더블 기계적 씰 냉각 시스템이란?

이중 기계적 씰 냉각 시스템은 씰 고장을 방지하고 장비 수명을 연장하는 산업 기계의 중요한 구성 요소입니다. 두 기계적 씰 사이에 냉각수를 순환시켜 열을 제거하고 윤활을 제공하여 작동합니다.

부적절한 냉각의 결과

열 변형

이중 기계적 씰의 열 변형은 냉각 시스템이 적절한 온도를 유지하지 못할 때 발생합니다. 냉각이 부족하면 열 분포가 고르지 않아 씰 면이 휘거나 변형됩니다. 이러한 변형은 씰 면 사이의 간격을 변경하여 견고한 씰을 유지하는 능력을 손상시킵니다.

뒤틀린 면은 누출률 증가와 잠재적인 완전한 씰 고장으로 이어진다. 심각한 변형은 비용이 많이 드는 가동 중단과 제품 손실을 초래한다. 변형은 추가적인 마찰을 생성하여 씰 면의 마모를 가속화하고 수명을 단축시킨다.

재료 저하

이중 기계적 씰 시스템에서 냉각이 부족하면 재료가 열화됩니다. 과도한 열은 씰 면과 구성 요소의 마모를 가속화하여 수명과 효과를 감소시킵니다. 고온은 엘라스토머가 분해되어 탄성과 밀봉 특성을 잃어 누출과 잠재적인 시스템 고장을 초래합니다.

탄소나 실리콘 카바이드와 같은 씰 표면 재료에서 극심한 열에 의해 열 균열과 산화가 발생하여 씰 무결성과 성능이 저하될 수 있습니다. 금속 구성 요소는 장기간 열에 노출되어 변형된 야금학적 특성을 겪으며, 잠재적으로 휘거나 약화될 수 있습니다. 윤활제는 고온에서 더 빨리 분해되어 보호 기능을 잃고 움직이는 부품 간의 마찰이 증가합니다.

누출

이중 기계적 씰 시스템에서 냉각이 부족하면 누출이 발생하여 장비 무결성과 안전성이 손상됩니다. 냉각이 부족하면 씰 면이 과열되어 열 변형과 마모가 증가합니다. 이러한 마모로 인해 씰 면 사이에 틈이 생겨 공정 유체가 빠져나갑니다.

적절한 씰 냉각의 이점

플러싱은 열을 제거하고, 얼굴을 윤활하고, 오염을 방지합니다.

이중 기계적 씰 냉각 시스템에서 효과적인 플러싱은 씰 면 사이의 마찰로 인해 발생하는 열을 제거합니다. 장비 작동 중 지속적인 회전은 씰을 손상시키고 점검하지 않으면 수명을 단축시킬 수 있는 열을 생성합니다. 씰 챔버를 통해 차가운 유체를 순환시키면 이 열을 적극적으로 소산시켜 이상적인 작동 온도를 유지합니다.

플러싱은 씰 면을 윤활하여 마찰과 마모를 줄입니다. 이 윤활은 씰 수명을 연장하고 원활한 작동을 보장합니다. 유체는 씰 면 사이에 얇은 필름을 생성하여 직접 접촉하지 않고도 서로 미끄러질 수 있습니다.

지속적인 플러싱은 씰 챔버의 오염을 방지합니다. 장비 작동 중에 씰 영역에 파편과 공정 유체가 축적될 수 있습니다. 플러싱은 이러한 오염 물질을 쓸어내어 씰 표면을 깨끗하게 유지하고 조기 마모나 고장을 일으킬 수 있는 연마 입자가 없도록 합니다. 씰 주변을 깨끗한 환경으로 유지하면 무결성이 보호되고 시간이 지남에 따라 일관된 성능이 보장됩니다.

저렴한 Seal Face 재료 사용 가능

이중 기계적 씰 시스템에서 효과적인 씰 냉각은 재료 선택에서 비용 절감 기회를 제공합니다. 적절한 씰 냉각은 성능이나 신뢰성을 손상시키지 않고도 저렴한 표면 재료를 사용할 수 있게 해줍니다.

실리콘 카바이드나 텅스텐 카바이드와 같은 고급 소재는 내마모성과 열적 특성 때문에 일반적으로 씰 표면에 사용됩니다. 이러한 소재는 비쌀 수 있습니다. 효율적인 냉각 시스템을 사용하면 하나 또는 두 씰 표면에 탄소 흑연이나 세라믹 소재와 같은 보다 경제적인 옵션을 사용할 수 있습니다.

더 시원한 작동 환경은 씰 표면의 열 응력과 마모를 줄여 덜 견고한 재료가 적절하게 작동할 수 있도록 합니다. 이 접근 방식은 초기 투자 및 교체 비용을 줄이는 동시에 우수한 밀봉 성능을 유지합니다. 일부 저렴한 재료는 특정 응용 분야에서 더 나은 자체 윤활 특성이나 향상된 화학적 호환성을 제공할 수 있습니다.

손상 없이 임시 건조 실행 가능

이중 기계적 씰의 효과적인 냉각은 씰 면 사이에 얇은 유체 필름을 유지하여 건식 작동을 방지합니다. 이 필름은 공정 유체가 부족할 때 장벽 역할을 하여 직접 접촉을 방지하고 마찰을 줄입니다. 냉각 시스템은 공정 유체 없이도 짧은 시간 작동할 수 있어 즉각적인 손상을 방지합니다. 냉각된 장벽 유체는 씰 면을 계속 윤활하고 냉각하여 문제를 해결할 시간을 제공합니다.

예상치 못한 건식 주행이 발생하기 쉬운 산업은 이 기능의 이점을 얻습니다. 냉각 시스템의 효율성은 건식 주행 중에 발생하는 열을 소산합니다. 낮은 온도는 씰 표면의 열 변형과 재료 열화를 줄입니다. 온도 제어는 씰 수명을 연장하고 짧은 건식 주행 기간 동안 치명적인 고장 위험을 최소화합니다.

더블 씰 냉각 시스템의 종류

이중 씰 냉각 시스템을 고려할 때, API Plan 52와 API Plan 53a라는 두 가지 주요 유형을 접하게 될 것입니다. API Plan 52는 씰 사이를 순환하여 냉각 및 윤활을 제공하는 비가압 버퍼 유체를 사용합니다. 반면, API Plan 53a는 가압 배리어 유체를 사용하여 프로세스 유체 누출 및 오염에 대한 향상된 보호 기능을 제공합니다.

Api Plan 52(비가압 완충액)

API Plan 52는 비가압 버퍼 유체를 사용하여 이중 기계적 씰에 대한 냉각을 제공합니다. 이 시스템은 씰 사이에 유체를 순환시켜 열을 제거하고 씰 면을 윤활하며, 공정 유체 오염이 문제가 되지 않는 응용 분야에 이상적입니다.

이 설정에는 씰 챔버 위에 위치한 버퍼 유체로 채워진 저장소가 포함됩니다. 유체 순환은 열 사이펀 효과 또는 펌핑 링을 통해 발생합니다. 내부 씰이 열을 생성함에 따라 버퍼 유체가 따뜻해져 저장소로 올라갑니다. 그런 다음 유체가 식어서 씰 챔버로 돌아가 연속적인 사이클을 생성합니다.
API Plan 52는 비용 효율성과 쉬운 유지관리를 제공하지만 고압 응용 분야나 공정 누출을 완전히 방지해야 하는 경우에는 적합하지 않습니다.

고압 응용 분야 또는 프로세스 누출을 절대적으로 방지해야 하는 상황의 경우 API Plan 53 또는 Plan 54와 같은 가압 대안이 더 적합할 수 있습니다. 이러한 플랜은 향상된 밀봉 기능을 제공하며 더 까다로운 운영 조건을 처리하도록 설계되었습니다.

Api Plan 53a(가압 배리어 유체)

Plan 53A는 프로세스 유체 누출을 방지하기 위해 가압 배리어 유체 시스템을 사용합니다. 이 시스템은 씰 챔버보다 배리어 유체에서 더 높은 압력을 유지하여 유해하거나 독성이 있는 유체를 효과적으로 격리하고 대기를 보호합니다.

외부 저장소는 불활성 가스, 일반적으로 질소로 가압된 배리어 유체를 보관합니다. 압력 차이는 저장소와 씰 챔버 사이의 배리어 유체 순환을 구동하며, 씰 면의 펌핑 작용으로 촉진됩니다.

Plan 53A의 단순성과 신뢰성은 주요 장점입니다. 이 시스템은 복잡한 순환 구성 요소나 외부 펌프 없이 작동합니다. 그러나 가압 가스의 지속적인 공급과 정기적인 배리어 유체 품질 및 레벨 검사가 필요합니다.

이 계획은 공정 유체 유출을 방지하는 것이 가장 중요한 위험 물질과 관련된 응용 분야에 특히 효과적임이 입증되었습니다. 가압된 배리어 유체는 보호 장치 역할을 하여 격리를 보장하고 환경 및 안전 위험을 최소화합니다.

폐쇄 루프 시스템과 개방 루프 시스템 간의 주요 차이점

폐쇄 루프 및 개방 루프 구성은 이중 기계적 씰 냉각 시스템에서 서로 다른 접근 방식을 나타냅니다. 폐쇄 루프 시스템은 고정된 양의 배리어 유체를 재순환하는 반면, 개방 루프 시스템은 지속적으로 신선한 유체를 공급합니다.

폐쇄 루프 시스템은 유체 품질과 온도에 대한 우수한 제어를 제공합니다. 유체 소비에서 향상된 효율성을 제공하고 일관된 압력을 유지합니다.

오픈 루프 시스템은 깨끗하고 차가운 유체를 지속적으로 공급합니다. 구현이 더 간단하고 유지 관리가 덜 필요합니다. 그러나 더 많은 유체를 소비하고 폐쇄 루프 시스템의 압력 제어 기능과 일치하지 않을 수 있습니다.

폐쇄 루프 시스템은 정밀한 제어와 최소한의 유체 소비를 요구하는 프로세스에서 탁월합니다. 개방 루프 시스템은 유체 품질을 우선시하거나 쉽게 구할 수 있는 냉각 유체 공급이 있는 애플리케이션에 적합합니다.

폐쇄 루프 시스템은 엄격한 온도 제어, 일관된 압력 및 감소된 유체 소비가 필요한 애플리케이션에 유용합니다. 고가 유체 또는 오염에 민감한 프로세스에 적합합니다.

냉각 시스템 선택 및 구현을 위한 고려 사항

플러시 액체와 공정 유체 및 씰 재료의 호환성

플러시 액체의 화학적 특성은 오염 및 원치 않는 반응을 피하기 위해 공정 유체와 일치해야 합니다. 호환되지 않는 유체는 씰 구성 요소의 팽창, 수축 또는 열화를 일으킬 수 있습니다.

플러시 액체의 점도, 열적 특성 및 윤활성은 열 전달 효율과 씰 페이스 윤활에 영향을 미칩니다. 온도 및 압력 범위를 포함한 작동 조건에서 플러시 액체의 안정성을 평가해야 합니다.

플러시 액체의 화학적 구성, 물리적 특성 및 작동 안정성을 고려합니다. 공정 유체 및 씰 재료와의 상호 작용을 평가합니다. 열 전달 성능 및 윤활 특성을 확인합니다. 산업별 규정 및 표준을 충족하는지 확인합니다.

필요한 압력, 온도, 유량 및 저장 용량

이중 기계적 씰 냉각 시스템은 최적의 성능을 위해 특정 작동 매개변수가 필요합니다. 냉각 시스템의 압력은 오염을 방지하기 위해 공정 유체 압력을 1-2bar 초과해야 합니다. 제조업체에서 권장하는 범위(일반적으로 20-50°C) 내에서 온도를 제어하면 열 충격을 방지하고 적절한 윤활을 보장합니다.

유량은 열 제거 효율과 씰 페이스 윤활에 영향을 미칩니다. 열 부하와 씰 크기에 따라 필요한 유량을 계산합니다. 일반적으로 1-5L/min입니다. 저장조 용량은 시스템 안정성과 열 발산 용량에 영향을 미칩니다. 열 팽창을 수용하고 충분한 냉각 용량을 제공하도록 저장조 크기를 조정합니다. 대부분의 응용 분야에서 일반적으로 20-50리터입니다.

씰 챔버 압력 및 온도

누출을 방지하기 위해 씰 챔버 압력을 공정 유체 압력보다 높게 유지하세요. 공정 압력보다 1-2bar 높게 유지하세요. 이 양의 차압은 씰 면 사이의 유체 필름을 유지하고 공정 유체가 씰 챔버로 들어가는 것을 방지합니다.

씰 면과 보조 씰의 손상을 방지하기 위해 씰 챔버 온도를 씰의 작동 한계 내로 유지하십시오. 냉각 시스템은 씰 면 마찰과 공정 유체로 인해 발생하는 열을 효과적으로 제거해야 합니다. 씰의 최대 작동 온도보다 10~20°C 낮은 온도를 유지하십시오.

씰 배열 및 방향

씰 배열 및 방향은 이중 기계적 씰에 대한 냉각 시스템 선택에 영향을 미칩니다. 탠덤 구성은 두 씰을 그 사이에 배리어 유체가 있는 동일한 방향으로 배치합니다. 이 설정은 냉각 용량은 적지만 씰 페이스 윤활을 위해 더 높은 압력이 필요합니다. 백투백 배열은 씰을 반대 방향으로 향하게 하여 균형 잡힌 압력 분포를 만듭니다. 견고한 냉각이 필요하지만 공정 유체 누출에 대한 향상된 보호 기능을 제공합니다.

씰 방향은 냉각 시스템 설계에 영향을 미칩니다. 수직 방향은 유체 순환 및 환기에 대한 특별한 고려 사항이 필요합니다. 수평 방향은 균일한 냉각 매체 분포를 보장하기 위한 조치가 필요합니다.

모니터링 및 제어를 위한 계측기

압력 게이지는 씰 챔버와 배리어 유체 압력을 모니터링하여 정상 작동 조건에서의 편차를 감지합니다. 온도 센서는 과열을 방지하기 위해 배리어 유체 온도를 추적합니다.

유량계는 배리어 유체 순환 속도를 측정하여 적절한 냉각 및 윤활을 보장합니다. 저수조의 레벨 표시기는 배리어 유체 레벨을 모니터링하고 잠재적인 누출을 감지합니다.

플러시 액체 공급의 가용성 및 비용

비용 분석에는 초기 구매, 지속적인 공급 및 처리 비용이 포함되어야 합니다. 장기 비용을 정확하게 예측하려면 응용 프로그램에 필요한 양을 고려하세요. 플러시 액체를 재활용하거나 재순환하면 소비와 비용을 줄일 수 있으며, 특히 값비싼 특수 유체의 경우 그렇습니다. 그러나 재순환 시스템에 대한 추가 장비 및 유지 관리 비용에 비해 잠재적인 절감을 고려하세요.

수질은 씰 성능과 수명에 영향을 미칩니다. 현지 물의 경도, pH 수준 및 오염 물질 함량을 평가합니다. 씰 제조업체 사양을 충족하는 적절한 여과 또는 처리 방법을 구현합니다. 이러한 비용을 전체 예산에 반영합니다.

선택한 플러시 액체에 대한 환경 규정 및 폐기 요건을 고려하세요. 일부 액체는 폐기 전에 특별한 취급이나 처리가 필요할 수 있으며, 이는 운영 비용과 절차에 영향을 미칠 수 있습니다. 규정 준수를 보장하고 잠재적인 벌금을 피하기 위해 지역 규정을 조사하세요.

자주 묻는 질문

냉각 시스템은 얼마나 자주 유지관리 또는 검사를 해야 합니까?

냉각 시스템 유지관리는 분기별로 이루어져야 합니다. 작업에는 필터 청소, 유체 수준 확인, 누출 감지가 포함됩니다. 시스템 사용 강도에 따라 빈도를 조정합니다.

이중 기계적 씰 냉각 시스템을 기존 장비에 추가로 장착할 수 있는가?

이중 기계적 밀봉 냉각 시스템은 기계의 설계와 사용 가능한 공간에 따라 기존 장비에 추가로 장착할 수 있는 경우가 많습니다.

이중 기계적 씰 냉각 시스템의 일반적인 작동 온도는 얼마입니까?

이중 기계적 씰 냉각 시스템은 일반적으로 100-150°F(38-65°C) 사이에서 작동합니다. 이러한 온도는 씰 표면 열 한계 이하로 유지되어 장비 씰의 최적 성능과 수명을 보장합니다.

이 시스템에 사용할 수 있는 친환경 냉각수가 있나요?

이러한 시스템에는 친환경 냉각제가 제공됩니다. 옵션에는 수성 용액, 생분해성 유체, 프로필렌 글리콜 혼합물 및 식품 등급 냉각제가 포함됩니다.

압력 변동은 이중 기계적 씰 냉각의 성능에 어떤 영향을 미칩니까?

압력 변동은 이중 기계적 씰 냉각 성능에 부정적인 영향을 미칩니다. 씰 면 불안정성을 유발하여 마모 증가 및 잠재적 누출을 초래합니다.