ニュース

Jul 09, 2023

工業用水および廃水用途における適切な流体シール技術の適用

I sistemi idrici e di scarico industriali pompano grandi quantità di acqua ovunque

工業用水および廃水システムは、収集、分配、および処理施設全体に大量の水を汲み上げ、最大限の効率で動作します。 これらの処理される流体の量が増加するにつれて、システム要件も複雑になります。

さらに、地方自治体や廃棄物処理施設では、密閉が難しい垂直タービン ポンプなどの回転装置を稼働させることがよくあります。

ポンプシステムが、典型的な処理水流量と、過度の雨や不適切なシール方法などの要因によって発生する最大流出量の両方に対処できるように設計されていることが最も重要です。

100 年以上前に設計されたレガシーのメインシャフト シール装置が、今日でもなお使用されている主要なシール技術であることは周知の事実です。 ただし、エンド ユーザーが上下水用途に最適なシーリング ソリューションを選択する場合、施設固有のニーズに最適な利用可能な高度なテクノロジーを把握する必要があります。

流体シーリングの専門家と協力してベースラインを確立し、施設で使用されている水の量をより深く理解することが重要です。 そこからチームは、シャフトのサイズ、処理水中の沈殿物含有量、漏れ率、起動条件、水圧、ポンプ速度、振動、キャビテーションなど、ポンプ システム全体のシャフト シールと信頼性に影響を与える、より大きな問題に取り組むことができます。 これらは、シーリング技術とポンプの両方の長期的な成功に影響します。

この記事では、工場でどれだけの水が失われているかをより深く理解するために、水と廃水の処理における水使用量の調査を実施することの重要性と、漏れをなくしシステム全体を向上させるメカニカルシールなどのカスタム設計のソリューションを作成するためにチームがどのように連携できるかについて説明します。信頼性。

すべての工業プラントは、効率的に稼働するために何らかの方法で水を使用します。 工業用水処理システムは各施設のニーズに応じて異なります。そのため、メーカー、メンテナンス技術者、プラントチームは、どのようにしてプラントが消費する水の量を正確に知ることができるでしょうか? 工業用水処理システムと水の使用を理解することは、どの工場でも水を節約し、コストを節約するのに役立つため、これは非常に重要です。

工業用水処理システムは簡単でコンパクトです。 また、複雑な複数ユニットのプロセスである場合もあります。 これらのシステムは、さまざまな植物用途で水を処理するために使用されます。 これらにより、水を消費、製造、さらには廃棄にも適したものにします。 選択されるテクノロジー、および各システムでのテクノロジーの使用順序は、どの汚染物質が除去されるかによって異なります。

最も需要の高い工業用水処理システムには次のようなものがあります。

原水処理システム：原水の前処理と最適化に使用されます。 これは環境中に自然に存在する水です。 このシステムは、特定の用途の生産効率とプロセスのパフォーマンスを向上させます。

ボイラー給水処理システム：ボイラーユニットの部品や配管を保護するために水を処理します。 ボイラーおよび/または補給給水に存在する汚染物質を除去します。 これらの汚染物質は、スケールの蓄積や、機器に悪影響を与える可能性のあるその他の問題を引き起こします。

冷却塔水処理システム:冷却塔コンポーネントを損傷から保護するために使用されます。 この損傷は、供給水、循環水、ブローダウン水の汚染物質によって引き起こされる可能性があります。

廃水処理システム:使用済みの流れを、再利用できる廃水に変換したり、環境や自治体の処理施設に安全に放出したりできます。

工場は工業用水処理システムが必要かどうかを判断する必要があります。 また、どれを選択するかを決定する必要もあります。 資格のある水処理専門家に相談することは、チームがこれらの決定を下すのに役立ちます。 また、植物が目標と予算を決定するのにも役立ちます。

水の処理には費用がかかり、エネルギーを大量に消費します。 工場がこの水を効率的かつ効果的に使用していない場合、ユーザーはお金をドブに捨てている可能性があります。

プラントが不用意に水を廃棄する可能性がある領域の 1 つは、メカニカル シールおよび/またはパッキンのフラッシングです。 水の使用を可能な限り効率的にするには、ユーザーは工場の現在の水使用量を理解する必要があります。 水の使用量を調査すると、年間数百万ガロンを節約でき、植物に以下の効果をもたらすことができます。

流体シールの専門家は超音波検査を使用して、プラントの媒体、洗浄水、漏れ率を監査します。 この監査は、最適な洗浄水戦略を決定するのに役立ちます。

たとえば、多くのプラントは高い洗浄水流量を維持しています。 ただし、フラッシュ圧力はスタッフィング ボックスの圧力よりも 15 ～ 20 ポンド/平方インチ (psi) 高く維持されません。 プラントは、シールとパッキンの性能を最大化するために、流量ではなく、維持される圧力に重点を置く必要があります。

水使用量の調査中に、専門家は施設の現在の水消費量の概要を提供します。 同時に、工場内のすべてのスタッフィング ボックスの水削減戦略を開発します。 水使用量調査の完了には通常 1 ～ 2 週間かかります。

たとえば、典型的な製紙工場や化学工場では、スタッフィング ボックスあたり年間平均 200 ～ 300 万ガロンの水を使用します。 この量を回転する機器ごとに掛け合わせると、全体的な水の消費量を削減できる大きな機会が存在することがわかります。

ある水に関する研究が食品加工工場で行われました。 固形物含有量が多いため、下水道料金は月額 100 万ドル近くかかりました。 多くの資産に閉ループ システムを追加することが決定され、これによりそれらのポンプやバルブでの水の使用をなんとか排除することができました。

水利用調査から収集した情報は、次の重要な決定、つまりこの特定の用途にはどのシーリング技術が最適かを決定するのに役立ちます。

20 世紀初頭に初めて設計されたレガシー シーリング (圧縮パッキン) は、製品の漏れを防ぎ、ポンプ、バルブ、その他の回転機器の寿命を延ばすために使用される最も古く、最も一般的なタイプのシーリング装置です。 何十年もの間、ほとんどのパッキンは、ポンプまたはバルブの本体とその回転部材の間のスタッフィング ボックスに挿入された、潤滑された植物繊維だけでした。

現在では、ポリテトラフルオロエチレン (PTFE) 糸、グラファイト糸、カーボン糸などの珍しい繊維素材を使用して、より厳格な水使用基準に準拠するだけでなく、高温、より速いシャフト速度、より広い pH 範囲にも耐えることができるパッキンを作成しています。 歴史によれば、特定の用途では平均 3 年以上のパッキン寿命を達成することが可能です。

圧縮パッキンは、ポンプや設置する機器の分解を必要とせず、多用途で費用対効果の高いオプションであるため、OEM が機器をシールするために選択するシール ソリューションとしてよく使用されます。 これは、持ち上げて移動するために特別な取り扱い装置を必要とする大型ポンプにとって重要であり、プラントの操業にとって非常に重要なのでダウンタイムを割り当てることができません。 排水の流れを移動させるために大型のポンプが使用される流入水や排水のポンプなどの重要な用途では、特に不確実な気象条件や処理プラントへの追加の流入に直面して、時間が許される贅沢ではない場合、ダウンタイムは有害になる可能性があります。

清潔で環境的に安全な液体は、多くの場合、編組圧縮パッキンで密封できます。 ただし、圧縮パッキンは柔軟で実績のあるシール装置ですが、慣らし運転期間中のメンテナンスが必要です。 パッキンは、ポンプのシャフトまたはスリーブをシールする動的シール領域で摩耗し、不適切に使用されるとポンプの稼働寿命に影響を与え、ベアリング、スリーブ、およびコンポーネントの交換に費用のかかるダウンタイムが発生する可能性があります。

最も重要なことは、圧縮パッキンが取り付けられたスタッフィング ボックスは、通常、最小限の漏れ量でなければならないため、多くの場合、廃水のような環境に有害な液体には完全に適していないということです。

流体が環境的に安全な用途であっても、管理上の問題、安全性への懸念、および高価な製品のため、このような漏出は工場内では許可されない場合があります。

通常、圧縮パッキンは漏れる必要があり、単一のシールでは蒸気が逃げるため、廃水などの危険または腐食性の流体は二重シール構成でシールし、水、合成潤滑剤、グリコールなどの外部バリア流体で潤滑する必要があります。

メカニカルシールは、回転軸上の流体をシールするために使用される装置です。 パッキンとポンプ シャフトまたはスリーブの間で動的なシールが半径方向に行われる圧縮パッキンとは異なり、メカニカル シールは 2 つの平坦な面で構成され、1 つは回転し、もう 1 つは固定されてシャフトに垂直に取り付けられます。パッキング。 回転シールリングが固定シートリングに対して回転すると、シール面間の液体分子の摩擦によって一次シール界面全体に急激な圧力降下が発生します。 液体分子は、潤滑して摩擦を軽減する小さなボールベアリングとしても機能し、熱と摩耗を軽減します。

メカニカル シールは漏れのないように設計されているため、全体的なシールの信頼性が向上し、漏れによるポンプの損傷や安全性への懸念が最小限に抑えられます。 廃水処理施設や水処理プラントなどの環境でこの漏れをなくすことで、ベアリングの汚染や機器の早期故障の可能性が減り、必然的に付随的損害が排除され、全体の運用コストが削減されます。

都市廃水のような重い固形分を含むプロセス流体を扱う場合は、堅牢なシールが必要であり、シャフトの摩耗を排除または軽減するシール技術が重要です。 これらのプロセスでは、粒子が充填物に埋まり、洗い流すのが難しい可能性があるため、圧縮充填は第一選択ではない場合があります。 これにより過剰な摩耗と摩擦が発生し、パッキンがスラリー用途に理想的とは言えなくなります。 この種の産業用途のシールの 1 つは、外部フラッシュ システムを備えた単一のメカニカル シールです。 次の解決策は二重配置メカニカルシールです。 もう 1 つのオプションは、エア シール システムです。このシステムは、シールに空気を使用し、スタッフィング ボックスの洗浄と冷却に水を使用する非接触タンデム シールで構成されており、シール コンポーネントへの微粒子による損傷を最小限に抑えるか排除します。 システムには以下が含まれます。

エアシールは非接触でシャフト上に浮いているため、システムの消費エネルギーはほとんどありません。 また、パイプの歪み、位置ずれ、最高効率点 (BEP) から外れた動作、キャビテーションなど、従来のシールやポンプを損傷または破壊するシステム条件にも耐性があります。

ポンプ システムのオペレーターや廃水処理などの業界の施設にとって、どの問題に対処する必要があるかを特定するには、シーリングの専門家と提携することが重要です。 これらの専門家は、水使用量の調査や機器の検査を通じて、プラントのニーズに合わせたカスタム設計のシーリング ソリューションを提供したり、将来の成功に向けたチームをセットアップするためのトレーニングを提供したりできます。

これにより、有害廃棄物の漏洩が減少し、現場の安全条件が改善され、ダウンタイムが短縮されるだけでなく、工場で年間数百万ガロンの水を節約できます。

Chuck Tanner は、Sealing Equipment Products Co., Inc. (SEPCO) の市場開発ディレクターです。 Tanner への連絡先は [email protected] です。

南東地域マネージャーの Steve Hall は、SEPCO に 23 年間勤務してきました。 連絡先は [email protected] です。 詳細については、sepco.com/industry/water-wastewater をご覧ください。