遠心ポンプのメカニカルシールが故障すると何が起こるか

メカニカル シールは、ポンプで汲み上げた流体の漏れを防ぐ遠心ポンプの重要な部品です。これらのシールが故障すると、ポンプの性能、信頼性、寿命に影響を及ぼすさまざまな問題が発生する可能性があります。この記事では、遠心ポンプのメカニカル シールの故障によって発生する可能性のあるさまざまな結果を詳細に検討します。

ポンプ流体の漏れ

漏れは、メカニカルシールの故障に関連する最も一般的な問題であり、すべてのシール故障の 40% 以上を占めています。

メカニカル シールの主な機能は、ポンプ ケースからポンプ流体が漏れるのを防ぐことです。シールが故障すると、ポンプ流体が漏れ出し、ポンプ効率が低下し、安全上の危険が生じる可能性があります。ポンプされる流体の性質によっては、漏れによって環境被害が発生したり、規制に違反したりすることもあります。

インペラの摩耗

故障したメカニカル シールから液体が漏れると、インペラ ベーンの腐食を引き起こす可能性があります。損傷したシールから液体が漏れると、研磨粒子が含まれることが多く、時間の経過とともにインペラの素材が摩耗します。この腐食により、インペラの水力効率が低下し、ポンプの性能が低下します。

インペラの侵食は、スラリーや浮遊物質を含む液体をポンプで送るときに特に問題となります。研究によると、侵食によりインペラとケーシングの間のクリアランスがわずかに増加するだけでも、ポンプの効率が 2-5% 低下する可能性があることがわかりました。深刻な場合、インペラの侵食によりインペラが完全に故障し、コストのかかる交換が必要になることがあります。

スリーブ/シャフトの摩耗

故障したシールから漏れた液体は、インペラに影響を及ぼすだけでなく、ポンプのシャフトやスリーブの摩耗を引き起こすこともあります。漏れた液体は、研磨剤として作用する破片や汚染物質を運び、シャフトやスリーブの表面を徐々に摩耗させます。この摩耗により、溝、傷、その他の凹凸が生じ、シール面が損傷する可能性があります。

シャフトの削れ、へこみ、傷

シールの故障は、徐々に摩耗するだけでなく、ポンプ シャフトにえぐれ、へこみ、深い傷などのより深刻な損傷を引き起こすこともあります。これは通常、シール面の位置がずれたり損傷したりして、シール面とシャフトの間に硬い粒子が挟まった場合に発生します。

シャフトが回転すると、閉じ込められた粒子がシャフトの表面に深い傷やへこみ跡を残すことがあります。大きな破片が十分な力でシャフトに衝突すると、へこみもできます。このタイプの損傷は、傷やへこみがポンプで送られる流体の漏れ経路となるため、すぐにシールの故障につながる可能性があります。

シールシャフトの腐食

メカニカル シールが故障すると、ポンプ シャフトが腐食性流体にさらされ、シャフト材料の腐食と劣化が加速します。ポンプで汲み上げられる流体の多くには、シャフトの冶金と反応して時間の経過とともにシャフトを弱める化学物質が含まれています。

腐食は、シール面を越えて広がり、シャフトのより広い範囲に影響を及ぼす可能性があるため、特に有害です。この広範囲にわたる損傷はシャフトの修理を複雑にし、完全な交換が必要になる場合があります。また、腐食によりシャフトの表面粗さが増し、目に見える損傷を機械加工で除去しても、メカニカルシールがしっかりと密閉できなくなる場合があります。

フラッシングまたはエッチング

沸点の低い流体の場合、メカニカル シールの漏れにより、ポンプから出た後に圧力が低下すると流体が急速に蒸発することがあります。この急速な蒸発はフラッシングまたはエッチングと呼ばれ、シール面を摩耗させ、シール部品を加熱して早期故障につながる可能性があります。また、フラッシングにより局所的に高温が発生し、シール面の熱変形を引き起こし、さらに漏れが生じることもあります。

フレッティング

フレッティングは、メカニカル シール コンポーネント間に相対的な動きがある場合に発生します。これは、不適切な取り付け、潤滑不良、シール面の歪みなどが原因で発生します。この相対的な動きにより、表面間で小振幅の滑りと摩擦が発生し、摩耗や疲労につながります。

フレッティングにより、シール面にひび割れや破損が生じやすい弱い部分が生じる可能性があります。また、小さな粒子が発生してシール面が汚染され、摩耗や漏れが増加する可能性があります。

過度の振動と騒音

メカニカル シールが故障すると、過度の振動や騒音が発生する可能性があり、多くの場合、より深刻な根本的な問題が示唆されます。シール面が摩耗したり損傷したりすると、滑らかで平らな表面が失われ、不均衡が生じてシャフトが振動します。液体の漏れによってキャビテーションが発生する場合もあり、キャビテーションでは蒸気泡が急速に形成されて崩壊し、振動と騒音が発生します。

ポンプのシャットダウンとダウンタイム

最終的に、メカニカル シールの故障は、ポンプの完全な停止や予定外のダウンタイムにつながる可能性があります。シールが壊滅的に故障すると、他のポンプ コンポーネントに二次的な損傷を引き起こし、大規模な修理が必要になる場合があります。場合によっては、ひどく損傷したポンプの修理コストが交換コストを上回ることもあります。