つであり、高額なダウンタイムと修理費用を伴います。シールの不具合の原因を理解することで、こうした問題を予防し、機器のスムーズな稼働を維持することができます。

機械的な原因

シール故障全体の約40%は機械的な問題によるものです。これらの問題は、通常、不適切な設置や機器の摩耗に起因します。

位置ずれと取り付けエラー

シャフトのずれにより15-20%の メカニカルシール ポンプの故障。ポンプシャフトがモーターシャフトと正しく位置合わせされていない場合、不均一な回転が発生します。 シールへの圧力 顔。

このずれにより、シールは回転するたびにたわむことになります。時間が経つにつれて、この継続的なたわみによってシール材が劣化し、漏れが発生します。

設置ミスも同様に損害を与えます。よくあるミスとしては、不適切な工具の使用、設置時に不均一な圧力をかけること、または汚れを付着させることなどが挙げられます。 シール面 指の汚れや油で汚れがつきます。

摩耗したベアリング/シャフトと振動

摩耗したベアリングはシャフトの過度の動きを引き起こし、500～1000時間の運転でシールが損傷します。ベアリングが摩耗すると、シャフトはスムーズに回転せず、ぐらつきが生じます。

この揺れによりシール面間に隙間が生じ、そこから流体が漏れ出し、汚染物質がシール領域に侵入することになります。

毎秒0.3インチを超える振動レベルは、通常、ベアリングに問題があることを示しています。定期的な振動監視により、シールが破損する前にこれらの問題を検出できます。

熱機械的応力（ヒートチェック）

ヒートチェックは、シール面に小さな亀裂として現れ、蜘蛛の巣のような模様になります。これは、シール面が50°F以上の急激な温度変化にさらされたときに発生します。

温度変化による絶え間ない膨張と収縮は、応力亀裂を引き起こします。この亀裂は熱サイクルごとに大きくなり、最終的にはシールが完全に機能しなくなります。

運用上の原因

ポンプの運転方法は直接影響します アザラシの寿命操作ミスにより、新しいシールが数分で破損したり、数か月かけてゆっくりと損傷したりする可能性があります。

空運転/潤滑油の損失

ポンプを空運転すると、メカニカルシールは30秒以内に破損します。シール面同士が直接接触しないようにするには、シール面の間に薄い液体の膜が必要です。

この液体膜がなければ、面同士が擦れ合い、極度の熱が発生します。数秒で1000°F（約480℃）に達し、表面が溶けたり割れたりすることがあります。 シール材.

潤滑油の喪失は、タンクが空になったときや、吸入ラインにベーパーロックが発生したときによく発生します。低レベルスイッチを設置し、適切な換気を行うことで、空運転のほとんどの事故を防ぐことができます。

キャビテーションと蒸発

キャビテーションは、ポンプの吸入圧力が液体の蒸気圧を下回ったときに発生します。これにより微小な気泡が発生し、シール面付近で激しく崩壊します。

気泡が一つ一つ崩壊するたびに、微細なハンマー打撃が発生します。毎秒数千回のこの衝撃が、シール面の材料をサンドブラストのように侵食します。

蒸発は、シール界面で液体が蒸気に変化することで発生します。この蒸気は適切な潤滑を妨げ、前述の空運転による損傷と同じ問題を引き起こします。

圧力スパイクと油圧ショック

通常の動作圧力の150%を超える圧力スパイクは、シールを瞬時に損傷させる可能性があります。このような圧力スパイクは、バルブが急速に閉じる場合や、吐出バルブが閉じている状態でポンプが起動する場合によく発生します。

油圧ショック（ウォーターハンマー）は圧力波を発生させ、シール面に激突させます。一度の強い衝撃でシール面に亀裂が生じたり、エラストマーが破裂したりする可能性があります。

圧力リリーフバルブを設置し、ソフトスタートモーターを使用することで、こうした損傷を引き起こす圧力事象を軽減できます。また、適切なバルブ操作手順を実施することで、ほとんどの油圧ショック事故を防止できます。

設計限界外での運転

すべてのメカニカルシールには、圧力、温度、速度の制限があります。これらの制限を超えて使用すると、シールの寿命が大幅に短くなります。

150psi定格のシールを200psiで運転すると、寿命は75%短くなります。同様に、温度制限をわずか25°F（約11℃）超えるだけで、シール寿命は半分に縮む可能性があります。

動作条件がシールの設計仕様と一致していることを必ず確認してください。プロセス条件が変化すると、シールの材質や設計を変更する必要がある場合があります。

環境要因

ポンプ周囲の環境は、ポンプの操作方法と同様にシール性能に大きな影響を与えます。外的要因によってシール材が損傷したり、適切な動作が妨げられたりする可能性があります。

固形物汚染

わずか10ミクロンの固体粒子でもシール面を損傷する可能性があります。これらの粒子はシール面の間に入り込み、研磨剤のような働きをします。

砂や砂利の混じった流体は明らかに問題です。しかし、一見きれいな流体であっても、配管のスケール、錆、あるいはプロセス汚染などによる有害な粒子が含まれている可能性があります。

適切なろ過装置を設置すると、ほとんどの有害な粒子が除去されます。 フラッシュシステム 継続的に シールを清掃する エリアは汚染されたサービスにおけるシール寿命も延長します。

腐食性/化学攻撃

化学的な攻撃はシール材を分子レベルで分解します。不適切な化学物質と不適切な材料を混ぜると、数年ではなく数時間で破損する可能性があります。

エラストマーは、適合しない化学物質にさらされると、膨張、硬化、または溶解します。金属部品は、腐食が発生すると、穴が開き、ひび割れ、または侵食されます。

シール材を選定する前に、必ず化学的適合性を確認してください。ご不明な場合は、適合性チャートを参照するか、浸漬試験を実施してください。

極端な気温

-20°F（-20°F）以下の温度ではエラストマーは脆くなり、ひび割れが発生しやすくなります。一方、400°F（400°F）を超える温度では、ほとんどのシール材が劣化します。

急激な温度変化は、一定の極端な温度変化よりも大きな損傷を引き起こします。100°F（約38℃）の温度変化は、熱衝撃によって硬いシール面に亀裂が生じる可能性があります。

温度に適した材料を使用し、急激な温度変化を避けることで、ほとんどの熱的故障を予防できます。極端な温度環境では、熱交換器や冷却フラッシュシステムが役立ちます。

外部振動と衝撃

近くの機器は、配管や基礎を通してポンプに振動を伝える可能性があります。この外部振動は、既存の設備に悪影響を与えます。 ポンプの振動.

建設作業、フォークリフトの通行、その他のポンプの稼働などにより、衝撃荷重が発生する可能性があります。これらの突然の衝撃により、ジャーシールの面が瞬間的に開き、漏れや汚染が発生します。

適切な基礎設計と防振対策は、外部振動の影響を軽減します。配管内のフレキシブルコネクタも、ポンプを外部振動源から遮断するのに役立ちます。

物質関連の原因

最適なシール設計であっても、不適切な材料を使用すれば効果を発揮しません。材料の選択は、耐薬品性から耐摩耗性まで、シール性能のあらゆる側面に影響を及ぼします。

材料の非互換性

適合しない材料を使用すると、早期のシール不良が発生する可能性が高くなります。各シール材料には、特定の化学的および温度的制限があります。

例えば、ブナNゴムは石油系油の中で膨張して軟化します。バイトンは蒸気中で分解します。カーボングラファイトは強力な酸化剤に耐えられません。

シール材は必ず使用条件に合わせて選定してください。材質選定の際は、温度、圧力、化学組成、pH値を考慮してください。

摩耗と侵食

摩耗は、固体粒子が直接接触することでシール面を摩耗させることで発生します。小麦粉や砂糖のような柔らかい粒子であっても、時間の経過とともに摩耗を引き起こす可能性があります。

エロージョンは、高速流によってシール材が押し流されるときに発生します。これは特にスラリーや高速ポンプで問題となります。

シリコンカーバイドなどの硬質面材は、軟質面材よりも耐摩耗性に優れています。また、特殊な面設計により、流れの方向を変えて侵食を最小限に抑えることもできます。

圧力下での押し出し

高圧によりソフト シール部品 隙間に押し出されます。この押し出しにより、Oリング、ガスケット、その他のエラストマー部品が損傷します。

圧力サイクルは押し出しを悪化させます。圧力が急上昇するたびに材料が隙間に押し込まれ、破片が出てきます。

バックアップリングを使用し、適切なデュロメータ材質を選択することで、ほとんどの押し出し問題を回避できます。クリアランスを最小限に抑えることで、押し出しリスクも軽減されます。

圧縮永久歪みと硬化

圧縮永久歪み エラストマーが継続的な圧縮によって永久変形を起こした場合に発生します。材料は元の状態に戻り、適切に密閉する能力を失います。

熱や化学物質への曝露は圧縮永久歪みを加速させます。本来何年も持つはずのOリングが、過酷な条件下では数ヶ月で故障してしまう可能性があります。

圧縮永久歪みが発生する前に定期的にシールを交換することで、予期せぬ故障を防止できます。高品質のエラストマーを選択することで、耐用年数も延長されます。

疲労と材料の摩耗

すべてのシール材は時間の経過とともに疲労します。継続的な圧力変化、温度サイクル、そして機械的ストレスによって、材料は徐々に弱くなります。

通常の摩耗は、シール面からゆっくりと材料を削り取ります。この摩耗は、条件が理想的でない場合やメンテナンスが怠られると加速します。