메커니컬 실 서포트 시스템 최적화: API 682 기반 우수 신뢰성 구축

API 682와 당신: 더 나은 메커니컬 실 서포트 시스템 구축

숀 헌시커, 시장 관리자, 화학 및 정제 시장

메커니컬 실은 1980년대 정유소와 화학 플랜트에서 지배적인 실링 기술이 되었고, 이로 인해 미국석유협회(API)는 이 구성 요소에 대한 표준을 작성하는 것을 유일한 목적으로 하는 위원회를 설립했습니다. 첫 번째 판인 API 682 '원심 및 회전 펌프용 샤프트 실링 시스템'은 1994년에 다음과 같은 미션 선언문과 함께 발행되었습니다. "이 표준은 최소 3년 이상의 무중단 운전 확률이 높으면서 배출 규정을 준수하는 가장 일반적으로 공급되는 장비 유형을 기본값으로 하도록 설계되었습니다."¹ 특히, 달리 지정되지 않는 한 안전하고 신뢰성이 입증된 기술을 기본값으로 하도록 권장합니다. 현재 4판까지 나온 API 682는 공정 서비스에 기반하여 메커니컬 실과 그 서포트 시스템 모두에 대한 지침을 계속 제공하고 있습니다.

표준의 많은 부분이 메커니컬 실에 초점을 맞추고 있지만, 상당 부분은 실 서포트 시스템에 할애되어 있습니다. 실 서포트 시스템은 실과 펌프 시스템의 적절한 작동에 필수적인 구성 요소이기 때문입니다. 실 서포트 시스템 제조사로서 스와제로크와 영업 및 서비스 센터는 API 682 4판의 모범 사례를 구현했습니다. 이 블로그 게시물에서는 그 모범 사례가 무엇인지, 그리고 표준의 권장 사항을 실 서포트 시스템의 건설 및 설계에 구현함으로써 신뢰성과 안전성을 높이고 비용을 절감하는 목표를 달성하는 데 어떻게 도움이 되는지 설명하겠습니다.

메커니컬 실 서포트 시스템의 주요 기능은 무엇인가?

모범 사례를 논의하기 전에 실 서포트 시스템의 기능을 살펴보겠습니다. 이 시스템은 특정 메커니컬 실과 공정 조건 세트를 위해 설계됩니다. 일반적으로 메커니컬 실에 가스 또는 액체를 공급하여 실이 작동하는 환경을 조절함으로써 회전 장비를 손상으로부터 보호합니다.

이 시스템에는 네 가지 주요 기능이 있습니다:

• 실 면에 윤활 제공
• 실 챔버와 실의 압력 및 온도 제어
• 오염 물질 및/또는 잔여물 축적으로부터 실 세척
• 시스템 공정 유체가 대기로 누출되는 것 방지

아래 동영상에서 메커니컬 실 서포트 시스템에 대해 자세히 알아보십시오.

 

잠재적 누출 지점 감소

API 682 4판 전체에서 실 서포트 시스템의 연결 수를 줄이는 것에 대한 언급이 있습니다. 용접 파이프나 튜빙 중 무엇이 선택되든 나사산 시스템은 권장되지 않습니다. 모든 연결은 잠재적 누출 지점이자 탄화수소 펌핑 애플리케이션에서 가능한 신뢰성 위험으로 간주될 수 있습니다. 펌프 근처의 실 서포트 시스템 누출은 자산 손상, 가동 중단 증가, 환경 문제, 안전 위험을 초래할 수 있습니다.

과거에는 많은 실 서포트 시스템이 파이프로 제작되었습니다. 파이핑이 역사적으로 선호되었기 때문입니다. 최근에는 실 제조사, 최종 사용자, 펌프 OEM이 산업계 전반의 중요 애플리케이션에서 성공적인 사용 이력이 긴 튜빙을 실 서포트 시스템의 연결 솔루션으로 구현하고 있습니다. 회전 장비 전문가 하인츠 블로흐는 최근 Hydrocarbon Processing 기사에서 "[미국석유협회 표준 682(API 682)가 일부 실 배관 계획에 튜빙 사용을 승인하기 시작했습니다. 안타깝게도 전통에 얽매인 구매자들은 여전히 하드 파이프를 선택합니다. 우리는 그들이 재고해 보기를 요청합니다. API 682(4판)는 이제 실 서포트 시스템 연결을 거의 상호 교환 가능하게 지정합니다."²라고 언급했습니다.

튜빙을 구부리고 어댑터 피팅을 적절히 사용하면 연결 수를 줄일 수 있습니다. 종종 실과 실링 시스템의 연결만 필요합니다. 튜빙이 어닐링되어 있으므로 튜빙을 구부리면 가공 경화가 일어나 벤드 부분의 튜브 강도가 증가합니다. 플랜지 어댑터 및 연장형 메일 커넥터와 같은 혁신적인 연결 기술은 실과 실 팟의 나사산 포트에서 여러 피팅이 필요 없도록 하여 연결 수를 더욱 줄입니다. 튜빙 사용은 펌프, 실, 서포트 시스템의 MRO 비용을 살펴볼 때 추가적인 재정적 이점을 제공합니다. 펌프 주변의 "배관"을 재작업하는 유지보수 작업에서 튜빙 사용은 비용이 많이 드는 현장 용접의 필요성을 없애고 빠르게 설치하여 가동 중단을 줄일 수 있습니다.

운영 및 유지보수 단순화

실 서포트 시스템은 실과 펌프의 적절한 작동에 필수적이므로 정기적인 육안 검사가 필요합니다. 육안 검사 작업을 단순화하면 시스템 신뢰성과 안전성이 향상됩니다. 실 서포트 시스템을 설계할 때 배관 계획과 일반 배치가 선택된 후 고려해야 할 몇 가지 모범 사례 설계 원칙이 있습니다.

1. 시스템 기능이 명확하고 설계가 직관적이어야 합니다.

메커니컬 실은 펌프 시동 및 정지 시 손상되는 경우가 많으며, 때로는 부적절한 실 서포트 시스템 운영의 결과입니다. 실 서포트 시스템 설계가 적절한 운영을 촉진하면 펌프 시운전 시 흔한 실수를 피할 수 있습니다.

API 682 4판에서 Plan 32는 파이핑 또는 튜빙에 설치된 여러 계기와 구성 요소로 표시됩니다. 기능적으로는 정확하지만, 이 설계는 운영자에게 시스템 운영, 중요한 정보가 무엇인지, 왜 중요한지에 대한 정보를 거의 제공하지 않습니다. 시스템이 펌프의 실 옆에 아래쪽에 위치하면 운영자는 이제 펌프로 돌아가 계기 정보를 읽기 위해 몸을 굽혀야 합니다. 운영자에게 작은 장애물조차 만드는 것은 문제 신호가 놓칠 위험을 높이고 신뢰성을 떨어뜨립니다. 직관적인 해결책은 이러한 구성 요소를 패널에 배치하는 것입니다.

Plan 32와 같은 배관 계획을 패널에 배치하면 두 가지 중요한 설계 원칙을 수용합니다: 적절한 식별과 운영. 이는 다음과 같은 이점을 제공합니다:

• 첫째, Plan 32가 이제 하나의 독자적인 시스템처럼 보입니다. 파이프나 튜브 런에만 구성 요소가 있는 대신, 흐름 경로를 식별할 수 있고 모든 계기가 눈높이에 있는 패널에 배치됩니다.
• 또한 API 682는 이러한 설계 고려 사항을 지지합니다. "모든 제어기와 계기는 운영자가 쉽게 볼 수 있도록 위치하고 배치되어야 하며, 테스트, 조정, 유지보수를 위해 접근 가능해야 한다"(9.1.5)³고 명시합니다.
• 마지막으로 패널에는 부품 번호 정보, 흐름 경로 표시, 운영자 지침이 포함될 수 있습니다. 이러한 개선은 펌프와 실 서포트 시스템의 안전하고 신뢰할 수 있는 시동 및 정지를 보장하는 데 도움이 됩니다.

2. 시스템은 유지보수 용이성을 위해 설계되어야 합니다.

실 서포트 시스템의 올바른 운영이 최우선 순위이지만, 유지보수가 쉬운 시스템 설계도 고려해야 합니다. 실 서포트 시스템에는 유량계, 스트레이너, 기타 시각 계기처럼 일반적으로 서비스되는 품목이 포함됩니다. 이러한 시스템에 대한 예방 유지보수(PM)는 운영자에게 간단하고 안전해야 합니다. 스트레이너가 편리하게 위치하고 블로다운이 가능하지 않으면 권장 간격으로 적절한 PM이 수행될 가능성이 낮습니다.

API 682 4판은 또한 모든 게이지에 블록-블리드 구성을 권장합니다. 시스템이 이 기능으로 설계되지 않으면 게이지가 고장 났을 때 운영자는 다음 턴어라운드나 프로젝트에서 펌프와 서포트 시스템을 해체하고 게이지를 교체할 때까지 중요한 정보 없이 남게 될 가능성이 높습니다.

마지막으로, 실 서포트 시스템의 모든 서비스 가능 구성 요소를 시스템을 계속 운영하면서 쉽게 제거하고 교체할 수 있는 다양한 튜빙 연결 및 설계 옵션이 있습니다. 실 팟의 경우 4판은 "국부적 작동, 벤팅, 충전, 배수는 지상에서 수행되어야 한다. 달리 지정되지 않는 한, 사다리나 디딤돌 사용이 필요하거나 베이스플레이트나 배관 위로 올라가야 하는 시스템은 허용되지 않는다"(8.1.8)⁴고 규정합니다. 많은 플랜트에 파이프 플러그만 있는 오래된 실 팟이 있습니다. 운영자가 사다리를 타고 팟을 채우는 것은 공정 증기에 노출될 수 있고 일반적으로 안전하지 않은 관행입니다. 아래에 표시된 것과 같은 충전 시스템으로 Plan 52나 Plan 53을 설계하는 것은 안전한 유지보수를 촉진하는 간단한 설계 고려 사항이자 모범 사례입니다.

더 나은 실 서포트 시스템 구축

메커니컬 실 서포트 시스템에 대한 이러한 기본 모범 사례 설계 원칙을 구현하면 신뢰성이 향상되고 비용이 절감됩니다. 시스템으로 더 나은 결과를 얻는 방법을 요약하면 다음과 같습니다:

• 용접 파이프 대신 튜빙 사용을 고려하여 설치 및 유지보수 비용을 절감하십시오. 이는 잠재적 누출 지점 감소를 통해 신뢰성도 증진시킵니다.
• 사소한 계기 문제 수리나 실 팟 충전을 위해 펌프를 오프라인 상태로 두는 것은 용납되어서는 안 됩니다. 이러한 시스템을 패널에 배치하고 적절한 라벨링과 쉬운 유지보수 설계로 운영자 실수를 줄여 실 손상을 방지하십시오.

실 고장과 관련된 실 교체 비용은 모든 플랜트의 회전 장비 그룹에 큰 관심사여야 합니다. API 682 4판의 모범 사례와 설계 원칙을 준수하면 이러한 비용을 방지하고 더 안전하고 신뢰할 수 있는 운영을 만들 수 있습니다.

 

스와제로크는 200개 이상의 공인 영업 및 서비스 센터 네트워크를 통해 실 서포트 시스템의 설계 및 조립을 제공합니다. 우리는 비용 절감, 시간 절약, 회전 장비 안전성 향상을 돕기 위해 구성 가능하고 현지화되었으며 설계적으로 더 나은 신뢰할 수 있는 시스템을 제공합니다. 메커니컬 실 서포트 시스템 설계 및 설치에 대한 추가 조언이나 귀하의 애플리케이션에 적합한 API 실 플랜 키트 또는 어셈블리를 찾으려면 지역 스와제로크 팀에 문의하십시오.

¹ API Standard 682, First Edition, 1994 "Shaft Sealing Systems for Centrifugal and Rotary Pumps," American Petroleum Institute, Washington, D.C.

² Bloch, Heinz P., Consider Stainless Steel Tubing for Mechanical Seal Connections, Hydrocarbon Processing, March, 2018.

³ API Standard 682, Fourth Edition, 2014 "Shaft Sealing Systems for Centrifugal and Rotary Pumps," American Petroleum Institute, Washington, D.C.

⁴ API Standard 682, Fourth Edition, 2014 "Shaft Sealing Systems for Centrifugal and Rotary Pumps," American Petroleum Institute, Washington, D.C.