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완충액 및 배리어액

완충액과 차단액은 다양한 산업 공정에서 중요한 역할을 합니다.

이러한 특수 액체는 시스템 안정성을 유지하고 오염을 방지하며 장비를 보호합니다.

이 블로그 게시물에서는 완충액과 차단액의 세계에 대해 자세히 알아보고 해당 유형, 응용 분야 및 모범 사례를 살펴보겠습니다.

이 포괄적인 가이드를 통해 운영을 최적화할 준비를 하세요.

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이중 기계적 씰 배열

이중 기계식 씰 배열에서는 단일 씰에 비해 누출 및 씰 고장에 대한 향상된 보호 기능을 제공하기 위해 두 개의 씰이 사용됩니다. 이중 씰 설정에는 비가압식과 가압식의 두 가지 주요 유형이 있습니다.

압력이 가해지지 않은 씰의 완충액

압력이 가해지지 않는 이중 씰을 사용하면 두 씰 사이의 공간이 완충액으로 채워집니다. 버퍼 유체는 공정 유체보다 낮은 압력으로 유지됩니다. 그 목적은 공정 유체와 대기 사이의 장벽 역할을 하는 것입니다. 내부 씰이 누출되는 경우 완충액은 공정 유체가 환경으로 빠져나가는 것을 방지합니다.

비가압 이중 씰에 대한 일반적인 API 배관 계획에는 저장소의 완충액 누출을 수집하는 Plan 52와 지속적으로 순환하는 완충액 시스템을 제공하는 Plan 72가 포함됩니다.

가압 씰의 배리어 유체

가압식 이중 씰 배열에서 씰 사이의 공동에는 공정 유체보다 높은 압력으로 유지되는 차단 유체가 포함되어 있습니다. 배리어 유체는 내부 씰이 파손되더라도 프로세스 유체가 씰 공동으로 들어가는 것을 방지하는 첫 번째 방어선입니다. 공정 유체가 내부 씰을 지나 누출되면 더 높은 압력의 배리어 유체에 의해 뒤로 밀려나게 됩니다.

가압 이중 씰을 위한 API 배관 계획에는 가압 배리어 유체 저장소가 있는 Plan 53, 가압 외부 배리어 유체 공급원을 제공하는 Plan 54, 일정한 배리어 유체를 유지하기 위해 블래더 어큐뮬레이터가 있는 가압 외부 저장소를 사용하는 Plan 55 및 74가 포함됩니다. 압력.

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효과적인 완충액/차단액의 특성 및 특성

  • 유체 및 씰과의 호환성: 버퍼 또는 배리어 유체는 프로세스 유체와 역반응을 일으키거나 씰 재료를 손상시키지 않아야 시스템 안정성과 수명을 보장할 수 있습니다.
  • 윤활성과 열전달: 유체는 마찰과 마모를 최소화하고 밀봉면에서 열을 효과적으로 전달하며 최적의 온도를 유지해야 합니다.
  • 온도 안정성: 유체는 시스템의 작동 온도 범위 전반에 걸쳐 안정적으로 유지되어 고온에서 품질 저하를 방지하고 저온에서 유동성을 유지해야 합니다.
  • 낮은 휘발성 및 높은 인화점: 유체는 작동 온도에서 기화하지 않아야 하며 발화를 방지하기 위해 높은 인화점을 가져야 하여 신뢰성과 안전성을 보장합니다.
  • 발포 및 가스 혼입에 대한 저항성: 효과적인 유체는 거품 발생 및 가스 축적을 방지하고 일관된 특성과 시스템 안정성을 유지해야 합니다.
  • 환경 및 안전 고려 사항: 유체는 무독성, 생분해성, 안전하고 특별한 취급이나 폐기가 필요하지 않아 인력과 환경을 보호하는 것이 바람직합니다.

완충액과 배리어액의 종류

물 및 글리콜 솔루션

물과 글리콜 용액은 산업 환경에서 완충액과 차단액으로 널리 사용됩니다. 이러한 용액은 일반적으로 에틸렌 글리콜 또는 프로필렌 글리콜과 같은 글리콜이 물과 혼합되어 구성됩니다.

장점

  • 향상된 점도: 글리콜은 물의 점도를 높여 유체간 안정된 장벽을 유지하여 혼합을 방지합니다.
  • 향상된 윤활: 글리콜 점도가 높을수록 장비 윤활성이 향상되어 마모가 줄어듭니다.
  • 낮은 어는점: 글리콜은 물의 어는점을 낮추어 저온 환경에 이상적입니다.
  • 부식 억제: 글리콜은 부식 억제제 역할을 하여 금속 표면의 열화를 방지합니다.

단점

  • 열 전달 감소: 글리콜 용액의 점도 증가로 인해 순수한 물에 비해 열 전달 능력이 제한될 수 있습니다.
  • 환경적인 우려: 에틸렌 글리콜과 같은 일부 글리콜은 환경에 방출되면 독성이 있을 수 있으므로 적절한 취급 및 폐기가 필요합니다.
  • 호환성 문제: 엘라스토머와 같은 특정 재료는 글리콜 용액과 호환되지 않아 누출이나 고장이 발생할 수 있습니다.

일반적인 농도 범위

  • 30-50% 글리콜: 이 범위는 대부분의 응용 분야에 적합하며 점도, 어는점 강하 및 열 전달 특성 간의 균형이 잘 맞습니다.
  • 60-80% 글리콜: 극저온 환경이나 최대 어는점 저하가 필요한 경우에는 더 높은 농도가 사용됩니다.

첨가제

글리콜 외에도 완충액과 차단액에는 성능을 강화하고 시스템을 보호하기 위한 첨가제가 포함되어 있는 경우가 많습니다. 몇 가지 일반적인 첨가제는 다음과 같습니다.

  • 부식 억제제: 유체와 접촉하는 금속 표면의 부식을 방지하는 첨가제입니다.
  • 소포제: 유체의 성능을 저하시키고 시스템 문제를 일으킬 수 있는 거품의 형성을 줄입니다.
  • 살생물제: 이 첨가제는 유체를 분해하고 오염을 일으킬 수 있는 박테리아 및 기타 미생물의 성장을 방지합니다.

석유 기반 오일

미네랄 오일: 미네랄 오일은 원유에서 정제과정을 거쳐 추출됩니다. 이는 가용성과 비용 효율성으로 인해 가장 일반적으로 사용되는 완충액 및 차단액입니다.

미네랄 오일은 우수한 윤활 특성을 가지며 다양한 엘라스토머 및 밀봉 재료와 호환됩니다. 그러나 합성탄화수소에 비해 열안정성, 내산화성 측면에서 한계가 있을 수 있습니다.

합성탄화수소: 합성 탄화수소는 특정 성능 특성을 달성하기 위해 화학적 공정을 사용하여 제조됩니다. 이 오일은 미네랄 오일에 비해 다음과 같은 몇 가지 장점을 제공합니다.

  • 열 안정성 향상: 합성탄화수소는 고온에서도 분해되지 않고 견딜 수 있어 고온용도에 적합합니다.
  • 강화된 내산화성: 이러한 유체는 산화에 대한 저항력이 더 높아 시스템을 막힐 수 있는 슬러지 및 침전물의 형성을 방지하는 데 도움이 됩니다.
  • 더 나은 점도-온도 거동: 합성 탄화수소는 더 넓은 온도 범위에서 점도를 유지하여 다양한 작동 조건에서도 일관된 성능을 보장합니다.

점도

점도는 흐름에 대한 유체의 저항을 측정한 것입니다. 석유 기반 오일의 경우 점도 등급은 국제 표준화 기구(ISO)에 의해 결정되며 ISO VG 뒤에 숫자가 붙는 형식으로 표시됩니다.

예를 들어 ISO VG 32는 점도가 낮은 오일을 나타내고, ISO VG 220은 점도가 높은 오일을 나타냅니다. 점도 등급의 선택은 작동 온도, 압력 및 사용 중인 특정 장비와 같은 요소에 따라 달라집니다.

다음은 몇 가지 일반적인 점도 등급과 일반적인 용도입니다.

  • ISO VG 32 및 46: 저점도 오일은 유압 시스템, 압축기 등 작동 온도와 압력이 낮은 용도에 적합합니다.
  • ISO VG 68 및 100: 이 중간점도 오일은 적당한 온도와 압력에서 작동하는 기어박스, 펌프 및 기타 기계에 일반적으로 사용됩니다.
  • ISO VG 150 및 220: 이 고점도 오일은 대형 기어박스 및 베어링과 같이 작동 온도와 압력이 높은 응용 분야에 이상적입니다.

점도 외에도 완충액 및 차단액으로 사용되는 석유 기반 오일은 다른 필수 성능 특성을 가져야 합니다.

  • 열 안정성: 오일은 그 특성을 유지하고 고온에서도 분해에 저항해야 합니다.
  • 산화 저항: 오일은 산화에 저항해야 하며, 이로 인해 슬러지와 바니시가 형성되어 오일의 효과가 감소할 수 있습니다.
  • 호환성: 오일은 누출과 손상을 방지하기 위해 씰, 개스킷, 코팅 등 접촉하는 재료와 호환되어야 합니다.
  • 항유화성: 오일은 물과 빠르게 분리될 수 있어야 성능을 유지하고 부식을 방지할 수 있습니다.
  • 거품 저항: 오일은 윤활 효율을 저하시키고 장비에 손상을 줄 수 있는 기포의 형성을 방지하기 위해 거품 저항성이 좋아야 합니다.

기계적 씰용으로 설계된 합성 유체

폴리알킬렌 글리콜(PAG): 폴리알킬렌 글리콜(PAG)은 광범위한 온도에서 탁월한 안정성과 성능을 발휘하는 것으로 알려진 합성 윤활유입니다. 이는 에틸렌 옥사이드 또는 프로필렌 옥사이드와 물 또는 알코올의 반응에서 파생됩니다.

PAG는 점도 지수가 높기 때문에 넓은 온도 범위에서 윤활 특성을 유지합니다. 이러한 특성으로 인해 씰이 다양한 온도에 노출되는 응용 분야에 이상적입니다. 또한 PAG는 다양한 씰 재료와 우수한 호환성을 나타내므로 시간이 지남에 따라 씰 성능이 저하될 위험이 줄어듭니다.

퍼플루오로폴리에테르(PFPE): PFPE로 약칭되는 퍼플루오로폴리에테르는 탁월한 화학적 불활성과 열 안정성을 제공하는 고도로 특수화된 합성 유체입니다. 이 유체는 탄소, 산소 및 불소 원자로 구성되어 독특한 폴리머 구조를 형성합니다.

PFPE는 공격적인 화학물질에 대한 내성이 있으므로 씰이 부식성 물질과 접촉할 수 있는 열악한 환경에서 사용하기에 적합합니다. 또한 PFPE는 증발 속도가 낮고 극도로 높은 온도를 견딜 수 있어 까다로운 응용 분야에서 안정적인 성능을 보장합니다.

인산염 에스테르: 인산염 에스테르는 알코올과 인산의 반응으로 생성된 합성 유체입니다. 이 유체는 탁월한 윤활 특성을 가지며 씰 표면에 보호막을 형성하는 능력으로 알려져 있습니다.

인산염 에스테르는 산화 및 열 분해에 대한 저항성이 높아 고온 응용 분야에 사용하기에 적합합니다. 또한 다양한 씰 재료와 우수한 호환성을 나타내며 씰 표면에 침전물과 바니시가 쌓이는 것을 방지하는 데 도움이 됩니다.

기타 유체(알코올, 디젤, 등유, 열전달 유체)

알코올(메탄올 또는 에탄올): 저온이 요구되는 완충액 또는 차단액으로 사용되는 유체로 물보다 어는점이 낮아 추운 환경에 이상적입니다.

디젤과 등유: 석유 및 가스 산업, 특히 시추 작업에서 차단 유체로 사용됩니다. 이러한 유체는 저장소 탄화수소와 호환되며 유정 무결성을 유지하는 데 도움이 됩니다. 그러나 가연성 물질이므로 제대로 관리하지 않으면 환경에 위험을 초래할 수 있습니다.

열 전달 유체(글리콜 기반 솔루션 또는 열 오일): 열관리나 전달이 필요한 용도에 차단유체로 활용됩니다. 이러한 유체는 열 용량이 높으며 화학 처리, 석유 및 가스, 발전 산업에서 일반적으로 사용되는 중요한 구성 요소에서 열을 효과적으로 전달할 수 있습니다.

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유체 선택 기준

  • 공정 유체와의 호환성: 버퍼 또는 배리어 유체가 공정 유체와 접촉할 때 부작용, 오염 또는 저하가 발생하지 않는지 확인하십시오.
  • 씰링 재료와의 호환성: 유체는 씰의 팽창, 수축 또는 열화를 방지하기 위해 시스템 씰 재료와 호환되어야 합니다.
  • 온도 및 압력 범위: 시스템의 온도 및 압력 조건 전반에 걸쳐 안정적이고 효과적인 유체를 선택하십시오.
  • 점도 및 윤활성: 적절한 윤활을 제공하고 과도한 마찰이나 마모를 방지하기 위해 적절한 점도를 가진 유체를 선택하십시오.
  • 환경 및 안전 고려 사항: 규정 및 안전 기준에 따라 환경적으로 안전하고 무독성이며 생분해성인 유체를 선택하십시오.
  • 비용 및 가용성: 기대 수명과 유지 관리를 고려하여 유체의 비용, 가용성 및 전체 소유 비용을 고려하십시오.
  • 시스템 재료와의 호환성: 유체는 시스템 재료를 부식시키거나 연화시키거나 열화시키지 않아야 하며 장기적인 신뢰성을 보장해야 합니다.

자주 묻는 질문

버퍼액과 배리어액은 얼마나 자주 교체해야 합니까?

일반적으로 특정 시스템에 대한 제조업체의 지침을 따르는 것이 좋습니다. 일반적으로 이러한 유체는 1~2년마다 또는 시스템 성능 및 유체 상태에 따라 필요에 따라 교체하는 것이 좋습니다.

완충액과 배리어액이 직면하는 일반적인 문제는 무엇입니까

일반적인 문제로는 오염, 온도 변동, 압력 변화 등이 있으며, 이 모두가 밀봉 실패로 이어질 수 있습니다.

유체 문제로 인해 씰 손상이 의심되는 경우 어떤 조치를 취해야 합니까?

유체에 오염이나 성능 저하의 징후가 있는지 검사하고, 유체 레벨과 압력을 확인하고, 기계적 밀봉에 마모나 손상이 있는지 검사하십시오. 필요에 따라 유체를 교체하고 씰을 수리하거나 교체하십시오.

결론

결론적으로, 완충액과 차단액은 유정 제어를 유지하고 안전한 시추 작업을 보장하는 데 중요한 역할을 합니다.

올바른 유체 전략을 구현하면 유정 무결성을 크게 향상하고 잠재적인 위험을 최소화할 수 있습니다.

유체 선택을 최적화하고 시추 프로젝트를 보호하기 위해 지금 조치를 취하십시오.

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