【シール知識】なぜ機械シールに漏れが発生するのか？

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はじめに 環境保護への要求が高まるにつれて、化学業界における環境問題がますます顕著になり、企業はシールの漏れや浸出問題に重点的に注目し始めている。ポンプのシール問題は特に重要です。シーリングは、装置全体の安定した運転にとって極めて重要な役割を果たし、生産の安全かつ安定した稼働にも大きく寄与します。特に化学企業においては、シールの機能が非常に重要です。化学工場では、ポンプで扱われる媒体のほとんどが可燃性・爆発性であり、有毒かつ有害です。もし漏洩が起きてもすぐに発見されなければ、計り知れない損失を招くことになります。したがって、機械シールの漏れ対策は化学工場の重要な業務の一つです。 機械シール構造　機械シールはエンドシールとも呼ばれ、回転軸に垂直な一対の端面を有している。この端面は、流体圧力および機械的な反発力によって、補助シールの協力を得て反対側の端面と密着した状態を保ち、相対的に滑動することで、媒体の漏れを防ぐ。機械シールは2つの部品で構成されており、1つがステータリングリングで、もう1つの部品がそれと対向して回転し、シールの漏れを最小限に抑えることを目的としています。 一般的な機械的シールの構造は、図1に示す通りです。1つの静止リング、2つの動リング、3つの弾性要素、4つのスプリングベース、5つの締め付けネジ、6つの回転リング用補助シールリング、8つの静止リング用補助シールリングなどの部品で構成されており、回転防止ピン7がプレート9に固定されることで静止リングの回転を防ぐ。 削除　画像の説明テキストを追加するにはここをクリックしてください　機械シールの一般的な漏れ箇所　機械シールには多くの種類がありますが、よく見られる漏れ箇所は主に以下の通りです：(1)シャフトハウジングとシャフトの間のシール、(2)動環とシャフトハウジングの間のシール、(3)動環と静環の間のシール、(4)静環と静環ベースの間のシール、(5)シールエンドカバーとポンプ本体の間のシール。 正しい結論を出すためには、注意深く観察し、識別し、判断する必要がある。 漏れの主な原因分析 一、静的試験時の漏れ 静的試験を行い、漏れ量を観察し、その量に基づいて初期の判断を下す。動環または静環のシールリングに問題がある場合、漏れ量は少なくなります；動環と静環の摩擦に問題がある場合、漏れ量は多くなります。この基準に基づき、手動でタービンを回して観察し、漏れ量の変化が小さい場合はシールリングに問題がある；動環と静環の摩擦に問題がある場合、漏れ量には明らかな変化が生じます；動環シールリングに問題がある場合、媒体は軸方向に噴出します；もし静環のシールリングが故障すると、媒体が水冷孔から漏れ出したり、周囲に噴出したりします。また、異なる漏れ箇所が同時に存在することもあるが、一般的には主従があり、注意深く観察し構造を把握していれば、正しく判断することは十分可能である。 二、試運転時の漏れ 試運転時にポンプが高速で回転することによって生じる高速度の遠心力により、漏れが抑制される。したがって、運転中に漏れが発生した場合は、まず軸間およびエンドキャップのシール不良の原因を排除する必要があり、そのほとんどは動翼と静翼の摩擦対が損傷したことに起因します。摩擦対のシールが失敗する主な要因は以下の通りです。 (1) 操作中に圧力閉塞、キャビテーション、真空引きなどの様々な異常現象が発生し、過大な軸方向力が生じることで動静環の接触面が分離し、漏れが起こる； (2)機械シールの取り付け時に圧縮量が過大となり、摩擦面が深刻に損傷し、漏れが発生する； (3)動環シールリングの取り付けが緩すぎるか締め付けが強すぎるため、動環と静環の端面でのシールが保てず、漏れが発生する； (4)媒体中の硬い粒子が不純物となり、摩擦対に入り込むことで、動環および静環のシール端面が摩耗し、漏れを引き起こす； (5)設計の選定が不適切で、ほとんどが再分解・組み立てやシールの交換が必要となる。 三、正常運転時の漏れ 運転中にメカニカルシールから突然漏れが発生する場合、通常の摩耗や使用寿命に達したためという可能性は非常に低く、ほとんどは生産状況の急激な変化や誤った操作、点検・保守が不十分であることが原因です。 (1) 抽空やエアエロージョンなどによる各種の異常な動作が引き起こすシールの破損； (2)媒体の気化：ポンプの実際の吐出量が少ない場合、媒体がポンプ内で大量に循環し、熱が蓄積されてシールが破損する； (3)循環量が過大で、容器底部の沈殿物が舞い上がり、シールが損傷する； (4)長時間停止した後、手動でのタービン回転操作なしに再起動すると、粘着した摩擦部品がシール面を破壊する； (5)媒体中の腐食性・重合性物質の増加； (6)環境温度が不安定； (7)生産運用が不安定。 通常の運転中に遠心ポンプの機械シールから有毒で有害かつ可燃性の媒体が突然漏れ出した場合、点検員が異常に気づかず適時に対処しなければ、火災や汚染、人的被害など計り知れない損失を招くため、これには十分な注意を払い、効果的な予防策を講じる必要がある。 結語 以上のことから、化学工業用ポンプのメカニカルシールにおいてよく見られる漏れ箇所とその原因についてまとめた。機械シールの構造やよく見られる漏れの現象を十分に理解し、さまざまな漏れの原因を正しく分析することで、的確な対策を講じて安全な生産を確保できるのです。