ドライガスシールの漏れ率とは

ドライガスシールは、回転機械の排出物と漏れを減らすために不可欠です。しかし、これらの高度なシールでも、さまざまな要因によって影響を受ける、わずかですが測定可能な漏れ率があります。放置すると、過剰な漏れにより、製品の損失、効率の低下、潜在的な安全上の危険につながります。

このブログ記事では、ドライガスシールの一般的な漏れ率を詳しく説明し、漏れに影響を与える主な要因を検討し、最適な動作を確保するためにシール性能を正確に測定およびテストする方法について説明します。

ドライガスシールの典型的な漏れ率

通常の動作条件下では、典型的なドライガスシールは、各シールインターフェースから0.5～3標準立方フィート/分（scfm）の速度で漏れます。2つのシールを直列に組み合わせた標準システムの場合、合計シールは 漏洩率 1 ～ 6 scfm です。この漏れ率は、同様の条件下で通常 40 ～ 200 scfm の漏れを示すデュアル ウェット シール構成で観察される漏れ率よりも大幅に低くなっています。

実際、ウェットシールからドライガスシールシステムに変更すると、シール関連の排出量を最大 97% 削減できます。1000 psi の吸入圧力で動作するコンプレッサーの場合、100 scfm で漏れるデュアルウェットシールシステムでは、年間約 5260 万標準立方フィートのプロセスガスが失われます。対照的に、合計漏れが 3 scfm のドライガスシールシステムでは、年間約 160 万 scf しか失われず、排出量は 5100 万 scf 削減されます。

ドライガスシールの漏れ率に影響を与える要因

動作圧力

一般的に、圧力が高くなると、シール面間の圧力差が大きくなるため、漏れが増加します。圧力が上昇するにつれて、回転シール リングと固定シール リングの間に薄いガス膜を維持することが難しくなります。

シールサイズ

シール面の表面積が大きい大型シールは、小型シールに比べて漏れが発生しやすくなります。これは、広い領域にわたって均一なガス膜を維持することがますます困難になるためです。

シールデザイン

シール面の形状、溝のパターン、リフト機能などの要素はすべて、安定したガス膜を生成して維持するシールの能力に影響します。双方向テーパー溝やシール面の微細構造などの高度なシール設計により、ガス膜の剛性を高め、漏れを減らすことができます。

ガスの特性

ガスの粘度、分子量、圧縮率は、シール面間のガス膜の挙動に影響します。粘度の低いガスは漏れやすい傾向があり、分子量の高いガスは漏れを減らすのに役立ちます。ガス内に汚染物質や凝縮物が存在すると、ガス膜が乱れ、漏れが増加することもあります。

動作速度

一般的に、速度が速いほど揚力が増加し、ガス膜が安定するため、漏れを減らすことができます。ただし、速度が速すぎると振動や動的不安定性も発生し、シール性能が損なわれる可能性があります。

温度

温度が上昇するとシール部品が熱膨張し、シール界面のクリアランスや接触圧力が変化する可能性があります。また、温度が上昇するとシール材料の物理的特性が時間の経過とともに劣化し、摩耗や漏れが増加する可能性があります。

汚染

汚染物質はシール面の摩耗、浸食、または化学的劣化を引き起こし、漏れ経路の増加につながります。汚染物質が少量であっても、薄いガス膜を破壊し、シール効果を損なう可能性があります。

シールガス圧力

シールガスは通常、一次シールと二次シールの間に注入され、バリアを形成してプロセスガスが大気中に漏れるのを防ぎます。シールガスの圧力が不十分だとプロセスガスが一次シールを通過して漏れる可能性があり、圧力が高すぎるとシールガスがプロセスに漏れる可能性があります。

ドライガスシールの漏れ率の測定とテスト

通気流量の測定

ドライガスシールの漏れ率を測定する最も簡単な方法の 1 つは、シールハウジングから排出されるガスの流量を監視することです。これは通常、ベントラインに取り付けられた流量計を使用して行われます。通常の操作中に定常状態のベント流量を測定することで、オペレーターはプライマリシールとセカンダリシールの両方での総漏れ率を判断できます。測定値をメーカーの仕様または履歴データと比較すると、シール性能の偏差や異常を特定するのに役立ちます。

圧力減衰法

圧力減衰法では、 密閉室 時間の経過に伴う圧力低下を監視します。このテストは通常、コンプレッサーの停止時またはメンテナンス期間中に実施されます。シール チャンバーは既知の初期圧力まで加圧され、その後、特定の時間間隔で圧力低下が記録されます。圧力低下率を分析することで、理想気体の法則を使用して漏れ率を計算できます。この方法は、シール漏れの定量的な評価を提供し、通常のパフォーマンスからの大幅な逸脱を検出するのに役立ちます。

ヘリウム漏れ検出

ヘリウム漏れ検出は、シール漏れの位置と大きさを正確に特定するために使用される高感度技術です。この方法では、少量のヘリウムガスをシールガス供給に導入するか、シールチャンバーに直接注入します。次に、質量分析計を備えたヘリウム漏れ検出器を使用してシール領域をスキャンし、漏れ経路から漏れるヘリウムを特定します。この方法により、漏れの位置を正確に特定でき、わずかな漏れ率も検出できるため、トラブルシューティングやシールの完全性評価に役立ちます。

バブルテスト

バブル テストは、ドライ ガス シールからのガス漏れを視覚的に示します。バブル テストでは、コンプレッサーが加圧されている間に、漏れ検出溶液をシール領域に塗布します。漏れがある場合は、漏れ箇所に泡が形成されます。この方法は簡単で迅速であるため、初期の漏れチェックや現場でのトラブルシューティングに役立ちます。ただし、定性的であり、漏れ率を正確に測定することはできません。バブル テストは、総合的なシール性能評価のために、他の漏れ検出方法と組み合わせて使用されることがよくあります。