회전 기계의 씰 결함 이해
정의: 씰 결함이란 무엇인가?
씰 결함 윤활유 누출을 방지하고 회전 기계의 오염 물질을 차단하는 씰링 부품의 손상, 마모 또는 고장입니다. 일반적인 씰 유형에는 립 씰(레이디얼 샤프트 씰), 기계적 페이스 씰, 래버린스 씰, O-링이 있습니다. 씰 결함은 오일 또는 그리스 누출, 먼지 및 습기 유입, 마찰 및 발열 증가, 그리고 경우에 따라 진동 마찰이나 불안정성을 만들어냄으로써.
씰은 사소한 구성 요소처럼 보일 수 있지만 씰이 고장나면 심각한 결과가 발생합니다. 윤활이 손실되면 베어링이 빠르게 고장나고 오염 물질이 침투하여 속도가 빨라집니다. 입다, 그리고 공정 장비(펌프)에서 씰이 파손되면 제품 손실, 환경 오염 또는 안전 위험이 발생할 수 있습니다.
일반적인 씰 유형 및 결함
1. 립 씰(레이디얼 샤프트 씰)
회전축에 접촉하는 유연한 립이 있는 탄성 씰:
일반적인 결함
- 립웨어: 마찰로 인해 립 소재가 마모되어 결국 밀봉 접촉이 손실됩니다.
- 경화: 열이나 노화로 인해 엘라스토머가 굳어지고 입술이 유연성과 적응성을 잃습니다.
- 열분해: 나이, 화학 물질 또는 과도한 사용으로 인한 입술 갈라짐 샤프트 런아웃
- 입술 찢어짐: 설치, 샤프트 결함 또는 과도한 진동으로 인한 손상
- 가터 스프링 손실: 입술 접촉을 유지하는 스프링이 부러지거나 떨어짐
증상
- 샤프트 출구 지점에서 오일 또는 그리스 누출
- 오염 입구(베어링 영역에 보이는 먼지)
- 윤활유 손실로 인한 베어링 온도 상승
- 오염으로 인한 베어링 진동 증가
2. 기계적 페이스 씰
펌프 및 고압 응용 분야에 사용됨:
일반적인 결함
- 얼굴 착용: 결합면이 마모되어 누출이 증가합니다.
- 얼굴 손상: 밀봉면의 긁힘, 칩, 열 균열
- O-링 고장: 2차 씰이 열화됨
- 스프링 고장: 면압을 제공하는 스프링이 파손되거나 약화됨
- 코킹/침전물: 얼굴 접촉을 방해하는 물질 축적
증상
- 씰에서 눈에 띄는 누출
- 증기 또는 증기 방출(뜨거운 유체를 밀봉하는 경우)
- 얼굴 접촉으로 인한 삐걱거리는 소리
- 높은 밀봉 온도
- 얼굴 접촉 불안정으로 인한 진동
3. 미궁의 물개
터빈 및 압축기의 비접촉 씰:
일반적인 결함
- 치아 마모: 마찰로 인해 마모되거나 부러진 미로 이빨
- 클리어런스 증가: 마모 또는 열 성장은 클리어런스를 증가시켜 밀봉 효과를 감소시킵니다.
- 마찰: 과도한 진동이나 샤프트 움직임으로 인한 접촉은 치아를 손상시킵니다.
- 매장: 클리어런스에 영향을 미치는 탄소 또는 스케일 축적
증상
- 누출 증가(측정 가능한 유량 또는 압력 손실)
- 효율 감소(내부 누출)
- 마찰로 인한 진동(발동될 수 있음) 증기 소용돌이 어떤 경우에는)
- 접촉 흔적(마모 흔적, 열 변색)
4. O-링 및 정적 씰
- 압축 세트: 지속적인 압축으로 인한 영구 변형
- 화학 공격: 엘라스토머를 분해하는 비호환성 유체
- 압출: 압력으로 인해 홈에서 O-링이 압착됨
- 열 손상: 열 노화, 경화, 균열
씰 고장의 원인
정상적인 마모
- 접촉 씰은 마찰 마모로 인해 수명이 한정되어 있습니다.
- 일반적인 립 씰 수명: 5,000-20,000 작동 시간
- 기계적 씰 수명: 적용 분야에 따라 10,000~50,000시간
- 마모율은 샤프트 표면, 속도, 윤활에 따라 달라집니다.
설치 손상
- 설치 중 씰 립이 절단되거나 손상됨
- 씰이 하우징에 제대로 장착되지 않았습니다.
- 샤프트 표면 결함으로 인해 씰 립이 찢어짐
- 조립 중 오염
작동 조건
- 과도한 샤프트 런아웃: 씰 용량을 초과하는 샤프트 편심 또는 진동
- 고온: 탄성체 재료의 분해
- 화학적 비호환성: 씰 재료를 공격하는 공정 유체
- 거친 환경: 씰 표면을 손상시키는 입자
- 드라이 러닝: 씰의 윤활 손실로 인해 빠른 마모가 발생합니다.
기계적 문제
씰 결함 감지
시각적 표시기
- 누출: 씰 위치에 오일, 그리스 또는 공정 유체가 보입니다.
- 더럽히는 것: 누수로 인한 씰 주변 변색
- 똑똑: 장비 아래의 활성 누출 풀링
- 미스팅: 고압 씰 누출로 인한 미세 스프레이
운영 지표
- 윤활제 손실: 오일이나 그리스를 자주 추가해야 함
- 오염: 윤활유 샘플의 먼지 또는 습기
- 베어링 문제: 오염이나 윤활유 손실로 인한 조기 베어링 마모
- 온도 상승: 부적절한 윤활로 인한 베어링 가열
진동 효과
- 씰 마찰은 마찰로 인한 진동을 생성할 수 있습니다.
- 씰 접촉으로부터의 고주파 성분
- 심각한 경우 씰 불안정성으로 인한 비동기 진동
- 2차 효과: 오염이나 윤활 손실로 인한 베어링 진동
씰 고장의 결과
즉각적인 효과
- 윤활유 손실로 인해 자주 보충해야 함
- 오염 물질 유입으로 인해 남아 있는 윤활제가 저하됨
- 제품 손실 또는 환경 방출(프로세스 씰)
- 미끄러운 바닥이나 유해 물질 누출로 인한 안전 위험
2차 피해
- 베어링 고장: 부적절한 윤활이나 오염은 베어링을 파괴합니다.
- 가속 마모: 연마 오염은 모든 마모를 가속화합니다.
- 부식: 습기가 침투하면 녹과 부식이 발생합니다.
- 커플링 손상: 윤활제 스프레이가 탄성 커플링 요소를 오염시킵니다.
예방 및 유지 관리
적절한 선택
- 적용 분야에 적합한 씰 유형(압력, 온도, 속도, 화학적 호환성)을 선택하세요.
- 올바른 씰 크기와 사양을 사용하세요
- 샤프트 표면 마감 요구 사항(일반적으로)을 고려하십시오. (립 씰의 경우 Ra < 0.8 µm)
- 엘라스토머를 유체 및 온도에 맞게 조정합니다(니트릴, 비톤, PTFE 등)
설치 관행
- 설치 전 모든 표면을 청소하세요
- 적절한 설치 도구(망치가 아닌 씰 드라이버)를 사용하세요.
- 설치 전 씰 립에 윤활유를 바르십시오.
- 샤프트 위로 미끄러질 때 씰 립을 보호하세요(설치 슬리브 사용)
- 씰의 직각도와 적절한 좌석을 확인하세요
운영 관행
- 좋은 상태를 유지하다 균형 및 정렬(샤프트 움직임 및 진동 감소)
- 씰 정격 내에서 작동 온도를 제어합니다.
- 씰에 충분한 윤활이 도달하도록 하세요
- 호환되지 않는 재료로 밀봉 영역을 오염시키지 마십시오.
예방적 교체
- 예정된 유지 관리 중에 씰을 교체하세요(고장이 발생할 때까지 기다리지 마세요)
- 일반적인 교체 간격: 2~5년 또는 제조업체 권장 사항
- 베어링 하우징을 열 때는 항상 씰을 교체하십시오.
- 예비 부품 재고에 씰 키트를 보관하세요
특별 고려 사항
고진동 장비
- 과도한 샤프트 움직임은 씰을 빠르게 손상시킵니다.
- 허용 가능한 씰 수명을 달성하려면 진동 근본 원인을 해결해야 합니다.
- 고진동 응용 분야의 경우 고성능 또는 스프링 로드 씰을 고려하세요.
극한 환경
- 고온: 고온 엘라스토머 또는 기계적 씰을 사용하세요
- 연마제: 보호 샤프트 슬리브, 입자를 배제하기 위한 압출기 씰
- 신랄한: 내화학성 소재, 코팅 표면
- 진공: 특수 저가스 방출 씰
씰 문제 해결
조기 씰 고장
조사 분야:
- 샤프트 표면 상태(거칠기, 긁힘, 부식)를 확인하세요.
- 샤프트 런아웃을 확인하세요(과도한 런아웃은 씰을 빠르게 파괴합니다)
- 진동 수준 측정(진동이 심하면 씰 수명이 단축됨)
- 씰 정격 내에서 작동 온도를 확인하십시오.
- 화학적 비호환성을 확인하세요
- 설치 관행을 검토하세요
- 적용 분야에 맞는 올바른 씰 유형 및 크기를 확인하세요.
지속적인 누출
가능한 원인과 해결책:
- 샤프트 손상: 씰 위치의 샤프트에 홈이 마모됨 → 샤프트를 수리하거나 수리 슬리브를 사용하세요
- 과도한 런아웃: 샤프트 편심 → 올바른 런아웃 또는 더 높은 용량의 씰 사용
- 잘못된 씰 방향: 씰이 거꾸로 설치됨 → 올바르게 재설치됨
- 씰 립 손상: 설치 손상 → 교체 및 적절한 기술 사용
- 잘못된 압력: 압력이 씰 정격을 초과하는 경우 → 압력 정격 씰을 사용하거나 압력을 줄이십시오.
씰 관련 진동 문제
씰 마찰 및 불안정성
- 접촉 씰은 스틱 슬립 마찰을 생성할 수 있습니다.
- 저주파 진동이나 덜거덕거림에 영향을 미칠 수 있습니다.
- 특히 마찰 진동에 취약한 건식 주행 씰
- 비접촉 씰(미로)은 공기역학적 불안정성을 생성할 수 있습니다.
씰 러브
- 과도한 샤프트 움직임으로 인해 씰과 샤프트가 딱딱하게 접촉합니다.
- 열을 발생시키고 씰을 빠르게 손상시킵니다.
- 만들 수 있습니다 열 활 비대칭 가열로 인해
- 고주파 진동 및 소음이 발생할 수 있습니다.
기계 신뢰성에 미치는 영향
윤활 시스템 무결성
- 씰은 윤활 시스템의 중요한 경계입니다.
- 씰 파손으로 인해 윤활유 손실 및 오염 유입이 발생합니다.
- 베어링의 급격한 열화로 이어짐
- 기계가 완전히 고장날 때까지 이어질 수 있습니다.
환경 보호
- 씰은 공정 유체 누출을 방지합니다(펌프, 압축기)
- 실패하면 환경 오염이 발생할 수 있습니다.
- 독성 또는 가연성 물질에 대한 안전 문제
- 규정 준수 문제
현대 씰 기술
고급 디자인
- 다중 립 씰: 중복성을 위한 다중 밀봉 립
- 압출기 씰: 원심 작용으로 오염물질이 배제됩니다.
- 자기 씰: 자기장에 의해 밀봉된 자성유체
- 건식 가스 씰: 고속 압축기용 비접촉 씰
- 카트리지 씰: 사전 조립된 유닛으로 설치가 간편합니다.
상태 모니터링
- 씰 누출 감지 시스템
- 플러시 유체 흐름 모니터링(기계적 씰)
- 물개 위치의 온도 모니터링
- 씰 관련 문제를 감지하는 진동 모니터링
씰 결함은 베어링이나 로터 문제에 비해 간과되는 경우가 많지만, 기계의 신뢰성에 중대한 영향을 미칩니다. 적절한 씰 선택, 설치 및 예방적 교체와 함께 조기 고장의 근본 원인(진동, 런아웃, 오염)을 해결하면 씰이 설계 수명 동안 윤활 유지 및 오염 배제라는 필수 기능을 수행하도록 할 수 있습니다.
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