การยืดอายุการใช้งานแมคานิคอลซีล โดย Environmental Control Plan [21 December 2021]
การเลือกใช้ตามแบบแผนการใช้ของ America Petroleum
Institutes ซึ่งเป็นการพิจารณาจากการควบคุมสภาวะแวดล้อมในซีลแชมเบอร์โดยอาศัยของเหลวจากภายในปั๊มหรือของเหลวจากแหล่งจ่ายภายนอก แมคานิคอลซีลได้มีการพัฒนาขึ้นเพื่อใช้แทนประเก็นเชือก
เพื่อซีลของเหลวในเครื่องจักรที่มีเกลาหมุนมาเป็นเวลาหลายสิบปีแล้ว ข้อดีของแมคานิคอลซีลที่ทดแทนข้อเสียของประเก็นเชือก ได้แก่
ไม่รั่ว อายุการใช้งานยาวนาน และไม่กัดเพลา
ตลอดเวลาที่ผ่านมา แมคานิคิลซีลมีพัฒนาการทั้งทางด้านการออกแบบ และวัสดุที่ดีขึ้น เพื่อสนองตอบความต้องการ
และความเข้มงวดในการซีลที่หลากหลาย
ดังนั้นในโรงงานอุตสาหกรรมปัจจุบัน เราจึงสามารถพบแมคานิคอลซีลรูปแบบแปลกๆ
อาทิแก็สแมคานิคอลซีล, ดับเบิ้ลคาทริดจ์แมคานิคอลซีลทำจากวัสดุชั้นสูง ค่าแพง อาทิ
วัสดุที่ทำจากไทเทเนียมนิกเกิล หรือยาสังเคราะห์ (Elastomer) ที่ทนสารเคมีรุนแรง และทนอุณหภูมิสูงได้ดี อาทิ คาลเรซ (Kalrez) เคมราช (Chemraz) แอฟลาส (Aflas) เป็นต้น
Single Mechanical Seal Double Mechanical Seal
คุณสมบัติของเหลวที่เป็นอุปสรรค
ไม่ว่าเทคโนโลยีแมคานิคอลซีลจะก้าวหน้าไปอย่างไร
ผู้ใช้งานส่วนหนึ่งยังพบปัญหาการรั่วที่เกิดขึ้นอยู่เสมอทำให้อายุการใช้งานซีลไม่ยาวนานอย่างที่ควรจะเป็น
ทั้งๆที่แน่ใจว่าได้เลือกแมคานิคอลที่เหมาะสมกับงานแล้ว
ไม่ว่าจะเป็นลักษณะการออกแบบชนิดของวัสดุตัวเรือน
วัตถุหน้าสัมผัสและวัสดุยางสังเคราะห์
ทั้งนี้เนื่องจากของเหลวบางประเภทในโรงงานอุตสาหกรรม จะมีคุณสมบัติเฉพาะที่เป็นอุปสรรค และสร้างปัญหาให้กับงานซีลเสมอ ซึ่งของเหลวเหล่านี้ได้แก่
1. ของเหลวที่ตกผลึก (Crystsllize)
ของเหลวเหล่านี้มักตกผลึกเป็นเกร็ดของแข็งเมื่อสัมผัสกับอากาศ อาทิ ยูเรีย
น้ำทะเล น้ำเชื่อม สตาร์ช (Starch) โซเดียมไฮเปอร์คลอไรด์ โซเดียมคลอไรด์ แคลเซียมไฮดรอกไซด์
ปกติแล้ว
ของเหลวในปั๊มมักจะรั่วผ่านหน้าสัมผัสแมคานิคอลซีลในปริมาณน้อยเป็นฟิลม์บางระหว่างหน้าสัมผัส
เพื่อการหล่อลื่น และระบายความร้อน
ของเหลวที่รั่วออกมานั้นจะกลายเป็นไอ
และออกสู่บรรยากาศภายนอกในปริมาณน้อยมาก
แต่สำหรับของเหลวที่ตกผลึกได้นั้น
หลังจากที่เล็ดลอดผ่านหน้าสัมผัสและพบอากับกาศภายนอก
จะไม่ระเหยเป็นไอแต่กลับตกผลึกกลายเป็นเกล็ดของแข็ง ตกค้างอยู่ระหว่างหน้าสัมผัส และด้านนอกของซีล หน้าสัมผัสที่หมุนสัมผัสกันตลลอดเวลานั้น เมื่อมีเกล็ดของแข็งแทรกอยู่ระหว่างกลาง จะเสียดสี
เกิดการสึกกร่อนอย่างรวดเร็ว และเป็นสาเหตุให้แมคานิคอลซีลรั่วในที่สุด
ปกติแล้ว
ของเหลวในปั๊มมักจะรั่วผ่านหน้าสัมผัสแมคานิคอลซีลในปริมาณน้อยเป็นฟิลม์บางระหว่างหน้าสัมผัส
เพื่อการหล่อลื่น และระบายความร้อน
ของเหลวที่รั่วออกมานั้นจะกลายเป็นไอ
และออกสู่บรรยากาศภายนอกในปริมาณน้อยมาก
แต่สำหรับของเหลวที่ตกผลึกได้นั้น
หลังจากที่เล็ดลอดผ่านหน้าสัมผัสและพบอากับกาศภายนอก
จะไม่ระเหยเป็นไอแต่กลับตกผลึกกลายเป็นเกล็ดของแข็ง ตกค้างอยู่ระหว่างหน้าสัมผัส และด้านนอกของซีล หน้าสัมผัสที่หมุนสัมผัสกันตลลอดเวลานั้น เมื่อมีเกล็ดของแข็งแทรกอยู่ระหว่างกลาง จะเสียดสี
เกิดการสึกกร่อนอย่างรวดเร็ว และเป็นสาเหตุให้แมคานิคอลซีลรั่วในที่สุด
2. ของเหลวที่มีของแข็งปะปน(Slurry/Abrasive) อาทิ เยื่อกระดาษ น้ำเสีย
น้ำมันดิบ น้ำสี (Fly ash) แคลเซียมคาร์บอเนต
กรณี อาการที่เกิดขึ้นจะคล้ายกับในกรณีที่ 1 เมื่อของแข็งสามารถเล็ดลอดมาอยู่ระหว่างหน้าสัมผัส จะเสียดสี เกิดความร้อน
และทำให้หน้าสัมผัสเกิดการสึกกร่อนอย่างรวดเร็ว นอกจากนี้ในของเหลวบางประเภท อาทิ
เยื่อกระดาษ
ซึ่งเป็นของเหลวที่มีของแข็งอ่อนๆ (เยื่อกระดาษ) จะจับตัวแข็งขึ้นเมื่อมีความร้อน
ดังนั้น เมื่อเยื่อกระดาษเคลื่อนที่เข้าใกล้จุดที่หน้าสัมผัสแมคานิคอลซีลซึงเสียดสีกัน และมีอุณหภูมิสูงกว่าจุดอื่นในปั๊ม ก็จะจับตัวแข็งในซีลแชมเบอร์ (Seal chamber) ของแข็งเหล่านั้นจะชะลอการระบายความร้อนที่เกิดขึ้นตรงหน้าสัมผัส
ทำให้หน้าสัมผัส ร้อน ร้าว แตก เนื่องจากการสะสมความร้อนมากเกินไป
3. ของเหลวที่จับตัวแข็ง หนืด เหนียว
เมื่อเย็น (Hardening) อาทิ ชอกโกแลต น้ำสี โพลิเมอร์ เรซิน
กาว พาทาลิกแอนไฮโดร์ โมลาส โพลิตไตรีย โมลเทนซัลเฟอร์ ของเหลวเหล่านี้จะต้องมีการควบคุมอุณหภูมิให้สูงในระดับที่สามารถคงสถานะของเหลวเพื่อที่จะสามารถไหลได้ ปัญหานี้จะมีมากขึ้น เมื่อปั๊มทำงานไม่สม่ำเสมอ
ทำให้มีการขึ้นลงของอุณหภูมิจนไม่สามารถควบคุมสถานะให้เป็นของเหลวได้
และจะเสียหายเมื่อมีการเริ่มเดินเครื่องอีกครั้ง เพราะของเหลวได้จับตัวแข็ง ยืดอยู่ทั้งด้านในซีลแชมเบอร์ และระหว่างหน้าสัมผัส
การเริ่มทำงานอีกครั้งเมื่อโดยมีการควบคุมอุณหภูมิอย่างไม่ระมัดระวังจะทำให้หน้าสัมผัสแตกหักได้
4.
ของเหลวที่จุดเดือดต่ำ (Flashing) อาทิ
เหลวต่างๆ
จุดที่ใกล้การเสียดสีกันของหน้าสัมผัสจะมีอุณหภูมิสูงกว่าจุดอื่นๆ
ในปั๊ม ดังนั้น ของเหลวที่จุดเดือดต่ำเหล่านี้ เมื่อเข้าใกล้หน้าสัมผัสจะเดือด และกลายเป็นไออย่างรวดเร็ว (Flashing) ก๊าชที่เกิดขึ้นจะทำให้หน้าสัมผัสเปิด
และสะเทือน
เป็นผลให้หน้าสัมผัสเสียหาย
และของเหลวเล็ดลอดออกมาได้
ในการยืดอายุการใช้งานของแมคานิคอลซีล โดยเฉพาะอย่างยิ่งในงานการซีลของเหลวที่มีคุณสมบัติเฉพาะทั้ง
4 ด้าน ประเภทข้างต้น
องค์ประกอบหนึ่งที่สำคัญไม่น้อยกว่าการเลือกแมคานิคอลซีล
คือการควบคุมสภาวะแวดล้อมในการทำงานของแมคานิคอลซีลที่เหมาะสม หรือ