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メカニカル・シールの基本および設計原理

API Plan 74(オプションの構成部品)

Better by Design(改良はデザインで)

想定外のダウンタイム(停止時間)を回避し、ポンプを正常に機能させるというのが、回転装置のエンジニアに課せられた任務です。流体システムのエキスパートとして、スウェージロックはその任務をサポートするべく、信頼性が高く、メンテナンスが容易で、安全なオペレーションが可能なシール・サポート・システムの設計と構築を行っています。容易にカスタマイズ可能で、地域に密着した、信頼性の高いスウェージロックのソリューションは、どのようにコストの削減、時間の短縮、安全性の向上を実現しているのでしょうか。続きは動画をご覧ください。

カスタマイズ可能

スウェージロックのAPI 682規格に準拠した設計では、推奨されるすべての構成部品を採用し、ベスト・プラクティスを順守しています。そしてシールおよびポンプのオペレーションやメンテナンス性を向上させるべく、個々のアプリケーションに合わせて、規格を上回るシステムの設計を行っています。これには、システムの維持とシールの健全性を監視されているポンプのオペレーターの方の手助けとなるようなオプションの遮断用 バルブ 、バイパス・ループ、計器類 が含まれています。

地域密着

お客さまが希望する仕様および納期に合わせて、最寄りのスウェージロック指定販売会社 がSwagelok®メカニカル・シール・サポート・システムの設計および構築を行います。

信頼性

当社がこれまでに培ってきた流体システムに関する専門知識を活かし、お客さまのシール・サポート・システムのオペレーションや安全なメンテナンス作業の最適化を実現する設計を考案します。なお、スウェージロック製品には、Swagelok®リミティッド・ライフタイム保証 が付いています。

信頼性やメンテナンス性を高める設計

メカニカル・シールや関連サポート・システムのオペレーションを確実に行うためには、適切なシステムの始動や試運転が欠かせません。システムの始動時に空気が混入すると、シール・サポート・システムの不具合を招くおそれがあります。熱交換器またはシール・ポット付きのシステムでは、流れのせん断や滞留が発生するという可能性も否定できません。また、空気が混入することで、サポート・システムが必要な冷却速度を提供できなくなります。スウェージロックでは、シール・サポート・システムのベント・ポートを高い位置に設けて、混入した空気をシステムから排出するオプションもご用意しています。

定修や新設工事の間のシステム・メンテナンスでは、シール・サポート・システムのドレン作業が必要となります。ポンプの稼働を止めた際は、低い位置にあるドレン・ポートを使用して、バッファー、バリア、フラッシュなどに使用する流体を、素早く安全にシステムから排出することができます。

圧力/温度測定機器 を使用すると、シール・チャンバーやシール・サポート・システムで何が起きているかを確認することが可能になります。Swagelok®シール・サポート・システムには、圧力や温度を測定してトラブルシューティングをサポートしたり、オペレーションを向上させたりする計装用オプションもございます。

適切な流れをサポートする設計

システムでフラッシュ用流体を内部シールに届ける、またはバッファー用およびバリア用の流体をデュアル・シールのシール間に循環させるかに関わらず、シールを効果的に機能させるには、適切な流れを維持し、サポート・システムとシール・チャンバーを循環させることが必要です。流れに関する課題としてまず挙げられるのは、オリフィスの詰まりです。オリフィスが詰まると、シール・チャンバーに向かうフラッシュ用流体が失われ、シールできなくなるおそれがあります。さらに、バッファー/バリア用流体の循環が不十分な場合、システムを適切に冷却することができなくなり、正しく機能しないことがあります。

シール・サポート・システムの設計では、オリフィスや流量調節用バルブなどを適切に設置し、減圧や流量制御を行うことが重要です。フィルターやストレーナーなどの構成部品に目詰まりが生じると、シール・サポート・システム内で流量が制限されることになります。メンテナンスが必要な構成部品は、作業しやすい場所に設置してください。なお、バイパス・ループなどのオプションをシステムに追加することで、フィルターやストレーナーといった構成部品の交換やクリーニングを行っている間も、フラッシュ用流体を継続して供給することができます。

さらに、シール・サポート・システムの効率性を考えると、メンテナンスが必要なシステム構成部品に加えてチューブ配管の設計も非常に重要となります。すべてのチューブ配管、特にシールの前後には必ず勾配を設けましょう。その際は、1 メートルにつき40 mmの勾配を設けることをお勧めします。差圧のあるシステム、またはポンプを使用したシステムの場合、外径サイズが1/2 インチ、12 mmのチューブを使用することができます。また、ポンピング・リングまたは熱サイフォンを利用しているシステムでは、外径サイズが3/4 インチ、18 mmのチューブを使用してください。エルボー継手の使用を避け、チューブの曲げ半径を大きくすると、適切な流れを保持することができます。

Plan 53B
API Plan 53B
システムの安全性を高める設計

API 682には、外径サイズが1/2~1 インチ、12~25 mmのチューブの推奨肉厚が掲載されています。一般的な計装配管で使用されている薄肉チューブは、大半のシール・サポート・システムの圧力/温度に対応可能ですが、激しい振動を伴うシステムでは、強度が高い厚肉チューブが適しています。大型装置を使用しており、作業者がチューブに接触するおそれがあるエリアでは、厚肉チューブを使用すれば頑丈なシステムを構築することができます。

外径サイズが1/2~3/4 インチ、12~18 mmのチューブを主に使用する大型の液体システムとは対照的に、外径サイズが1/2 インチ、12 mm以下のチューブを使用するシステムに関しては、API 682は肉厚に関して何ら言及していません。チューブ外径サイズが1/4~3/8 インチ、6~8 mm/10 mmのシステムに関しては、 『チューブ技術資料』(MS-01-107)を参照し、システムの使用圧力および温度に基づいて、適切な肉厚を選択してください。これらのシステムは、ガス・シール・プラン用の窒素フィルター・システムおよびレギュレーター・システムが一般的です。スウェージロックでは、これらのAPIガス・プランを、メンテナンス作業を容易に行うことができる一般的な構成部品(フィルターやレギュレーターなど)を使用してパネル化することを推奨しています。

API 682プラン用に設計を行う際は、圧力計を含むすべての計器にブロック/ブリード用 バルブ を取り付けてください。これはAPIでも推奨されており、メンテナンス時に計器の校正や取り外しを行うことになっても、安全に作業を行うことが可能になります。Swagelok®シール・サポート・システムでは、装置内で適切な遮断を行うためのオプション(2バルブ・マニホールドなど)を取り揃えています。

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