プロセス産業が直面する課題は変化していますが、危険または有毒な液体をポンプで送り続けています。安全性と信頼性は依然として最も重要です。ただし、オペレーターは多くのバッチ操作を処理する際に、速度、圧力、流量、さらには流体特性 (温度、濃度、粘度など) の厳しさを増加させます。石油精製所、ガス処理施設、石油化学および化学プラントのオペレーターにとって、安全とは、ポンプで送られる流体の損失や暴露を制御し、防止することを意味します。信頼性とは、メンテナンスの必要性が少なく、効率的かつ経済的に動作するポンプを意味します。
適切に設計されたメカニカル シールは、ポンプ オペレーターに実証済みの技術による長期にわたる安全で信頼性の高いポンプ性能を保証します。複数の回転機器や無数のコンポーネントの中で、メカニカル シールは、ほとんどの種類の動作条件下で確実に機能することが証明されています。
ポンプとシール - ぴったりフィット
シールレスポンプ技術がプロセス産業に大々的に導入されてから、ほぼ 30 年が経過したとは信じられません。この新技術は、メカニカル シールのすべての問題と認識されている限界の解決策として推進されました。この代替案によりメカニカルシールの使用が完全に不要になると提案する人もいます。
しかし、このプロモーションから間もなく、エンドユーザーは、メカニカル シールが法定の漏洩および封じ込め要件を満たす、またはそれを超える可能性があることを知りました。さらに、ポンプメーカーは、古い圧縮パッキン「スタッフィングボックス」に代わる最新のシールチャンバーを提供することでこの技術をサポートしました。
現在のシール チャンバーはメカニカル シール専用に設計されており、カートリッジ プラットフォームでより堅牢なテクノロジーを利用できるようになり、取り付けが容易になり、シールが最大限の可能性を発揮できる環境を作り出すことができます。
デザインの進歩
1980 年代半ば、新しい環境規制により、業界は封じ込めと排出だけでなく、機器の信頼性にも目を向けるようになりました。化学プラントのメカニカル シールの平均修理間隔 (MTBR) は約 12 か月でした。現在、平均 MTBR は 30 か月です。現在、石油産業は最も厳しい排出レベルの対象となっており、平均 MTBR は 60 か月を超えています。
メカニカル シールは、利用可能な最高の制御技術 (BACT) の要件を満たす、さらにはそれを超える能力を実証することで評判を維持しました。さらに、排出ガスおよび環境規制を満たすために利用できる経済的でエネルギー効率の高い技術を維持しながら、これを実現しました。
コンピューター プログラムを使用すると、製造前にシールをモデル化し、プロトタイプを作成し、現場に設置する前に特定の動作条件にどのように対処するかを確認できます。シール製造設計能力とシール面材料の技術は、プロセス用途に 1 対 1 で適合するように開発できるところまで進歩しました。
今日のコンピューター モデリング プログラムとテクノロジーでは、以前は簡単に利用できなかった、または高価すぎた 3-D 設計レビュー、有限要素解析 (FEA)、数値流体力学 (CFD)、剛体解析、熱画像診断プログラムの使用が可能になりました。以前の 2D 製図で頻繁に使用するためのものです。モデリング技術におけるこうした進歩により、メカニカル シールの設計の信頼性が高まりました。
これらのプログラムとテクノロジーにより、より堅牢なコンポーネントを備えた標準カートリッジ シールの設計が可能になりました。これらには、プロセス流体からスプリングとダイナミック O リングを除去し、フレキシブル ステーター テクノロジーを最適な設計にすることが含まれていました。
カスタム設計のテスト機能
標準カートリッジ シールの導入は、その堅牢性と取り付けの容易さにより、シーリング システムの信頼性の向上に大きく貢献しました。この堅牢性により、信頼性の高いパフォーマンスを備えた幅広いアプリケーション条件が可能になります。
さらに、カスタム設計のシーリング システムのより迅速な設計と製造により、さまざまなポンプ デューティ要件に合わせた「微調整」が可能になりました。カスタマイズは、シール自体の変更を通じて導入することも、より簡単には配管計画などの補助システム コンポーネントを通じて導入することもできます。サポート システムまたは配管計画によって、さまざまな動作条件下でシール環境を制御できる機能は、シールの性能と信頼性にとって最も重要です。
自然な流れとして、対応するカスタマイズされたメカニカル シールを備えた、よりカスタム設計のポンプも生まれました。現在、メカニカル シールは、あらゆる種類のプロセス条件やポンプ特性に合わせて迅速に設計およびテストできます。シール面、シールチャンバーの寸法パラメータ、およびシールがシールチャンバーにどのように適合するかは、幅広い用途に合わせてカスタムフィットするように設計および製造できます。米国石油協会 (API) 標準 682 などの規格の更新により、シールの設計、材料、機能を検証する要件を通じてシールの信頼性も向上しました。
カスタムフィット
シール業界はシール技術のコモディティ化と日々戦っています。「印鑑は印鑑、印鑑」と考えている購入者が多すぎます。標準ポンプでは、多くの場合、同じ基本シールを使用できます。ただし、特定のプロセス条件に設置して適用する場合、その特定の一連の動作条件および化学プロセスの下で必要な信頼性を得るために、シーリング システムに何らかのカスタマイズが実装されることがよくあります。
同じ標準的なカートリッジ設計であっても、材料コンポーネントの選択から採用される配管計画に至るまで、幅広いカスタマイズの可能性が存在します。必要な性能レベルと全体的な信頼性を達成するには、シールメーカーによるシールシステムのコンポーネントの選択に関するガイダンスが非常に重要です。このタイプのカスタマイズにより、メカニカル シールの通常の使用期間を MTBR の 24 か月ではなく、最大 30 ～ 60 か月まで延長できるようになります。
このアプローチにより、エンドユーザーは、特定の用途、形状、機能に合わせて設計されたシーリング システムを確実に受け取ることができます。この機能により、エンド ユーザーはポンプを設置する前に、ポンプの動作について必要な知識を得ることができます。ポンプがどのように動作するか、またはポンプがアプリケーションに対応できるかどうかについて推測する必要はありません。
信頼性の高い設計
ほとんどのプロセス オペレーターは同じ機能を実行しますが、アプリケーションは同じではありません。プロセスは、異なる速度、異なる温度、異なる粘度、異なる操作手順、異なるポンプ構成で実行されます。
メカニカル シール業界は長年にわたり、さまざまな動作条件に対するシールの感度を低下させ、信頼性の向上につながる重要な革新を導入してきました。これは、エンドユーザーが振動、温度、ベアリング、モーターの負荷について警告を発するための監視機器を備えていない場合でも、ほとんどの場合、今日のシールが引き続きその主な機能を実行できることを意味します。
結論
信頼性エンジニアリング、材料の強化、コンピュータ支援設計、および高度な製造技術を通じて、メカニカル シールはその価値と信頼性を証明し続けています。排出と封じ込め管理、安全性と暴露制限が変化しているにもかかわらず、シールは困難な要件を常に先取りしてきました。このため、メカニカル シールはプロセス産業において依然として好まれています。
投稿日時: 2022 年 6 月 30 日