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Apr 05, 2024

수직 펌프의 기계적 밀봉을 지원하기 위한 최상의 배관 계획 결정

메카니컬 씰을 최대한 활용하는 것은 작동 환경의 품질에 정비례합니다. 거의 모든 응용 분야에서 메카니칼 씰의 수명과

메카니컬 씰을 최대한 활용하는 것은 작동 환경의 품질에 정비례합니다. 거의 모든 응용 분야에서 메카니컬 씰의 수명과 MTBF(평균 고장 간격 연장)의 핵심은 메카니컬 씰의 요구 사항과 이를 지원하는 방법을 이해하는 것입니다. 모든 응용 분야는 기계적 씰링 요구 사항이 고유하지만 수직 펌프 응용 분야에는 특정 과제가 있습니다.

메카니컬 씰을 지원하는 최상의 배관 계획을 결정할 때 먼저 다양한 유형의 펌프가 씰 챔버 압력에 어떤 영향을 미칠 수 있는지 이해하는 것이 중요합니다. 예를 들어 수직 오버행 펌프(OH3)의 씰 챔버 압력은 특정 임펠러 기능에 따라 달라집니다. 반면, 수직형 배수 펌프(VS5)의 경우 토출 배관이 축 기둥 외부로 흐르기 때문에 씰 챔버 압력은 대기압에 매우 가깝습니다. 이 기사에서는 수직 터빈 및 습식 피트 펌프, 수직 배수조 및 슬러리 펌프, 수직 오버행 펌프 등 세 가지 고유한 펌프 범주에 중점을 둡니다.

수직 터빈 또는 습식 피트 펌프의 기계적 씰은 펌프 장착 플레이트 위의 샤프트 기둥에 위치합니다. 공정 유체는 샤프트 컬럼을 통해 올라와 배출 노즐을 통해 펌프 밖으로 배출됩니다. 이로 인해 씰 챔버 압력은 펌프의 배출 압력과 동일해집니다. 증기 잠금을 방지하려면 기계적 밀봉을 적절하게 환기시켜야 하므로 플러시 포트는 축 방향으로(밀봉 면 위) 최대한 높아야 합니다.

이러한 종류의 펌프에 대해 선택되는 가장 일반적인 배관 계획은 American Petroleum Institute(API) Plan 13입니다. 이 계획은 씰 표면에 적절한 플러시 흐름을 제공하여 냉각 및 윤활을 유지하도록 크기를 조정해야 합니다. 이 배열에서 API Plan 13의 주요 장점은 씰 챔버에 증기가 축적되고 씰이 증기로 잠기는 것을 방지하기 위해 공정 유체를 지속적으로 배출할 수 있다는 것입니다.

수직 메카니칼 씰을 작동할 때 플러시 포트의 축 위치가 중요해집니다. 가능한 최상의 환기 시나리오를 촉진하려면 플러시 아웃(FO) 포트가 씰 표면 위, 가능한 한 바깥쪽에 위치해야 합니다. 이와 대조적으로, 수직 방향 씰의 경우 플러시인(FI) 포트는 FO 포트 아래에 있어야 합니다. 가능하다면 메카니컬 씰의 플러시 포팅은 씰 전체의 흐름을 용이하게 하기 위해 접선 방향이어야 합니다.

API Plan 13은 씰 챔버에서 고형물을 제거하는 데에도 사용할 수 있습니다. 공정 유체에 고형물이 있는 경우 블리드 부싱(일반적으로 펌프 제조업체에서 제공)과 함께 API 계획 13을 사용하고 적절한 씰 챔버 세척을 위해 API 계획 32를 포함하는 것이 좋습니다.

수직형 배수조 및 슬러리 펌프는 공정 유체가 축 기둥을 통해 배출되지 않는다는 점에서 수직형 터빈 펌프와 다릅니다. 별도의 배관이 배출 노즐에 연결되어 공정 유체가 샤프트 컬럼 외부의 별도 위치로 배출됩니다.

이로 인해 샤프트 기둥의 대부분이 비어 있고(공기 또는 증기로 채워짐) 대기압 상태가 됩니다. 이 경우 기계적 밀봉은 원치 않는 증기가 대기로 누출되는 것을 방지하는 데에만 필요합니다. 선택한 배관 계획에 따라 가스 또는 액체 차단 유체 시스템을 사용하여 이를 수행할 수 있습니다.

API 플랜 53, 54 및 74는 프로세스 유체가 대기로 누출되는 것을 방지하기 위해 가압된 배리어 유체(플랜 53 및 54의 경우 액체 장벽, 플랜 74의 경우 가스 배리어 유체)를 씰에 제공합니다. 이는 샤프트 기둥에 증기가 축적될 수 있는 수직 배수조나 슬러리 펌프를 밀봉할 때 가장 중요할 수 있습니다. 수직 배수조 또는 슬러리 펌프에 대해 가압식 배리어 시스템을 선택한 경우 샤프트 기둥에 배수 포트를 사용할 수 있는지 확인하는 것이 중요합니다. 배출 포트가 없으면 샤프트 컬럼에 유체가 채워져 씰에 과도한 압력이 가해질 수 있습니다.

수직 오버행 펌프에서 기계적 밀봉은 수평 오버행 펌프와 마찬가지로 임펠러 후면 바로 위에 있습니다. 이 경우 임펠러의 기능은 씰 챔버에 작용하는 압력에 상당한 영향을 미칩니다. 웨어 링은 배출 시 유체가 다시 흡입으로 재순환되는 것을 방지하기 위해 임펠러와 펌프 케이싱 사이의 긴밀한 간격 상호 작용을 촉진합니다. 또한 임펠러 전면과 씰 챔버 사이의 차압을 줄여 임펠러의 축방향 하중을 줄입니다. 임펠러의 특징에 따라 씰 챔버 압력은 수직 오버행 펌프의 흡입 압력과 토출 압력 사이에 있게 됩니다.