씰 가스 부스터의 필요성 제거

2023년 5월 30일

누출 방지 공정 측면 씰의 신뢰성에 대해 자세히 살펴보기

석유, 가스 및 기타 공정 산업 전반의 원심 압축기 최종 사용자는 비산 배출, 비용 및 불필요한 가동 중지 시간을 줄여야 한다는 필요성이 점점 커지고 있습니다. 건식 가스 밀봉(DGS) 시스템의 출현은 높은 누출률, 신뢰성 감소, 높은 OPEX 등 습식 밀봉에서 자주 직면하는 많은 문제를 해결함으로써 이러한 목표를 달성하려는 노력에 중요한 역할을 했습니다. 그러나 압축기, 특히 밀봉 가스 부스터 압축기를 활용하는 장치의 작동을 더욱 개선할 수 있는 기회가 존재합니다. 이는 유지 관리 및 OPEX의 중요한 원천이 될 수 있습니다.

Siemens Energy는 느린 속도에서 또는 압축기가 가압 대기 상태에서 정지될 때 공정 가스 오염으로부터 DGS를 보호함으로써 작업자가 밀봉 가스 부스터의 필요성을 제거할 수 있는 밀봉 메커니즘을 개발했습니다. 이 기사에서는 씰의 설계 및 기능에 대한 개요를 제공하고 씰이 유용할 수 있는 압축기 응용 분야에 대해 설명합니다.

대부분의 최신 원심 압축기에는 샤프트 끝단 밀봉을 위한 DGS가 장착되어 있습니다. 최근에는 습식 씰을 갖춘 많은 기존 압축기에도 DGS 시스템이 장착되었습니다. 천연 가스 압축기 응용 분야에 가장 널리 사용되는 DGS 유형은 두 개의 페이스 씰(1차 및 2차)이 압축기 샤프트 끝에 설치되는 "탠덤" 설계입니다. 압축기 작동 중에 1차 씰이 압력 차이를 흡수합니다. 2차 씰은 1차 씰이 고장날 경우 백업 역할을 합니다.

DGS는 두 개의 결합 링(하나는 회전하고 하나는 고정됨)으로 구성됩니다. 압축기가 작동하지 않을 때 링은 스프링과 정압 분포에 의해 밀착되어 유지됩니다. 압축기가 작동 중일 때 유체 역학적 힘이 고정 링을 스프링에 고정시킵니다. 이로 인해 씰 표면 사이에 몇 마이크로미터의 작업 간격이 생성됩니다. 이 설계에서는 누출률이 매우 낮지만 결과적으로 DGS가 안정적으로 작동하려면 깨끗하고 건조한 가스를 공급해야 합니다.

일반적으로 이 가스는 압축기의 배출물에서 추출됩니다. 가스는 필터링 및 조절되어 불순물을 제거한 후 DGS와 공정측 래버린스(PSL) 사이에 주입됩니다. 흐름은 완충제(즉, 필름) 역할을 하며 공정 가스 유입으로부터 DGS를 보호합니다.

압축기가 고속으로 회전할 때 배출은 건식 가스 씰 패널의 컨디셔닝 및 여과 시스템을 통해 씰 가스 흐름을 구동하기에 충분한 압력을 제공하여 DGS에 깨끗한 씰 가스 소스를 제공합니다. 그러나 회전 속도가 느린 경우(일반적으로 시작 및/또는 종료 중) 가스 씰 패널을 통해 씰 가스 흐름을 유도할 압력이 충분하지 않아 처리되지 않은 공정 가스가 씰 갭으로 이동할 수 있습니다. 이로 인해 씰 성능 저하를 비롯한 여러 가지 비용이 많이 드는 문제가 발생하여 MTBF(평균 고장 간격)가 단축되고 가동 중지 시간이 증가하며 DGS를 교체해야 하는 경우 잠재적으로 비용이 증가할 수 있습니다.

시동 중이나 압축기 트립/장애 발생 시 DGS를 보호하기 위해 대부분의 운영자는 가스 컨디셔닝 스키드 또는 씰 가스 패널에 공기 구동식 씰 가스 부스터(및 잠재적으로 히터)를 설치합니다. 씰 가스 부스터는 씰 가스 차압이 특정 수준 이하로 떨어지면 자동으로 시작되도록 프로그래밍되어 DGS의 안정적인 작동을 보장합니다.

시장의 대부분을 차지하는 왕복동 부스터의 경우 운영자는 1차 부스터에 장애가 발생할 경우 대기 상태로 유지되는 두 번째 압축기를 설치하기로 선택하는 경우가 있습니다. 왕복 부스터는 본질적으로 OPEX 집약적이며 최종 사용자가 압축기 패키지의 가장 문제가 되는 구성 요소 중 하나로 자주 언급합니다.

최근 몇 년 동안 훨씬 더 높은 신뢰성을 제공하는 전기 모터 구동(회전) 밀봉 가스 부스터를 선호하는 왕복 장치에서 점점 더 많은 작업자가 이동하기 시작했습니다. 그러나 CAPEX가 높다는 단점이 있으며 저압에서 헤드 용량이 낮기 때문에 모든 시나리오에 적용할 수는 없습니다. 부스터의 초기 비용은 많은 경우에 정당화하기 어려울 수 있으며, 특히 남은 서비스 기간이 제한된 레거시 장치 운영자의 경우 더욱 그렇습니다. 또한 안정적인 전력 공급이 불가능한 원격 위치에서는 실행이 불가능할 수도 있습니다.