メカニカルシールはどれくらいの期間乾燥運転できますか

メカニカル シールは、ポンプなどの回転機器の流体漏れを防ぐために設計された精密部品です。メカニカル シールが適切に機能するには潤滑油の薄い膜が必要ですが、この流体膜がないとシールが「空」の状態になる場合があります。一般的に、ほとんどのメカニカル シールは、数秒から数分の空運転に耐えられるだけで、その後は重大な損傷が発生します。

ドライラン時間に影響する要因

シールのデザインと材質

デザインと素材は メカニカルシール ドライ運転時の損傷リスクは、シールの性能に大きな影響を与えます。シリコンカーバイドのような硬くて耐摩耗性に優れた材料で作られたシールは、カーボングラファイトのような軟質材料に比べて、より長時間のドライ運転に耐えることができます。バランス比や面の平坦度といったシール面の形状も、ドライ運転性能に影響を与えます。

操作条件

シャフト速度、圧力、温度などの要因は、シールが潤滑なしでどれだけ長く耐えられるかに影響します。速度が速いほど熱と摩耗が大きくなり、ドライラン時間が短くなります。圧力が上昇すると、 シール面 より密着し、摩擦と熱の蓄積が大きくなり、高温や低温などの極端な温度によって劣化する可能性があります。 シール材 乾燥運転時はより速くなります。

流体特性

密封される流体は、ドライ ランの耐久性を決定する役割を果たします。低粘度の流体は、高粘度の流体よりも潤滑と冷却効果が低くなります。流体内の研磨粒子や腐食性化学物質は、ドライ ランのシール面の摩耗と損傷を加速します。境界潤滑特性に優れた流体は、シールがドライ ランに耐える時間を延長できます。

シール面のたわみ

空運転はシール面の熱変形と不均一な摩耗を引き起こします。これにより面のたわみが生じ、面が平坦で平行ではなくなります。過度のたわみはシール面の開きを引き起こし、漏れの原因となります。たわみの量と速度は、シール面の材質、バランス比、圧力速度（PV値）などの要因によって異なります。たわみを最小限に抑える面を持つシールは、 密閉を維持する 乾燥運転時の効果が長持ちします。

ドライランニングの結果

• シール面の急速な摩耗: 適切な潤滑が行われないと、シール面の摩耗が加速し、漏れが増加し、シール寿命が短くなります。
• 熱による損傷: 摩擦によって発生した熱により、シール面、二次シール (O リング)、およびその他のコンポーネントに熱損傷が発生し、早期故障につながる可能性があります。
• Oリングの損傷: 過熱すると、O リングが硬化したり、弾力性が失われたり、さらには溶けたりして、プロセス流体を封じ込めるシール機能が損なわれる可能性があります。
• 機器の損傷: 長時間の空運転は、シャフトの傷、ベアリングの故障、ポンプのキャビテーションなど、機器自体に損傷を与える可能性があります。
• メンテナンスの増加: 空運転によるシールの早期故障は、シールの交換頻度の増加とメンテナンスコストの増加につながります。
• キャビテーション: ポンプでは、空運転によりキャビテーションが発生する可能性があります。キャビテーションは、流体が蒸発して泡を形成し、それが崩壊して衝撃波が発生し、ポンプの部品が損傷する可能性があります。

空運転の防止

• 適切な潤滑: シール面に清潔な潤滑液が十分に供給されるようにします。これには、シール配管プランの適切なサイズ設定とメンテナンスが含まれます。
• シールサポートシステム: API Plan 53Bのようなシールサポートシステムの使用（バリア流体は ポンピングリング) またはプラン 54 (外部バリア流体システム) は、面間の流体膜を維持するために追加の潤滑と冷却を提供します。
• 監視とアラーム: 異常を監視するためのセンサーとアラームを設置する 密閉室 圧力、温度、振動により、空運転につながる可能性のある設計外の動作を早期に検出できます。
• 適切な設置： 注意深い シールの取り付け メーカーの指示と業界のベストプラクティスに従うことで、シールの最適な性能と寿命を確保できます。位置ずれ、スプリング圧縮の不適切な設定、不適切な配管は、いずれもシールの早期破損や空運転の原因となります。
• 最高効率点（BEP）での運用: 機器を BEP またはその近くで稼働させると、シールにかかる負荷と振動が軽減され、全体的な寿命と空運転の耐久性が延びます。特に曲線の低流量側では、BEP から離れた場所での稼働は避けてください。
• 負圧の維持: 可能な限りプロセス条件を調整して、より低い シール内の圧力 吸入室と比較して、流体が乾燥運転中にシール面から少し離れるのではなくシール面に向かって流れるようにします。
• 化学的適合性を考慮する: 化学的に適合し、シールされた流体と反応しないシール面材料を選択します。一部の材料の組み合わせは、乾燥時に摩擦化学反応を起こし、面を急速に劣化させる可能性があります。
• 定期メンテナンス: 定期的な点検、清掃、交換 シール部品 予防保守計画に基づいて、シールを最適な動作状態に維持します。故障する前に過度の面摩耗や欠陥を特定することで、予期しない空運転を防ぐことができます。
• オペレータートレーニング: シール操作、トラブルシューティング、空運転が疑われる場合に機器をシャットダウンするタイミングなど、正しい手順についてオペレーターを徹底的にトレーニングします。操作手順とチェックリストにシールの故障と空運転の防止を含めます。