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건식 가스 씰과 습식 가스 씰

건식 가스 씰과 습식 가스 씰은 산업용 압축기의 두 가지 중요한 구성 요소입니다.

둘 다 가스 누출을 방지하는 역할을 하지만 작동 방식은 다릅니다.

이 블로그 게시물에서는 이 두 가지 씰 유형 간의 주요 차이점을 살펴보고 특정 응용 분야에 대해 정보에 입각한 결정을 내리고 압축기 성능을 최적화하는 데 도움을 드릴 것입니다.

습식 가스 씰이란 무엇입니까?

오일 시일 또는 액체 시일이라고도 알려진 습식 가스 시일은 기계적 밀봉 회전축을 따라 공정 가스가 누출되는 것을 방지하기 위해 원심 압축기에 사용됩니다. 이는 가압된 액체(보통 오일)를 활용하여 공정 가스와 대기 사이에 장벽을 만듭니다.

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습식 가스 밀봉은 어떻게 작동합니까?

습식 가스 씰에서는 고압 오일이 압축기 샤프트 주위의 일련의 링 사이를 순환합니다. 씰 어셈블리는 일반적으로 샤프트에 부착된 회전 링과 씰 하우징의 각 측면에 있는 두 개의 고정 링으로 구성됩니다. 오일은 이 링 사이로 흘러 윤활유를 공급하고 가스 누출을 방지하는 장벽 역할을 합니다.

중앙 링은 샤프트와 함께 회전하는 반면 외부 링은 고정된 채로 얇은 유막에 밀착됩니다. O-링은 고정 링 주변의 누출을 방지하는 데 사용됩니다. 소량의 가스가 오일 장벽에 용해되지만 씰 오일 누출 및 흡수된 가스의 대부분은 재순환되기 전에 수집되어 탈기 공정을 통과합니다.

습식 가스 씰의 장점

  • 오염물질에 대한 내성: 습식 씰은 일반적으로 건식 가스 씰에 비해 공정 가스의 소량의 먼지, 부스러기 또는 액체에 더 잘 견딥니다.
  • 검증된 기술: 수십 년 동안 사용되어 왔으며 많은 압축기 응용 분야에서 잘 입증된 기술입니다.
  • 이전 설계에 대한 적합성: 습식 밀봉은 특정 구형 압축기 설계 또는 건식 가스 밀봉이 불가능한 작동 조건에 더 적합한 선택일 수 있습니다.
  • 초기 자본 비용 절감: 습식 밀봉 시스템의 초기 자본 비용은 건식 가스 밀봉 시스템보다 낮은 경우가 많습니다.

습식 가스 씰의 단점

  • 더 높은 가스 누출률: 습식 씰은 건식 가스 씰에 비해 가스 누출률이 상당히 높으며, 대부분의 누출은 오일 탈기 과정에서 발생하고 종종 대기로 배출됩니다.
  • 추가 장비 필요: 씰 오일 시스템에는 펌프, 필터, 탈기 탱크 및 처리 시설과 같은 추가 장비가 필요하므로 복잡성과 유지 관리 요구 사항이 증가합니다.
  • 전력 소비 증가: 순환 오일 시스템은 건식 가스 씰 시스템보다 전력을 훨씬 더 많이 소비하므로 운영 비용이 추가됩니다.
  • 오염 위험: 공정 가스의 오일 오염 또는 그 반대가 가능하며 잠재적으로 하위 장비 또는 가스 품질에 영향을 미칠 수 있습니다.
  • 신뢰성 및 수명 감소: 습식 씰은 건식 가스 씰에 비해 안정성이 떨어지고 작동 수명이 짧은 경향이 있으며, 씰 오일 문제로 인해 일반적으로 예상치 못한 압축기 가동 중단 시간이 발생합니다.

습식 가스 씰의 응용

습식 가스 씰은 석유 및 가스 생산, 가스 처리, 석유 정제, 화학 제조 및 기타 산업 분야의 다양한 유형의 원심 압축기에 사용됩니다.

습식 씰은 구형 압축기에서 여전히 흔히 사용됩니다. 그러나 현재는 일반적으로 압축기 설계 및 작동 매개변수에서 절대적으로 필요한 경우에만 지정됩니다.

건식 가스 씰이란?

건식 가스 씰은 회전 샤프트를 따라 공정 가스 누출을 방지하기 위해 원심 압축기 및 펌프에 사용되는 비접촉식 기계적 씰의 일종입니다. 기존의 습식(오일 윤활) 씰과 달리 건식 가스 씰은 얇은 가스 필름을 사용하여 고정 씰 면과 회전 씰 면 사이의 간격을 유지하고 물리적 접촉과 마모를 제거합니다.

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건식 가스 씰의 작동 원리

건식 가스 씰은 고정된 기본 링과 회전하는 결합 링으로 구성됩니다. 회전 링에는 작동 중에 유체 역학적 리프팅 힘을 생성하는 얕은 나선형 홈이 있습니다.

이 힘은 고정 링을 회전 링에서 분리하여 씰 면 사이에 미세한 간격(일반적으로 3-5 마이크론)을 만듭니다. 간격은 면 사이를 흐르는 소량의 필터링된 씰 가스(보통 질소)에 의해 유지되어 공정 가스가 대기로 빠져나가는 것을 방지합니다.

건식 가스 씰의 장점

  • 더 높은 신뢰성과 더 긴 수명: 씰면이 얇은 가스막으로 분리되어 서로 접촉하지 않으므로 마모가 거의 없습니다. 건식 가스 씰은 수리가 필요하기 전까지 10년 이상 작동할 수 있으며, 이는 오일 씰보다 훨씬 더 긴 시간입니다.
  • 오일 오염 제거: 가스를 Sealing 매체로 사용함으로써 공정가스가 Seal Oil에 의해 오염되는 것을 방지합니다.
  • 배출 감소: 건식가스씰은 오일씰에 비해 가스누출률이 10배 이상 낮습니다.
  • 낮은 전력 소비: 건식 가스 씰은 오일 순환 시스템과 펌프가 필요하지 않아 오일 씰 시스템에 비해 에너지 사용량을 90% 이상 줄입니다. 마찰 손실도 훨씬 낮습니다.
  • 더욱 단순한 디자인과 낮은 유지 관리: 건식 가스 씰 시스템은 구성 요소 수가 적고 회전 기계가 없기 때문에 복잡한 오일 씰 시스템보다 신뢰성이 높고 유지 관리 비용이 저렴합니다.

건식 가스 씰의 단점:

  • 오염에 대한 민감도: 씰 면 사이의 작은 틈새가 가스 중의 미립자나 액체로 인해 막혀 씰이 파손될 수 있습니다.
  • 깨끗하고 건조한 밀봉 가스에 대한 요구 사항: 건식 가스 씰이 제대로 작동하려면 깨끗하고 건조한 질소 또는 공정 가스의 외부 소스가 올바른 압력과 유량으로 공급되어야 합니다. 이를 위해서는 추가 장비가 필요합니다.
  • 과도기 동안 오류가 발생할 가능성: 압축기의 기동, 정지 또는 저속 운전 시 씰에 의해 발생되는 양력이 부족하여 면이 접촉하여 마모될 수 있습니다.
  • 초기 비용이 높음: 운영 비용은 낮지만 건식 가스 씰과 그 씰의 초기 비용 지원 시스템 일반적으로 오일 씰보다 높습니다.

건식 가스 씰의 응용 분야:

  • 천연가스 파이프라인 및 처리
  • 수소 압축 및 운송
  • 탄화수소 냉동 압축기
  • 합성 가스 압축기
  • 이산화탄소 압축
  • 공기 분리 플랜트
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건식 가스 씰과 습식 가스 씰의 주요 차이점

씰링 매체

  • 건식 가스 씰은 회전 씰 면과 고정 씰 면 사이의 씰링 매체로 가압 가스(일반적으로 질소 또는 공정 가스)를 사용합니다. 액체는 사용되지 않습니다.
  • 습식 가스 씰은 오일을 씰링 매체로 사용합니다. 오일은 회전 부품과 고정 부품 사이에서 윤활제와 밀봉제 역할을 합니다.

배출 및 누출

  • 건식 가스 씰은 배출 및 가스 누출률이 상당히 낮으며, 일반적으로 탠덤 씰 배열의 경우 1~6scfm입니다. 밀봉 가스는 압축기로 다시 누출되거나 배출됩니다.
  • 습식 씰은 오일이 고압에서 공정 가스를 흡수하기 때문에 40~200scfm의 더 많은 가스를 누출합니다. 이 가스는 오일이 탈기될 때 대기로 배출됩니다.

보조 시스템

  • 건식 가스 밀봉 시스템은 더 적은 수의 구성 요소로 더 간단합니다. 깨끗한 밀봉 가스를 공급하기 위한 필터, 밸브 및 계측기만 있으면 됩니다.
  • 습식 씰에는 씰링 오일을 공급하기 위한 펌프, 저장소, 필터, 냉각기, 탈기 탱크, 밸브 및 제어 장치가 포함된 복잡한 오일 순환 시스템이 필요합니다.

오염 위험

  • 건식 가스 씰은 씰 표면 전체에 누출되는 씰 오일로 인한 공정 가스 오염 및 촉매 중독 위험을 제거합니다.
  • 습식 씰을 사용하면 씰 오일이 공정 가스로 누출되어 다운스트림에서 품질 및 운영 문제를 일으킬 수 있습니다.

전력 소비

  • 건식 가스 밀봉 시스템은 보조 펌프와 시스템이 없기 때문에 약 5kW로 매우 적은 에너지를 소비합니다.
  • 습식 밀봉 오일 시스템에는 순환 펌프와 가열이 필요하며 50-100kW를 소비합니다.

신뢰성과 유지관리

  • 건식 가스 씰은 비접촉식이고 고장 모드가 적기 때문에 수명이 10년 이상으로 더욱 안정적입니다.
  • 습식 씰은 오일 시스템의 많은 구성 요소로 인해 더 많은 유지 관리 요구 사항과 잠재적인 고장 지점이 있습니다. 수명은 일반적으로 2~4년입니다.
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건식 씰보다 습식 씰이 더 나은가요?

습식 가스 씰은 얇은 오일막을 사용하여 씰 표면을 윤활하고 냉각시키기 때문에 액체 오염 물질이 포함된 고압 가스를 씰링하는 데 더 좋습니다.

대조적으로, 건식 가스 씰은 씰 표면을 분리하기 위해 소량의 깨끗하고 필터링된 가스에 의존하기 때문에 깨끗하고 건조한 가스 응용 분야에 더 좋습니다.

결론

결론적으로, 건식 가스 씰과 습식 가스 씰은 모두 씰링 응용 분야에서 고유한 장점과 한계를 가지고 있습니다.

둘 사이의 선택은 작동 조건, 유지 관리 요구 사항 및 비용 효율성과 같은 요소에 따라 달라집니다.

특정 씰링 요구 사항에 대해 정보를 바탕으로 결정을 내리려면 신뢰할 수 있는 씰 제조업체 및 업계 전문가에게 문의하세요.

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