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Apr 05, 2024

立型ポンプのメカニカルシールをサポートするための最適な配管計画を決定する

メカニカル シールを最大限に活用できるかどうかは、メカニカル シールが動作する環境の質に直接比例します。 ほぼすべての用途において、メカニカル シールの寿命の鍵となるのは、

メカニカル シールを最大限に活用できるかどうかは、メカニカル シールが動作する環境の質に直接比例します。 ほぼすべての用途において、メカニカル シールの寿命と平均故障間隔 (MTBF) の延長の鍵となるのは、メカニカル シールのニーズとそのサポート方法を理解することです。 すべてのアプリケーションはメカニカル シーリング要件が異なりますが、垂直ポンプのアプリケーションには特有の一連の課題があります。

メカニカル シールをサポートする最適な配管計画を決定するときは、さまざまな種類のポンプがシール チャンバの圧力にどのような影響を与えるかを最初に理解することが重要です。 たとえば、垂直オーバーハング ポンプ (OH3) のシール チャンバーの圧力は、特定のインペラの機能に依存します。 一方、垂直排水ポンプ (VS5) の場合、吐出配管がシャフト柱の外側を通るため、シール室の圧力は大気圧に非常に近くなります。 この記事では、垂直タービンおよびウェットピット ポンプ、垂直サンプおよびスラリー ポンプ、垂直オーバーハング ポンプという 3 つのユニークなポンプ カテゴリに焦点を当てます。

垂直タービンまたは湿式ピットポンプのメカニカルシールは、ポンプの取り付けプレートの上のシャフトコラムに配置されています。 プロセス流体はシャフトカラムを通って汲み上げられ、吐出ノズルからポンプから排出されます。このため、シール室の圧力はポンプの吐出圧力と等しくなります。 メカニカル シールはベーパー ロックを防ぐために適切に通気する必要があるため、フラッシュ ポートは軸方向にできるだけ高い位置 (シール面の上) にある必要があります。

この種のポンプに選択される最も一般的な配管計画は、米国石油協会 (API) の計画 13 です。これは、シール面を冷却し、潤滑を維持するために、シール面に適切なフラッシュ フローを提供するサイズにする必要があります。 この構成における API Plan 13 の主な利点は、プロセス流体の継続的な通気が可能になり、シール チャンバー内に蒸気が蓄積してシールがベーパー ロックすることを回避できることです。

垂直メカニカルシールを動作させる場合、フラッシュポートの軸方向の位置が重要になります。 可能な限り最良の通気シナリオを促進するには、フラッシュアウト (FO) ポートをシール面の上のできるだけ外側に配置する必要があります。 対照的に、垂直方向のシールの場合、フラッシュイン (FI) ポートは FO ポートの下にある必要があります。 可能であれば、メカニカル シールのフラッシュ ポートは接線方向にして、シール全体の流れを容易にする必要があります。

API プラン 13 は、シール チャンバーから固形物を除去するためにも使用できます。 プロセス流体に固体が含まれている場合は、API プラン 13 をブリード ブッシュ (通常はポンプ メーカーによって供給される) と組み合わせて使用​​し、シール チャンバーを適切にフラッシングするために API プラン 32 を含めることをお勧めします。

垂直サンプポンプおよびスラリーポンプは、プロセス流体がシャフトカラムを通って排出されないという点で垂直タービンポンプとは異なります。 プロセス流体がシャフトカラムの外側の別の場所に排出されるように、別の配管が排出ノズルに接続されています。

これにより、シャフト塔の大部分が空（空気または蒸気で満たされた）となり、大気圧のままになります。 この場合、メカニカルシールは不要な蒸気が大気中に漏れるのを防ぐためだけに必要となります。 選択した配管計画に応じて、ガスまたは液体のバリア流体システムを使用してこれを実現できます。

API プラン 53、54、および 74 は、プロセス流体の大気への漏洩を防ぐために、加圧バリア流体 (プラン 53 および 54 では液体バリア、プラン 74 ではガスバリア流体) をシールに提供します。 これは、シャフト塔内に蒸気が蓄積する可能性がある垂直サンプまたはスラリー ポンプをシールする場合に最も重要です。 垂直サンプまたはスラリー ポンプに加圧バリア システムを選択した場合、シャフト カラムにドレン ポートが利用できることを確認することが重要です。 ドレンポートが存在しない場合、シャフトコラムが流体で満たされ、シールが過圧になる可能性があります。

垂直オーバーハング ポンプでは、水平オーバーハング ポンプと同様に、メカニカル シールはインペラの後部の真上にあります。 このような場合は、インペラの機能がシール チャンバー内に作用する圧力に大きな影響を与えることになります。 ウェアリングは、吐出時の流体が吸入側に再循環するのを防ぐために、インペラとポンプケーシング間の隙間の相互作用を促進します。 また、インペラの前部とシールチャンバーの間の差圧を減少させることにより、インペラにかかる軸方向の荷重も軽減します。 インペラの機能に応じて、シール チャンバの圧力は、垂直オーバーハング ポンプの吸入圧力と吐出圧力の間になります。