기계적 밀봉 실패의 일반적인 원인

기계적 씰 고장은 많은 산업 운영을 괴롭히는 짜증스럽고 비용이 많이 드는 문제입니다.

부적절한 설치부터 오염, 극한의 작동 조건에 이르기까지 잠재적 원인은 다양하고 종종 진단하기 어렵습니다. 확인하지 않으면 씰 고장으로 인해 계획되지 않은 가동 중단, 생산 손실, 값비싼 수리가 발생할 수 있습니다.

이 글에서는 기계적 씰 고장의 가장 흔한 원인을 분석하고, 문제가 심각해지기 전에 이를 식별하고 해결하는 데 도움이 되는 실행 가능한 팁을 제공합니다.

공회전

기계적 씰 고장은 여러 가지 원인으로 인해 발생할 수 있으며, 그 중 가장 흔한 것은 건조 주행입니다. 건조 주행은 펌핑된 유체에서 씰 면이 적절한 윤활 없이 작동할 때 발생합니다. 이는 다음과 같은 원인으로 인해 발생할 수 있습니다.

• 펌프의 유체 수준이 부족합니다: 유체 수위가 펌프가 제대로 작동하는 데 필요한 최소한도 이하로 떨어지면 씰이 마르게 될 수 있습니다.
• 흡입 스트레이너가 막힘: 막힌 여과기는 펌프로의 흐름을 제한하여 씰 면에 충분한 유체가 도달하지 못하게 됩니다.
• 닫힌 배출 밸브: 펌프가 작동하는 동안 배출 밸브가 닫히면 유체가 가열되어 증발할 수 있으며, 그 결과 씰이 건조하게 작동합니다.
• 체크 밸브가 막혔습니다: 체크 밸브가 막히면 유체가 씰 면에 도달하지 못해 씰 면이 마르게 됩니다.

부적절한 설치

부적절한 설치는 기계적 씰 고장의 또 다른 빈번한 원인입니다. 몇 가지 일반적인 설치 문제는 다음과 같습니다.

• 정렬 불량: 펌프와 모터 샤프트 사이의 정렬 불량으로 인해 과도한 진동이 발생하고 씰 표면이 고르지 않게 마모되어 조기 고장으로 이어질 수 있습니다.
• 잘못된 씰 크기: 잘못된 크기의 씰을 설치하면 누출이나 마모가 빨라질 수 있습니다.
• 패스너를 너무 조이는 것: 패스너를 조일 때 토크를 너무 많이 가하면 씰 표면이 변형되어 누출이 발생할 수 있습니다.
• 손상된 씰 표면: 설치 중에 긁히거나 깨지거나 다른 방식으로 손상된 씰 면은 조기에 파손될 수 있습니다.
• 과도한 샤프트 플레이: 샤프트의 축 방향 또는 반경 방향 플레이가 너무 크면 씰 표면에 정렬 불량 및 불균일한 하중이 발생할 수 있습니다.

오염

펌핑된 유체나 플러시 유체의 오염도 기계적 씰 고장으로 이어질 수 있습니다. 일반적인 오염원은 다음과 같습니다.

• 유체 속의 고체: 모래, 녹 또는 마모 파편과 같은 연마 입자가 씰 표면 사이에 끼어 긁힘과 마모가 가속될 수 있습니다.
• 오염된 세척액: 씰을 냉각하고 윤활하는 데 사용되는 플러시 유체가 고체나 호환되지 않는 화학 물질로 오염된 경우 씰 표면과 엘라스토머가 손상될 수 있습니다.

진동

과도한 진동은 다음을 일으킬 수 있습니다. 기계적 밀봉 조기에 실패하다. 진동의 일반적인 원인은 다음과 같습니다.

• 펌프 불균형: 불균형한 임펠러나 로터는 진동을 발생시키고 이는 씰로 전달됩니다.
• 정렬 불량: 펌프와 드라이버 사이의 정렬 불량으로 인해 진동이 발생하여 씰이 손상될 수 있습니다.
• 최적 효율 지점(BEP) 외부에서 작동: 펌프를 BEP에서 너무 멀리 운전하면 진동 수준이 높아질 수 있습니다.
• 마모된 베어링: 베어링이 마모되거나 손상되면 샤프트가 과도하게 움직이고 진동할 수 있습니다.

화학적 비호환성

기계적 씰은 금속, 세라믹, 엘라스토머를 포함한 다양한 재료로 제작됩니다. 이러한 재료가 펌핑된 유체와 호환되지 않으면 화학적 공격이 발생하여 씰이 고장날 수 있습니다. 일반적인 호환성 문제는 다음과 같습니다.

• 엘라스토머의 팽창 또는 연화: 특정 화학 물질에 노출되면 탄성체 씰 구성 요소(예: O-링)가 부풀거나 부드러워지거나 분해되어 밀봉 성능이 저하될 수 있습니다.
• 물개 얼굴에 대한 화학 공격: 부식성 화학 물질은 다음을 각인하거나 구멍을 낼 수 있습니다. 물개 얼굴 재료로 인해 누출이 증가하고 씰 수명이 단축됩니다.

극한의 작동 조건

기계적 씰은 특정 온도 및 압력 범위 내에서 작동하도록 설계되었습니다. 이러한 한계를 넘어서는 조건에 노출되면 씰 고장이 훨씬 더 발생할 가능성이 높아집니다.

• 고온: 정격 한도를 넘는 온도에서 기계적 씰을 작동하면 씰 표면, 엘라스토머 및 기타 구성 요소가 손상됩니다.
• 고압: 씰에 사양 이상의 압력을 가하면 씰 면, 스프링 및 2차 씰에 과도한 응력이 가해집니다.
• 압력 스파이크: 짧은 시간 동안이라도 시스템 압력이 갑자기 상승하면 충격 하중이 가해져 씰 표면이 깨지거나 균열이 생기거나 완전히 파손될 수 있습니다.

부적절한 씰 플러시 계획

비효율적인 씰 플러시 플랜은 기계적 씰을 적절히 냉각하고 세척하지 못해 열 손상과 씰 표면 오염을 초래합니다. 일반적인 플러시 플랜 문제는 다음과 같습니다.

• 냉각이 부족합니다: 플러시 유체가 열을 충분히 제거하지 못하는 경우 씰 챔버, 씰은 높은 온도에서 작동하여 씰 구성 요소와 유체의 열화를 유발합니다. 과열은 탄소 유체의 코킹과 일부 화학 물질의 결정화로 이어져 씰 표면을 빠르게 마모시킵니다.
• 오염: 플러시 플랜은 공정 유체와 환경 오염 물질이 씰 챔버로 유입되는 것을 방지해야 합니다. 연마 입자는 부드러운 씰 표면에 박혀 딱딱한 표면을 긁습니다. 씰 구성 요소에 고형물이 쌓이면 움직임이 제한되고 걸림이 발생합니다.
• 공기 갇힘: 플러시 포트에 들어간 공기 방울은 씰 면으로 이동하여 구멍, 깨짐 및 열 손상을 일으킵니다. 플러시 유체에 용해된 공기는 씰 면의 대기 측 근처의 저압 영역에서 용액에서 빠져나옵니다.

샤프트 이동 및 런아웃

기계적 씰은 샤프트와 씰 면 사이의 정확한 정렬과 동심성에 의존합니다. 과도한 샤프트 움직임이나 런아웃은 여러 메커니즘을 통해 씰 고장을 일으킬 수 있습니다.

• 마모된 베어링: 베어링이 마모되면 클리어런스가 증가하여 샤프트가 베어링 엔벨로프 내에서 궤도를 돌 수 있습니다. 이러한 방사형 샤프트 이동은 씰 구성 요소의 주기적 축 방향 변위를 일으켜 진동, 피로 및 씰 면 손상을 초래합니다. 심각한 베어링 마모는 샤프트와 씰의 접촉을 허용할 수 있습니다.
• 구부러진 샤프트: 샤프트 굽힘은 샤프트가 회전할 때 씰 구성 요소의 진동하는 축 방향 변위를 생성합니다. 마모된 베어링과 마찬가지로 이는 씰 면이 적절한 접촉을 유지하지 못하게 합니다. 구부러진 샤프트의 정렬 불량은 씰 면의 한 지점에 하중을 집중시켜 조기 마모로 이어집니다.

캐비테이션

캐비테이션은 국부적인 유체 압력이 증기압 이하로 떨어져 증기 공동 또는 거품을 형성할 때 발생합니다. 이러한 거품이 씰 면 근처에서 붕괴되면 심각한 손상을 일으킬 수 있습니다.

• 물개 얼굴의 침식: 캐비테이션 버블의 폭발은 고속 마이크로 제트와 충격파를 생성하여 씰 페이스 소재를 점진적으로 침식합니다. 그 결과 생긴 구멍과 표면 불규칙성은 씰 페이스의 평탄도와 유체 필름을 깨뜨려 누출을 일으킵니다.
• 진동: 씰 챔버 내부의 캐비테이션은 강렬한 고주파 진동을 유발합니다. 이러한 진동은 씰 구성 요소 피로, 2차 씰 손상 및 면 사이의 윤활 필름이 깨져서 마모가 증가할 수 있습니다.