外部フラッシュとは

外部フラッシュ システムは、メカニカル シールでますます普及しています。フラッシュ メカニズムをメイン コンポーネントの外側に配置するこれらのシステムは、従来の内部フラッシュ構成に比べて明確な利点があります。

このブログ記事では、外部フラッシュ システムの複雑さを詳しく調べ、その動作原理とメリットについて検討します。また、外部フラッシュの実装に伴う課題を検討し、内部フラッシュ システムと比較してこのアプローチが優れている主な用途を紹介します。

外部フラッシュとは

外部フラッシュは、外部から清浄で冷たい液体をシールチャンバーに導入する方法です。 メカニカルシール内部フラッシュではプロセス流体をポンプの排出口からシールに再循環させますが、外部フラッシュでは別の流体供給を使用します。この流体は通常、シールされた流体よりも高い圧力に維持され、シール チャンバーへの正の流れを作り出します。

外部フラッシュ液にはいくつかの重要な目的があります。

1. シール面を冷却・潤滑し、摩擦による熱の発生を抑えてシールの寿命を延ばします。
2. プロセス流体がシールチャンバーに入るのを防ぎます。これは、シール面を損傷する可能性のある研磨性、腐食性、または重合性の流体を扱う場合に特に重要です。
3. シールチャンバー内の安定した環境を維持し、プロセス流体の変動や異常状態がシール性能に与える影響を軽減します。

外部フラッシュは、メカニカルシールに清潔で安定した環境を提供することで、困難な用途におけるシールの信頼性と寿命を大幅に向上させることができます。

外部フラッシュシステムの仕組み

外部フラッシュ システムでは、プロセス流体とは別のソースからクリーンな流体がメカニカル シールに供給されます。これは通常、フラッシュ流体が継続的に充填される小さなフラッシュ ポットまたはリザーバーを使用して実現されます。次に、ポンプまたはピストン アキュムレータなどの圧力増加装置を使用して流体に圧力が加えられます。

加圧されたフラッシュ流体は、通常、シール面の後ろのグランドプレートにあるポートを通じてシールチャンバーに配管されます。一般的な配置は、固定面とグランドプレートの間にフラッシュラインを接続し、シール面の大気側を横切る流れを誘導することです。

高圧フラッシュ流体がシール チャンバーに入ると、シールのプロセス側に向かって正の流れが生成されます。この圧力差により、プロセス流体がシール チャンバーに入るのを防ぎ、シール面で発生した熱や汚染物質を継続的に洗い流します。

使用済みのフラッシュ流体は、シャフトに沿った通常の漏れ経路を通ってシール チャンバーから出て、グランド ベントおよびドレインから排出されます。フラッシュ流体の一部がプロセス ストリームに入ることもありますが、フラッシュ流体がプロセスに適合し、圧力差を維持している限り、これは許容されます。

適切な外部フラッシュを確実に行うには、いくつかの重要なパラメータを制御する必要があります。

1. フラッシュ流体圧力: 通常、正の流れを確保するためにシールチャンバー圧力より 15 ～ 25 psi 高い圧力に維持されます。
2. フラッシュ流体の温度: シール面から熱を除去するために冷却されます。
3. フラッシュ流体の清浄度: シール面に研磨剤が混入するのを防ぐためにフィルター処理されています。
4. フラッシュ流体の流量: プロセス流体を過度に希釈することなく、適切な冷却と潤滑を提供できるサイズです。

外部フラッシュ システムを適切に実装すると、メカニカル シールの高度に制御された微小環境が作成され、そのパフォーマンスと信頼性が最適化されます。外部フラッシュは、シールをプロセス流体から分離し、クリーンで安定した状態を提供することで、そうでなければ困難すぎるアプリケーションでもメカニカル シールを正常に動作させます。

外部フラッシュの利点

冷却と潤滑の改善

外部フラッシュ システムでは、専用のクリーンで冷たい流体がシール チャンバー内を継続的に循環します。これにより、内部フラッシュ システムのようにプロセス流体のみに頼る場合に比べて、より効果的な熱除去と潤滑が実現します。よりクリーンで冷たい流体は、特に高温または高圧の用途でシールの寿命を延ばすのに役立ちます。

汚染の低減

外部フラッシュ システムは、シール チャンバーに別のクリーンな流体を導入し、プロセス汚染物質が侵入してシール面を損傷するのを防ぎます。一方、内部フラッシュ システムはプロセス流体自体に依存しており、研磨粒子、腐食性化学物質、またはシール摩耗や故障を加速させる可能性のあるその他の有害物質が含まれている場合があります。

流体選択の柔軟性の向上

外部フラッシュ システムでは専用の流体供給が使用されるため、粘度、潤滑特性、シール材料との適合性など、特定のシール要件に合わせて流体の種類を最適化できます。これにより、パフォーマンスが向上し、シール寿命が長くなります。一方、内部フラッシュ システムでは、プロセス流体の使用に制限があり、シールに理想的な特性がない場合があります。

監視とメンテナンスが容易

外部フラッシュ システムには、通常、流体の圧力、温度、流量を監視する機能や、流体をサンプリングして汚染物質や劣化の有無を確認する機能が含まれています。これにより、予防的なメンテナンスと潜在的な問題の早期検出が可能になります。内部フラッシュ システムにはこれらの監視およびメンテナンス機能がなく、最適なシール性能を確保することがより困難になります。

外部フラッシュの課題

複雑さとコストの増加

外部フラッシュ システムを実装するには、追加の配管、バルブ、計装、および別の流体リザーバーが必要となり、内部フラッシュ設計と比較して、シーリング システムの全体的な複雑さとコストが増加します。また、追加のコンポーネントにはより多くのスペースが必要となり、既存の機器に後付けするのが難しい場合があります。

漏洩や汚染の可能性

外部フラッシュ システムでは、配管や接続部が増えると、漏れの可能性がある箇所が増え、流体の損失、環境問題、安全上の危険につながる可能性があります。外部フラッシュ流体が汚染されると、シール面を保護するどころか、実際に損傷を与える可能性があるため、注意深い流体管理が重要です。

メンテナンス要件の増加

外部フラッシュ システムの追加コンポーネントと流体処理要件により、より単純な内部フラッシュ設計と比較して、より頻繁な検査、テスト、およびメンテナンスが必要になります。

互換性に関する懸念

外部フラッシュ流体は、シール材料だけでなく、誤って混合した場合にプロセス流体とも適合する必要があります。これにより、フラッシュ流体の選択肢が制限され、相互汚染を防ぐためにシステム設計で特別な考慮が必要になる場合があります。

外部フラッシュの用途

高温プロセス

プロセス流体の温度がシール材料または流体の潤滑特性の限界を超えるアプリケーションでは、外部フラッシュ システムによって、より低温でより適切な流体が提供され、シールの寿命が延びます。これは、石油およびガス処理、化学製造、発電などの業界で一般的です。

研磨性または腐食性の高い液体

研磨粒子や腐食性物質を多く含む流体を扱う場合、外部フラッシュ システムを使用すると、シール チャンバーにクリーンで研磨性や腐食性のない流体を導入してシール面を保護することができます。

固形物含有量の多いプロセス

紙パルプや食品スラリーなど、高濃度の浮遊固形物を含む流体を扱う用途では、外部フラッシュ システムを使用すると、シール チャンバー内に固形物が蓄積するのを防ぐことができます。固形物が蓄積すると、詰まりや早期シール障害につながる可能性があります。

危険または有毒な液体

漏洩した場合に環境や安全上のリスクをもたらす危険な流体を扱う場合、外部フラッシュ システムは追加のバリアを提供し、潜在的な漏洩を阻止するのに役立ちます。フラッシュ流体は、プロセス流体よりも環境に優しく、危険性が低いものを選択することもできます。