メカニカルシールの故障の一般的な原因とその予防方法

メカニカルシールは、数多くの産業活動において重要な構成要素です。その故障は、操業効率に大きな影響を与えます。シールの不具合による予期せぬダウンタイムは、企業にとって多大な経済的損失をもたらします。これらの故障モードを理解することは、システムの信頼性の高いパフォーマンスと効果的な運用にとって不可欠です。シール漏れ防止問題としては、メカニカルシールのドライ運転症状 or メカニカルシール用エラストマーへの化学的攻撃多くの場合、重大な運用上の問題につながる。堅牢メカニカルシール故障解析根本原因を特定し、次のような問題の再発を防ぐのに役立ちますシール面における熱によるひび割れ.

主なポイント

• メカニカルシールは正しく取り付けてください。取り付け不良は早期の漏れや摩耗の原因となります。必ずメーカーの指示に従ってください。
• メカニカルシールを湿らせておく作動油が不足すると、シールが過熱して摩耗が早まります。適切なフラッシングプランを実施して、シールを冷却し、正常に機能させましょう。
• シール部分に汚れが入らないようにしてください。小さな汚れや砂粒でもシール部品を損傷する可能性があります。フィルターと洗浄液を使用してシールを保護してください。
• 適切な材料を選びましょうシール材について。一部の化学物質はシール材を損傷する可能性があります。シール材が接触する液体に耐えられることを確認してください。
• シャフトのぐらつきや振動を解消してください。位置ずれや過度の振動はシールを破損させる可能性があります。ベアリングを点検し、部品がまっすぐになっていることを確認して、シールを保護してください。

メカニカルシールの不適切な取り付け

不適切な取り付けは、メカニカルシールの早期故障に大きく影響します。耐久性の高いシールであっても、技術者が正しく取り付けなければ、最適な性能を発揮することはできません。その結果、すぐに漏れが発生したり、摩耗が加速したりして、シールの寿命が短くなることがよくあります。

取り付け時の位置ずれ

取り付け時の位置ずれはシール部品に過度のストレスを与えます。このストレスは不適切な機能や早期摩耗を引き起こします。一般的な問題としては、位置ずれしたポンプにメカニカルシールを取り付ける配管の歪みやシャフトの振れといった要因が、ポンプの芯ずれを引き起こすことがよくあります。位置ずれにはいくつかの種類があります:

• 平行ずれ：2本のシャフトの中心線はずれているが、平行なままである。
• 水平方向の角度ずれ：シャフトは水平面上で異なる角度で配置されている。
• 垂直方向の角度ずれ：シャフトは垂直面上で異なる角度で配置されている。
• 水平方向の角度ずれおよびオフセットずれ：一方のシャフトは、水平方向にオフセットされ、かつ角度が付けられている。
• 垂直方向の角度ずれおよびオフセットずれ：一方のシャフトは、オフセットされているだけでなく、垂直方向にも角度が付けられている。
  シャフトのずれ、つまりシャフトが曲がっていたり、正しく位置合わせされていなかったりすると、シールにも負荷がかかります。

部品の組み立てミス

部品の組み立てミスは、シール不良に直接つながります。これには以下が含まれます。部品の不適切な配置または不適切なプリロード結果には以下が含まれるゴム部品の損傷小さな汚れ、油、指紋などの粒子でも、摩擦面のずれを引き起こす可能性があります。これにより、過剰な漏れが発生します。また、技術者がシール面を損傷したり、汚れが残ったりすることもあります。オイルシールボルトの締め付けが不均一な場合も問題となります。延長スリーブやロックリングの取り付けを忘れると、シールの作動長さが正しく設定されません。最終的に、これらの問題はシールの故障やベアリング寿命の低下につながります。

取り扱い中の損傷

取り扱い中の損傷設置前に発生することが多い。技術者はメカニカルシールは、ベアリングと同様に丁寧に扱ってください。シールは必ず清潔な手または手袋で取り扱ってください。皮膚の油分は、デリケートなシールを損傷する可能性があります。シールをほこり、ゴミ、糸くずから遠ざけてください。シールを落とさないでください。落としたシールは交換する必要があります。取り付け準備が整うまで、シールをパッケージから取り出さないでください。シールを置く必要がある場合は、糸くずの出ない作業用タオルまたは清潔な作業台の上に置いてください。これにより、汚染を防ぐことができます。メーカーの指示に正確に従うユニットを起動する前にスペーサーを取り外すなどして、内部部品の損傷を防ぎます。

設置時のメカニカルシール故障を防止する

設置関連の不具合を防ぐには、細部にまで細心の注意を払い、ベストプラクティスを遵守する必要があります。企業は、設置作業は訓練を受けた担当者のみが行います。また、製造元の設置ガイドラインを厳守する必要があります。これらのガイドラインには、適切な組み立てと操作のための重要な手順が記載されています。

いつも設置時には精密工具を使用するこれらのツールを使用することで、精度が確保され、損傷を防ぐことができます。インストール手順書をよく読み、今後の参照やトラブルシューティングのために保管してください。この手順は、エラーを回避し、今後のメンテナンスの指針となります。

清潔な作業環境を維持してください。手を清潔に保つことで、微粒子による汚染を防ぐことができます。すべての部品、特にシール面は細心の注意を払って取り扱ってください。部品を無理に押し込まないでください。シール面はデリケートで、交換には費用がかかります。部品を落とした場合は、販売店に点検を依頼してください。損傷したシール面や部品は取り付けないでください。

Oリングの適切な取り扱いも重要です。Oリングの材質が正しいことを確認してください。温度限界と化学的適合性を確認してください。付属の潤滑剤のみを使用してください。表面のバリ取りによりOリングの損傷を防いでください。障害物はテープまたはラップで覆ってください。Oリングが溝または座ぐりに正しく配置されていることを確認してください。必要に応じてシリコングリースで固定できます。適切な表面仕上げ（静的45 rms、動的32 rms、16 rms（軸方向の大きな動きに対応します。）表面に欠陥がないことが必要です。硬いテフロンまたはテフロンで覆われたOリングは、お湯で柔らかくします。取り付け前に十分に潤滑してください。壊れやすいグラファイト製の二次シールは慎重に取り扱ってください。トルクレンチとダイヤルゲージを使用して、均等な荷重がかかるようにしてください。これにより、直角度と平行度が維持されます。取り付け中はゆっくりとしたペースで作業することで、エラーを回避できます。これにより、メカニカルシールの長寿命と信頼性が確保されます。

メカニカルシールの潤滑不良とドライ運転

潤滑不良とドライ運転は、早期故障の重大な原因となります。メカニカルシールの故障これらの状態は、シール面に適切な動作に必要な流体膜が不足している場合に発生し、過度の発熱と摩耗につながります。

液膜が不十分

A 回転シール面と固定シール面の間には、極薄の流体膜が存在する。通常運転時、この潤滑膜はシール面を潤滑し、早期摩耗や機器の故障を防ぎます。メカニカルシールは、このプロセス流体の薄い潤滑膜によって効果的に作動し、熱を放散します。フラッシング液が不足したり、空運転したりすると、この潤滑膜が蒸発してしまいます。これにより、シール面が急激に過熱します。過熱による熱衝撃は、ひび割れ、膨れ、急速な摩耗を引き起こす可能性があります。吸引ラインの詰まりや空気の侵入などの問題が発生すると、これらの状況が悪化する可能性があります。機械式シールの故障の70%以上ドライ運転、不適切な取り付け、または位置ずれが原因となる場合があります。80℃を超える面温度は、数秒以内に潤滑膜を劣化させる可能性があります。メカニカルシールは、ポンプ運転中に潤滑するために、接触面間に水の膜が必要です。この潤滑が欠如すると、シール面が焼き付きを起こします。これにより、シールが破損し、シャフト部分から漏れが発生します。有効吸込ヘッド（NPSH）が不足していますキャビテーションを引き起こす可能性があります。キャビテーションが発生すると、インペラ内部で蒸気泡が崩壊します。これらの崩壊はシール面間で発生する可能性があり、結果としてシール内部が空運転状態になります。

システム圧力の低下

システム圧力の低下は、潤滑油膜の健全性に直接影響を与えます。システム圧力が流体の蒸気圧を下回ると、シール面間の油膜が瞬時に蒸発する可能性があります。この急激な蒸発により、重要な潤滑が失われます。シール面は保護なしで互いに擦れ合い、激しい摩擦と熱が発生します。このような状況は、シール材の熱亀裂や摩耗の加速に急速につながります。また、圧力の低下が続くと、フラッシング液がシール室に効果的に供給されなくなります。これにより、シールは空運転や過熱に対して脆弱になります。

不十分な水洗計画

不適切なフラッシング計画は、潤滑不良やドライ運転の大きな原因となります。適切なフラッシング計画は、シール面に清潔で冷たい作動油を継続的に供給することを保証します。これにより、潤滑膜が維持され、熱が放散されます。

API 682 フラッシュプラン

• プラン11ポンプ吐出部からオリフィスを通して単一のメカニカルシールへとプロセス流体を再循環させる。これは、非重合性流体を用いたほとんどの一般的な用途に適している。
• プラン12プラン11に似ていますが、汚染された液体から固形物を取り除くためのストレーナーが含まれています。
• プラン32外部供給源から単一のシールに清浄な流体を供給します。この方式は、プロセス流体がフラッシングに適さない場合に有効です。
• プラン52二重シール構造において、リザーバーから外側シール面へ清浄な緩衝液を供給します。これにより、プロセス流体がバリア液で汚染されるのを防ぎます。
• プラン53A、53B、53C貯槽、ブラダーアキュムレータ、またはピストンアキュムレータから、清浄で加圧されたバリア液を二重シール面に供給します。これらのプランは、汚れた流体、研磨性のある流体、または重合するプロセス流体を対象としています。
• プラン54外部供給源から清浄な加圧バリア液を二重シール面に供給します。この方式は、高温または汚染されたプロセス流体向けです。
• プラン55外部供給源から清浄な非加圧緩衝液を二重シール面に供給します。これにより、プロセス流体の凝固を防止したり、追加の熱除去効果が得られます。
• プラン62外部からの非加圧冷却を単一シールの大気圧側に供給します。これにより、コークス化と酸化を防ぎます。

間違ったフラッシュプランを選択したり、正しく実装しなかったりすると、シール不良につながります。たとえば、「フラッシュなし「バイパス フラッシュ」プランは、ポンプで送られる流体が清浄で、温度制限内であり、気化しにくい場合にのみ適しています。「バイパス フラッシュ」は、ポンプの吐出側から流体を循環させて熱を運び去ります。ただし、固形物が存在する場合は理想的ではありません。「外部フラッシュ」は、シールをポンプで送られる流体から隔離しますが、希釈のリスクが生じます。プロセス側フラッシュ プランは、フラッシングの前にプロセス流体を処理します。デュアル シールまたは中間シール フラッシュ プランは、バッファまたはバリア流体を導入します。大気圧側フラッシュ プランは、空気にさらされているシール面に非加圧の急冷を行います。各プランは、特定の運用上の課題に対応します。これらのプランの選択またはメンテナンスが不適切だと、潤滑が損なわれます。その結果、ドライ ランやシールの損傷が発生します。

潤滑不良に起因するメカニカルシールの故障を防止する

メカニカルシールにおける潤滑不良による故障を防ぐには、積極的な対策が必要です。オペレーターは、シール面間に常に十分な潤滑油膜が存在するようにしなければなりません。これにより、ドライ運転や過度の摩耗を防ぐことができます。シールの長寿命化には、適切なシステム設計と綿密な監視が不可欠です。

まず、特定の用途に適したAPI 682フラッシングプランを選択してください。この選択は、プロセス流体の特性、温度、および圧力によって異なります。適切に選択されたフラッシングプランは、シール面に清浄で低温の流体を継続的に供給することを保証します。これにより、潤滑が維持され、効果的に熱が放散されます。フラッシングライン、フィルター、およびオリフィスは定期的に点検および保守してください。これらの部品の詰まりや損傷は、フラッシングの流れを阻害し、潤滑不足につながる可能性があります。

第二に、システム圧力を安定に保つことが重要です。圧力の変動は潤滑膜の蒸発を引き起こし、ドライ運転につながる可能性があります。オペレーターはシステム圧力を継続的に監視し、流体の蒸気圧を下回る圧力低下があれば速やかに対処する必要があります。ポンプの有効吸込ヘッド（NPSH）を適切に確保することで、キャビテーションを防ぐことができます。キャビテーションは、シール面間で崩壊する可能性のある蒸気泡を発生させ、ドライ運転状態を模倣します。

第三に、堅牢な監視システムを導入してください。シールチャンバーの温度センサーは、過熱を早期に検知できます。圧力計は、フラッシング液の供給に関するリアルタイムデータを提供します。これらのツールにより、重大な損傷が発生する前に即座に対応できます。二重シール構成の場合は、バリア液または緩衝液を適切な圧力と温度に維持してください。リザーバー内の液面レベルと品質を定期的に確認してください。汚染または劣化したバリア液は、潤滑性と熱伝達性能を低下させます。

最後に、適切な操作手順とトラブルシューティングについて、担当者に徹底的な研修を実施してください。担当者は、シール性能における潤滑の重要な役割を理解する必要があります。この知識は、シール故障に発展する前に潜在的な問題を特定し、対処するのに役立ちます。これらの手順を遵守することで、メカニカルシールの寿命が大幅に延び、動作信頼性が向上します。

機械式シールに影響を与える研磨性汚染物質

研磨性異物混入は、メカニカルシールの完全性にとって重大な脅威となります。プロセス流体中の異物は、シール面やその他の部品に深刻な損傷を与える可能性があります。これにより、早期摩耗が発生し、最終的にはシールの破損につながります。

微粒子侵入

微粒子侵入とは、固体粒子がシール環境に侵入する現象である。メカニカルシール面に製品が堆積するこれは重大な問題です。特に衛生ポンプでは、温度、圧力、流速の変動によってシールギャップ付近に沈殿物が生じやすく、この問題が顕著になります。シール面に急速に固化してスケールを形成する流体が、この問題を引き起こすことがよくあります。これらの堆積物が蓄積すると、シールギャップが広がり、漏れが発生し、時間の経過とともに悪化します。研磨粒子この堆積物の中にはシール面を損傷するものもある。メカニカルシールは以下のような悪影響を受ける。砂やシルトなどの固体粒子これは、シールがそのような研磨材に対応するように設計されていない場合に特に当てはまります。これらの粒子は、柔らかいシール面に溝を作り、プロセス媒体の滴下や漏れを引き起こします。一般的な粒子状汚染物質には以下が含まれる:

• 糸くず
• 機械用バリ取り
• さび
• 砂
• 金属の削りくず
• 掃除用布の繊維
• 溶接スパッタ
• ダート
• スラッジ
• 水
• ほこり
• 油

スラリー用途

スラリー用途では、メカニカルシールに特有の課題が生じます。スラリーには研磨粒子が含まれていることが多く、これらの粒子はシール面に大きな摩耗を引き起こします。これにより摩耗が加速し、シール効果が低下します。硬質または鋭利な固体を含むスラリーの高速移動は、シール部品に大きな損傷を与えます。回転するシャフトとシール部品のエネルギーにより、スラリーは高速で推進されます。シールとチャンバーの設計は、この渦流を軽減する必要があります。プロセス液のpHもシールの耐久性に影響します。酸性のスラリーでは、固体がシールに与える損傷が大きくなります。そのため、腐食環境に耐えられる特別なシール設計が必要となります。スラリー固体の微粒子が二次シールのOリングエラストマーに埋め込まれます。これにより、ほつれや漏れが発生します。圧力と振動により微小な動きが生じ、微粒子がシャフトに対して鋸のように作用します。非プッシャー式二次シール一次リングに取り付けられたベローズなどは、研磨性スラリー用途において、より堅牢な代替手段となる。

ろ過が不十分

ろ過が不十分研磨性汚染に直接的に寄与します。プロセス流体への汚染物質や微粒子の増加を許容します。これらの汚染物質はシール面に埋め込まれます。これにより、特に硬質/軟質シール面材料の組み合わせで摩耗が増加します。これは最終的に漏れとメカニカルシールの寿命が短縮. 汚染は、多くの場合、不十分なろ過システムに起因する。カートリッジ式メカニカルシールにとって、異物やゴミは大きな課題となります。シールチャンバー内に異物やゴミが侵入すると、摩耗が加速し、最終的にはシールが破損します。シールの寿命を延ばすには、不十分なフラッシングや摩耗した配管システムなど、汚染の根本原因に対処することが不可欠です。

汚染に起因するメカニカルシールの故障を防止する

汚染によるメカニカルシールの故障を防ぐには、多角的なアプローチが必要です。オペレーターは、シールを研磨粒子から保護するための確実な対策を実施しなければなりません。これにより、長期的な信頼性が確保され、メンテナンスコストが削減されます。

いくつかの設計およびシステム変更により、汚染対策が効果的に行われている。

• 汚れた流体や汚染された流体に対する耐久性を高めるために設計されたシール面を使用してください。これらの特殊素材は、研磨粒子による摩耗に強い耐性を備えています。
• プロセス流体から微粒子を除去するために、ストレーナーまたはサイクロン分離器を追加する。APIプラン12、22、31、および41このニーズに特化して対応しています。汚染された液体をシール面から遠ざける役割を果たします。
• バリア液圧を上げて、微粒子が内側シール面に浸透するのを防ぎます。API規格53（A、B、C）、54、74では、この原理を二重シール構造に採用しています。バリア液圧を高めることで、保護緩衝層が形成されます。

継続的な監視とメンテナンスも重要な役割を果たします。

• 定期的に液質と状態を監視する潜在的な汚染源を特定するため。早期発見は、タイムリーな対策を可能にする。
• 流体の清浄度を維持するために、効果的なろ過システムを導入してください。適切なろ過により、懸濁固形物がシールチャンバーに到達する前に除去されます。
• 流体分析プログラムと状態監視技術を活用してください。これらのツールは、流体の状態や潜在的な摩耗による脅威に関する情報を提供します。

組み合わせることで適切なシール設計効果的なろ過と綿密な監視を行うことで、企業は汚染によるシール故障のリスクを大幅に低減できます。このような積極的な姿勢は、シールの寿命を延ばし、運用効率を維持します。

メカニカルシールとの化学的不適合性

化学的不適合性は、メカニカルシールの寿命にとって重大な脅威となります。シール材がプロセス流体と有害な反応を起こすと、急速な劣化と早期故障につながります。これらの相互作用を理解することは、適切なシールを選択する上で非常に重要です。

シール材の劣化

化学物質への曝露は、シール材の様々な形態の劣化を引き起こす。腐食過酷な化学環境下でシールが早期に破損する主な原因は腐食です。これには、塩化物濃度が高い環境や酸性環境でよく見られる局所的な損傷である孔食も含まれます。引張応力と腐食性雰囲気が同時に作用すると、応力腐食割れが発生します。異種金属が電解質の存在下で接触すると、ガルバニック腐食が問題となります。均一腐食は、表面全体が反応性化学物質にさらされることで、徐々に表面が薄くなる現象です。

エラストマーは、化学分解エラストマーがプロセス流体と相互作用すると膨潤が起こり、体積が増加します。化学物質はエラストマーから可塑剤を抽出し、その特性を変化させます。ポリマー構造はポリマー鎖の化学的分解を受けることがあります。酸化は酸素との反応を伴う一般的な劣化プロセスです。架橋はエラストマー構造の化学変化を伴い、硬化につながる可能性があります。鎖切断、つまりポリマー鎖の切断は、弾性の低下と亀裂の原因となります。炭化水素の劣化の後期段階では、しばしば連鎖断裂これにより、化学構造に大きな変化が生じる。分子鎖の劣化や補強剤の損失も、物理的変化に寄与する。H₂Sとの相互作用は、超高H₂S条件下におけるFMおよびHNBRの機械的特性の低下と破損の主な要因である。顕微鏡分析では、内部に多孔質欠陥が形成されていることがしばしば明らかになり、これが靭性の低下と脆性破壊につながる。

流体化学攻撃

プロセス流体はシール材を直接攻撃し、劣化させる可能性があります。この化学的攻撃はシールの構造的完全性を弱め、信頼性の高いシール性能を維持する能力を損ないます。腐食性の高い化学物質は、シール面や二次シールを溶解、侵食、または化学的に変化させる可能性があります。これにより、漏れや操業停止が発生します。

不適切な材料選定

不適切な材料選定は、化学的不適合の主な原因の一つです。プロセス流体の化学的性質に耐えられない材料を選択すると、シールの早期故障が確実に発生します。適切な材料の選択いくつかの要素を慎重に検討する必要がある。

• 流体タイプ腐食性の化学物質には、耐腐食性合金やエラストマーが必要です。研磨性のスラリーには、炭化ケイ素のような頑丈なシール面が必要です。粘性の高い流体には、摩擦と熱を制御する設計が求められます。
• 作動圧力および温度高圧システムには、バランスの取れたシール設計が必要です。極端な温度条件下では、変形に強い材料が求められます。
• 業界コンプライアンス医薬品およびバイオテクノロジー用途では、厳格な衛生基準と汚染のない基準を満たす必要があります。食品および飲料用途では、FDA承認済みの材料の使用が義務付けられています。

225°F以下の水またはグリコールベースの流体を使用する一般的なHVACアプリケーションの場合、カーボンセラミックシールこれらは一般的です。これらのシールは、通常、ステンレス鋼、BUNAエラストマー、純度99.5%の酸化アルミニウムセラミック固定面、およびカーボン回転面で構成され、pH7.0～9.0の範囲で良好に機能します。溶解固形分400 ppm、未溶解固形分20 ppmまで対応できます。ただし、pHレベルが高いシステム（9.0～11.0の範囲）では、材料仕様をEPR/カーボン/タングステンカーバイド（TC）またはEPR/シリコンカーバイド（SiC）/シリコンカーバイド（SiC）に変更する必要があります。後者はpH12.5まで推奨されます。固形分レベルが高い場合、特にシリカの場合は、EPR/SiC/SiCシールも必要です。標準のBuna/カーボン/セラミックシールはシリカに対応できず、固形分処理能力も低くなります。 EPR/SiC/SiCは優れた性能を発揮するものの、標準的なカーボンセラミックシールに比べてコストが高く、納期も長くなる可能性がある。

適切な材料を選定するためには、以下の手順に従ってください。

1. 動作パラメータを特定するこれには、シールがさらされる温度、圧力、速度、および媒体（液体、気体、固体）が含まれます。これらの情報は、適切なシール材料と設計を選択する上で不可欠です。
2. シーリング要件を理解するシールが液体、粉塵、または汚染物質の漏れを防ぐ必要があるかどうかを判断してください。また、高速回転や高圧差に耐える能力が必要かどうかも考慮してください。
3. 材料の適合性を考慮するシール材は、接触する媒体と適合性が必要です。耐薬品性、耐熱性、耐摩耗性を考慮してください。
4. 環境要因を評価する湿気、紫外線、オゾンなどの要因は、シールの性能と寿命に影響を与える可能性があります。選定する材料と設計は、これらの条件に耐えられるものでなければなりません。

メカニカルシールにおける化学的不適合性の防止

メカニカルシールにおける化学的不適合性を防止するには、綿密な計画と実行が不可欠です。エンジニアは、プロセス流体の特定の化学的性質に耐えうる材料を選定する必要があります。このような積極的なアプローチにより、シールの長寿命化と動作信頼性が確保されます。

シール材の適切な選択は非常に重要です。これには、特定のOリング材料や炭化ケイ素シール面が含まれます。これらの選択により、特に腐食性の高い媒体での早期摩耗や致命的な故障を防ぐことができます。たとえば、直接焼結炭化ケイ素は、ほとんどの化学物質に対して優れた耐性を提供します。腐食性の高い用途を含む、ほぼすべてのメカニカルシール用途に適しています。一方、反応結合炭化ケイ素には制限があります。pHが4未満または11を超える強酸または強塩基には適していません。これは、8～12%の遊離シリコン金属含有量によるものです。腐食性の高いサービスでは、金属部品が濡れないシール設計が最適です。金属の腐食を完全に回避できます。特定の耐薬品性炭素グレードとアルファ焼結炭化ケイ素は、フッ化水素酸（HF）用途に適しています。HF酸の二次シール要素には、パーフルオロエラストマーも推奨されます。モネル®合金400などの高合金金属は、このような過酷な環境における金属部品の優れた耐食性を提供します。

主要な化学的特性を徹底的に評価することも不可欠です。エンジニアは、動作温度、pH値、システム圧力、および化学物質濃度を理解しなければなりません。シール材は希釈された化学溶液では適切に機能するかもしれませんが、高濃度の溶液では機能しない可能性があります。

設計段階の早い段階でメカニカルシールメーカーに相談することは、大きなメリットをもたらします。この積極的なアプローチにより、故障箇所を事前に予測できます。より堅牢な設計につながり、ライフサイクルコストを削減することでコスト効率を高めます。また、メーカーは、特有の化学的課題に対するカスタマイズされたソリューションを提供することも可能です。

最後に、厳密な試験によって材料の適合性を検証します。実験室および現場での試験プロトコルを実施してください。ASTM D471などの標準化された試験では、試験サンプルを最高使用温度の試験油に浸漬します。これにより、寸法、重量、硬度の変化を測定します。簡略化された現場試験の代替方法も存在します。これらの手順により、選択したシール材が実際の使用条件下で確実に機能することが保証されます。

機械式シールにおける軸のずれと振動

シャフトの芯ずれや過度の振動は、メカニカルシールの故障に大きく影響します。これらの問題は、シールが耐えられない動的応力を発生させ、早期摩耗や漏れにつながります。シールの信頼性の高い動作には、こうした機械的な不均衡に対処することが不可欠です。

過剰なシャフト振れ

軸の振れが大きすぎると、シール面に振動運動が生じます。この振動運動は、安定した潤滑膜の形成を妨げ、シール面の摩耗を不均一にします。業界標準では、これらの問題を防止するために、軸の振れの許容限度が定められています。

産業機械の場合、ISO 1101 は最大振れ許容値を規定しています。米国規格協会 (ANSI) は一般的に、振れは平均ラジアルエアギャップの 5 パーセントを超えてはならないと推奨しています。0.003インチより小さい方の値。

ベアリング摩耗の問題

摩耗したベアリング潤滑不足はメカニカルシールの性能に直接影響を与えます。シャフトのぐらつきを引き起こし、破壊的な振動を発生させます。これらの振動は、メカニカルシールの摩擦面間に重要な潤滑膜が形成されるのを妨げます。この潤滑膜は、シールの適切な動作に不可欠です。潤滑不足と振動の増加は、位置ずれと過剰な流体漏れを引き起こします。これは最終的にシールの故障につながります。さらに、ドライ運転状態はベアリングを損傷し、振動問題をさらに悪化させ、シールの早期摩耗の一因となります。

システム共振

システム共振は、運転周波数がポンプシステムまたはその構成部品の固有振動数と一致したときに発生します。これにより振動が増幅され、メカニカルシールに大きな負荷がかかります。エンジニアは、さまざまな診断テストによってシステム共振を特定できます。

• ポンプの振動試験には、衝撃モード解析「TAP™」試験および運転時たわみ形状（ODS）試験が含まれます。
• 高速フーリエ変換（FFT）による影響周波数応答関数（FRF）プロットの分析。ここで「山頂」は固有振動数を示します。

有限要素解析（FEA）は、設置時の様々なシナリオや実用的な解決策を検討します。例えば、FEAの結果、配管支持が不十分なために共振が発生していることが判明しました。そこで、配管フランジ付近に剛性の高いクランプを備えたコンクリート製の支柱を追加することで、この問題を解決しました。TAP™（時間平均パルス）実験モード解析衝撃試験機械が稼働している間に、構造またはローターの固有振動数を特定します。インペラ環状シールの相互作用やベアリングの動的剛性などの境界条件を考慮します。この方法は、ダウンタイムを必要とせずに問題を特定します。共振を軽減するために、ポンプを危険速度付近で運転することは避けてください。特に可変周波数駆動装置を使用する場合に重要です。これにより、ポンプシステムや構成部品の固有共振を防ぐことができます。

メカニカルシールのずれや振動を防止する

メカニカルシールのずれや振動を防ぐには、包括的なアプローチが必要です。エンジニアは、これらの機械的な不均衡の根本原因に対処しなければなりません。これにより、シールの信頼性の高い動作が確保され、機器の寿命が延びます。

いくつかの重要な方法により、位置ずれや振動を効果的に防止できます。適切なシャフトアライメントは非常に重要です。ドライブシャフト、カップリング、またはインペラシャフトのミスアライメントは、シールの故障を引き起こすことがよくあります。これらの問題は、最終的に問題を引き起こす目に見えない振動につながります。したがって、設置時の適切なアライメントが不可欠です。ベアリングの定期的なメンテナンスも重要な役割を果たします。ベアリングの故障は、潤滑不足、過熱、摩耗、腐食、または汚染が原因であることが多く、シャフトの振動を引き起こす可能性があります。定期的なメンテナンスと振動監視により、これらの問題を早期に発見できます。強固な基礎も同様に重要です。ポンプとドライブの基礎が不十分だと、振動が増幅されます。ポンプとドライブモーターは、しっかりと固定する必要があります。基礎は振動を吸収する必要があります。アンカーボルトを確認し、より厚いアンカープレートを検討したり、摩耗したモーターマウントを交換したりすることで、基礎の問題を解決できます。

適切なインペラの選定も、故障防止に貢献します。高濃度の微粒子やスラリーによるインペラの劣化は、油圧バランスの崩れやシャフトの振動を引き起こします。鋳造インペラよりも精密にバランス調整された機械加工インペラを選択することで、インペラの寿命とメカニカルシールの健全性が向上します。最適効率点（BEP）内で運転することも重要な要素です。ポンプをBEP外で運転すると振動が発生します。これは、プロセス条件の変化やポンプの回転数を上げすぎたことが原因です。ポンプの回転数を下げることで、簡単に解決できます。

長期的な信頼性を確保するため、製造元のガイドラインを厳守してくださいこれらのガイドラインでは、各メカニカルシールモデルのメンテナンス間隔と動作パラメータを規定しています。メカニカルシールの摩耗、損傷、漏れを定期的に点検してください。異常な振動や音は不具合の兆候です。摩擦を最小限に抑え、過熱を防ぐために、メーカー推奨の潤滑剤を使用して適切な潤滑を行ってください。清潔さを保つ外部からの異物が繊細なシール面を損傷するのを防ぐため、締結具を締め付ける際は均一なトルクをかけてください。これにより、弱点の発生、変形、破損を防ぐことができます。これらの対策は、メカニカルシールを過度の振動や位置ずれから保護し、寿命を大幅に延ばします。

メカニカルシールへの過度の温度と圧力

過度の温度と圧力は、メカニカルシールの性能に深刻な影響を与える重要な要因です。これらの条件下では、シール材が設計上の限界を超えてしまい、急速な劣化と早期故障につながります。信頼性の高い運転のためには、こうした環境ストレス要因を適切に管理することが不可欠です。

シール面の過熱

シール面の過熱は、メカニカルシールの故障の一般的な原因です。回転面と固定面との摩擦によって熱が発生し、この熱は効果的に放散されなければなりません。プロセス流体やフラッシング流体がこの熱を除去できない場合、温度が上昇します。高温になると、潤滑油膜が蒸発し、ドライ運転状態になることがあります。また、過熱はシール面の材質を劣化させ、ひび割れ、膨れ、摩耗の加速を引き起こします。シール内部のエラストマー部品が硬化または軟化し、シール性能を失うこともあります。

システム圧力の急上昇

システム圧力の急上昇は、メカニカルシールに大きなストレスを与えます。シールは特定の圧力範囲に合わせて設計されていますが、急激な圧力上昇はこれらの限界を超える可能性があります。これによりシール面が開き、即座に漏れが発生することがあります。また、高圧はシール部品の変形や二次シールの押し出しを引き起こすこともあり、シールの完全性を損ないます。圧力の急上昇が繰り返されると、シール材の疲労破壊につながり、シールの寿命が著しく短くなります。エンジニアは、これらの圧力変動を防止または軽減するシステムを設計する必要があります。

冷却不足

冷却不足は過熱やシール不良に直接つながります。メカニカルシールは、最適な動作温度を維持するために効果的な放熱が必要です。冷却ジャケットや熱交換器などの冷却システムを導入する温度を効果的に管理します。これらのシステムは、高温環境下で稼働するメカニカルシールの過熱を防ぎます。熱を放散し、最適な運転条件の維持に役立ちます。

メカニカルシールに必要な冷却を提供する方法はいくつかあります。:

• 高温環境下で使用されるメカニカルシールには、焼入れ液、シールポット、冷却ジャケットなどの外部冷却システムが必要となる場合が多い。
• 二重メカニカルシールは、バリア液または緩衝液を利用して、シール面に潤滑と冷却の両方を提供することができる。
• シール部に清潔で低温の作動油を供給するためには、適切なAPIフラッシング計画が不可欠です。これにより、過熱のリスクを軽減できます。

APIプランには、それぞれ特定の冷却および潤滑戦略が盛り込まれています。:

これらの冷却方法により、シール面は動作温度範囲内に維持されます。これにより、熱による劣化を防ぎ、シールの寿命を延ばすことができます。

温度と圧力に関連するメカニカルシールの故障を防止する

温度や圧力に起因するメカニカルシールの故障を防ぐには、綿密な計画と継続的な監視が必要です。エンジニアは、シールを設計上の許容範囲内で選定し、運用しなければなりません。これにより、長期的な信頼性が確保され、高額なダウンタイムを回避できます。

運転条件を慎重に検討するシール設計と選定において、環境条件は非常に重要です。これには、温度、圧力、加圧または減圧速度が含まれます。流体媒体の組成も重要な役割を果たします。適切な材料適合性は不可欠です。これにより、シール材の膨張、膨れ、溶解などの問題を防ぐことができます。腐食性の強い化学物質や極端な温度は、これらの問題を引き起こす可能性があります。過加圧への対処は不可欠です。これにより、シールの押し出しや機械的損傷を防ぐことができます。急激な減圧を避けることも重要です。これにより、爆発的な減圧を防ぐことができます。シールエンジニアにすべての環境面を伝えることで、最適な性能が確保されます。これにより、厳しい運転条件を考慮することができます。変更が発生した場合は、運転条件を定期的に見直し、シール性能を評価する必要があります。これにより、故障を防ぎ、安全性を確保できます。

システムの圧力と温度を監視することは、重要な定期メンテナンス作業です。これにより、早期に逸脱を検出できます。メカニカルシールの選択そのためには、いくつかの要素を考慮する必要があります。これには、温度、圧力、および材料の適合性が含まれます。用途に適したシールを選択することで、早期の故障を防ぐことができます。冷却ジャケットや熱交換器などの堅牢な冷却システムを導入することで、高温の管理に役立ちます。これらのシステムは効果的に熱を放散し、メカニカルシールの最適な動作条件を維持します。適切なフラッシング計画により、シール面に冷却液を供給することもできます。これにより、過熱を防ぎ、潤滑膜を維持できます。

メカニカルシールの故障は、不適切な取り付け、潤滑不良、研磨剤による汚染、化学的不適合、シャフトのミスアライメント、振動、極端な温度や圧力などが原因で発生することが多い。信頼性の高い運転のためには、予防的な対策が不可欠である。企業は、重要なポンプを優先的に点検し、シールサポートシステムを見直し、専門家に相談する。必要なアップグレードのため。定期的な点検とメーカーのメンテナンススケジュールへの準拠非常に重要です。

堅牢な保守プログラム長期的に大きなメリットをもたらします。手頃な価格のメカニカルシール修理サービスは、コストを削減できます。60～80％新しいシールを購入する場合と比較して、予知保全は通常、計画外のダウンタイムを60～80%削減し、部品の寿命を延ばし、メカニカルシールの全体的な運用効率を向上させます。

よくある質問

メカニカルシールの故障で最も頻繁に発生する原因は何ですか？

不適切な設置多くの場合、メカニカルシールの故障につながります。位置ずれ、部品の不適切な組み立て、取り扱い中の損傷は、シールの寿命を著しく縮めます。メーカーのガイドラインに従い、訓練を受けた担当者が作業を行うことで、これらの問題を防止できます。

化学的不適合性はメカニカルシールにどのような影響を与えるのか？

化学的不適合はシール材の劣化につながります。プロセス流体はシール面や二次シールを侵食し、膨張、腐食、溶解を引き起こします。使用する流体に適した材料を選択することで、早期故障を防ぐことができます。

機械式シールにとって、適切なフラッシング計画がなぜ重要なのでしょうか？

適切なフラッシング計画は、シール面への継続的な潤滑と冷却を保証します。薄い流体膜を維持することで、空運転や過熱を防ぎます。不適切なフラッシング計画は、潤滑不足と摩耗の加速につながります。

振動は本当にメカニカルシールを損傷させる可能性があるのか​​？

はい、振動はメカニカルシールに深刻な損傷を与えます。過度の軸振れ、摩耗したベアリング、およびシステムの共振は動的応力を発生させます。これらの応力は適切な潤滑を妨げ、不均一な摩耗を引き起こし、シールの早期故障につながります。

メカニカルシールにおける予知保全の利点は何ですか？

予知保全は、計画外のダウンタイムを60～80%削減します。また、部品の寿命を延ばし、運用効率を向上させます。このアプローチにより、潜在的な問題を早期に特定できるため、タイムリーな対応が可能となり、修理コストの削減につながります。