Руководство по насосам с осевым разъемом: ограничения корпуса, материалы и правила выбора

Специалист по техническому обслуживанию на нефтехимическом комплексе производительностью 600 000 тонн в год может снять ротор из насоса с осевым разъемом и вернуть машину в эксплуатацию за одну восьмичасовую смену. Та же работа с радиально разъемным корпусом одинакового назначения занимает два-три дня, поскольку перед перемещением узла ротора приходится ломать всасывающий и нагнетательный фланцы, муфту, а иногда и опорную плиту. Этот разрыв во времени выполнения работ три к одному определяет выбор большего количества насосов, чем когда-либо кривые эффективности.

Этот вопрос всплывает при каждой реконструкции, увеличении мощности и замене коррозионностойкого оборудования. Четыре инженерных факта решают вопрос: как расколется корпус, какое давление может выдержать болтовое соединение, какое воздействие среда оказывает на металл и как машина будет обслуживаться в течение следующих двадцати лет.

Что такое насос с осевым разъемом и где он находится в API 610

Насос с осевым разъемом — это центробежный насос, корпус которого разделен в горизонтальной плоскости осевой линией вала, поэтому верхнюю половину можно поднять над ротором, не повреждая всасывающий трубопровод, нагнетательный трубопровод, привод или фундамент.

API 610, стандарт, регулирующий насосы для нефтеперерабатывающих и нефтехимических предприятий, признает два семейства с осевым разъемом в диапазоне между подшипниками.

• ББ1: одна или две ступени, обычно с рабочим колесом двойного всасывания, предназначенные для операций с высоким расходом и средним напором, таких как перекачка сырой нефти, охлаждающая вода и дожимная установка.
• ББ3: многоступенчатый корпус с горизонтальным разъемом и противоположными рабочими колесами, несущий напор, которого не может обеспечить одноступенчатый корпус, при сохранении доступа к верхней половине.

Этот термин регулярно путают с осевым насосом, который перемещает жидкость вдоль оси вала с помощью крыльчатки пропеллерной формы. Осевой поток описывает гидравлический путь; аксиальное разделение описывает соединение обсадной колонны. Смешение этих двух факторов в запросе предложения приводит к неправильному предложению, а иногда и к неправильному оборудованию на объекте.

Та же логика горизонтального соединения делает одноступенчатую установку двойного всасывания практичной для перекачки больших объемов оборотной воды и сырой нефти.

S SH Насос двойного всасывания для перекачки циркулирующей воды и сырой нефти Одноступенчатый насос двойного всасывания с осевым разъемом, подходящий для больших объемов перекачки циркулирующей воды и сырой нефти, с более быстрым доступом к вращающимся элементам для обслуживания. Посмотреть продукт →

Доступ для технического обслуживания: почему насосы с осевым разъемом выигрывают в сокращении времени межремонтного ремонта

В аналогичных условиях корпус с осевым разъемом сокращает время доступа к вращающимся элементам на 60–75 процентов по сравнению с корпусом с радиальным разъемом при том же расходе и напоре.

Этот зазор создают три механические детали.

• Горизонтальное соединение представляет собой один фланец с болтовым соединением. Для подъема верхней половины не требуется разрыв трубы, лазерное выравнивание и затирка.
• Проставочная муфта позволяет вытягивать пучок роторов в осевом направлении после снятия верхней половины.
• Оппозитные рабочие колеса в модели BB3 гидравлически компенсируют большую часть осевого усилия, поэтому нет ни балансировочного барабана, ни балансирной линии, ни одной изнашиваемой детали, требующей ремонта, меньше.

Сустав также наказывает за неосторожную работу. Спирально-навитая прокладка с гибким графитовым наполнителем, контролируемая последовательность затяжки болтов крест-накрест и повторная затяжка после первого цикла нагрева отделяют корпус, который остается сухим в течение многих лет, от корпуса, который плачет при каждом температурном отклонении.

Заводы, на которых BB1 или BB3 используются в качестве резервной машины, обычно хранят сбалансированный ротор в сборе на полке. Замена предварительно сбалансированного картриджа выполняется в одну смену, снятый ротор отправляется в мастерскую, а насос продолжает работать.

Потолки давления и температуры: где горизонтальный шов перестает работать

Корпус с осевым разъемом является правильным ответом при давлении примерно до 40 бар для одноступенчатого BB1 и примерно от 100 до 150 бар для многоступенчатого BB3. Свыше этого болтовая горизонтальная граница становится наименее надежной частью автомата и выигрывает радиально-разъемный или ствольный кожух.

Причина геометрическая. Горизонтальное соединение представляет собой непрерывный путь утечки, проходящий по всей длине корпуса с обеих сторон вала, примерно в два раза длиннее радиального соединения, и каждые дополнительные 10 бар давления нагнетания умножают нагрузку на болты, необходимую для удержания прокладки сжатой.

Горизонтальный стык – не слабая конструкция. Это конструкция с потолком давления, и этот потолок устанавливается за счет нагрузки на болты, ползучести прокладки и термоциклирования, а не за счет рабочего колеса.

Температура ведет себя так же. Дифференциальное расширение верхней и нижней половин слегка открывает соединение при каждом нагреве, поэтому при температуре примерно выше 200°C прокладку необходимо выбирать с учетом упругого восстановления, а не только сжатия. Именно в этот момент опытные инженеры переходят на корпус с радиальным разъемом.

Материалы решают, выдержит ли корпус среду

Выбор материала, а не раздельная конструкция, определяет, прослужит ли насос пять лет или пять месяцев в одной и той же рабочей точке.

Корпуса технологических насосов с осевым разъемом обычно поставляются в одном из этих семейств.

• Углеродистая сталь A216 WCB для воды, рассолов и неопасных углеводородов.
• Аустенитная нержавеющая сталь 304 и 316L для разбавленных кислот и общей химической промышленности.
• Дуплекс 2205 и супердуплекс 2507, где хлориды исключают 316L из-за коррозионного растрескивания под напряжением.
• CD4MCu и аналогичные литые дуплексные марки для абразивных и коррозийных суспензий.
• Никелевые сплавы, такие как Hastelloy, плюс титан для сильных хлоридов и окисляющих кислот.
• Термостойкий 2520 для высокотемпературных технологических потоков.

Компания Jiangsu Huanyu Chemical New Materials Co., Ltd. занимается литьем и обработкой насосов в Цзинцзяне с 1987 года и располагает собственными литейными, неметаллическими цехами по прессованию, механической обработке и сборке по более чем 300 спецификациям. Эта вертикальная цепочка имеет значение на этапе выбора: литейный цех подтверждает, какая марка действительно может быть отлита с требуемой толщиной профиля, еще до размещения заказа, а не обнаруживает это в модельном цехе.

Есть одно предостережение. Если среда сильно кислая, а поток умеренный, насос с магнитным приводом с фторопластовой футеровкой или без уплотнений зачастую дешевле и безопаснее, чем металлический корпус, поскольку смачиваемая граница представляет собой полимер, а не сплав. Подбирайте стиль корпуса в соответствии с обязанностями, а не наоборот.

Осевой или радиальный разъем: практическое сравнение

При давлении выше 150 бар, при загрузке нефтеперерабатывающих заводов и гидропереработке единственным разумным выбором является машина с радиальным разъемом или бочковая машина. В контуре охлаждающей воды производительностью 3000 м3/ч или в линии перекачки сырой нефти корпус с осевым разъемом выигрывает по стоимости жизненного цикла, поскольку экономия на обслуживании повторяется каждый раз, когда машина открывается.

Там, где нагрузка находится посередине, горизонтальный технологический насос с обратным выдвижением дает компромисс: ротор выходит сзади, не разрывая всасывающий трубопровод, хотя и не так быстро, как подъем верхней половины.

Стандартный химический центробежный насос серии CZ Горизонтальный одноступенчатый химический насос DIN/ISO для нейтральных, агрессивных, горячих, холодных, чистых или содержащих частицы жидкостей в химической, нефтехимической, нефтеперерабатывающей, энергетической, фармацевтической и водоочистной сферах. Посмотреть продукт →

Как правильно выбрать насос с осевым разъемом

Шесть входов определяют, будет ли насос с осевым разъемом работать двадцать лет или ему придется требовать технического обслуживания.

1. Фиксируйте полный рабочий диапазон, а не номинальную точку. Потоки на 20 процентов выше и ниже проектного изменяют удельную скорость, триммер рабочего колеса и баланс осевой тяги.
2. Подтвердите запас NPSH при наихудшем сценарии эксплуатации. Полуметровый запас на бумаге исчезает после первого засорения всасывающего фильтра.
3. Выберите количество ступеней в зависимости от скорости вала. Восемь ступеней при 3600 об/мин — это не то же самое, что четыре ступени при 1800 об/мин, даже при одинаковом напоре.
4. Подберите металлургию к среде во всех смачиваемых деталях: корпусе, рабочем колесе, компенсационных кольцах, валу и камере уплотнения.
5. Укажите механическое уплотнение и схему трубопроводов API 682 вместе с насосом, а не после него. Причиной большинства выходов из строя технологических насосов является отказ уплотнения, а не гидравлического отказа.
6. Согласуйте список запасных частей и интервал проверки до размещения заказа. Запасной ротор и запасное картриджное уплотнение решают, как долго продлится незапланированный простой.

Большая часть этой процедуры применима и к более широкому семейству технологических насосов, и руководство по как выбрать нефтехимический технологический насос добавляет проверки, которые применяются, когда машина находится на лицензированном нефтеперерабатывающем заводе.

Часто задаваемые вопросы о насосах с осевым разъемом

В чем разница между насосом с осевым разъемом и насосом с радиальным разъемом?

Вся разница заключается в соединении корпуса. Корпус с осевым разъемом крепится болтами к горизонтальной осевой линии, поэтому верхняя половина поднимается, и ротор открывается, не касаясь трубопроводов. Корпус с радиальным разъемом крепится болтами вокруг вертикальной осевой линии, поэтому ротор выходит вдоль оси вала, что на более крупных машинах означает разрыв муфты и трубных соединений.

Какое максимальное давление может выдержать насос с осевым разъемом?

Одноступенчатый BB1 обычно ограничен давлением нагнетания примерно 40 бар. Многоступенчатые конструкции BB3 работают под давлением 100 или 150 бар в зависимости от количества ступеней, размера болтов и деталей соединения. При давлении выше 150 бар на смену приходят гильзы, поскольку граница давления становится единой цилиндрической поковкой, а не двумя скрепленными болтами половинами.

Почему в многоступенчатых насосах с осевым разъемом используются противоположные рабочие колеса?

Противоположные рабочие колеса нейтрализуют большую часть гидравлического осевого усилия внутри корпуса, поэтому упорный подшипник несет только остаточную нагрузку, и уравновешивающий барабан или уравновешивающая линия не требуются. Удаление этих деталей устраняет две распространенные точки отказа и укорачивает ротор, что облегчает его извлечение через отверстие в верхней половине.

Может ли насос с осевым разъемом переносить агрессивные химикаты?

Да, пока металлургия соответствует среде. Дуплекс 2205, супердуплекс 2507, CD4MCu, Hastelloy и титан расширяют возможности конструкции для работы с хлоридами, кислотами и абразивами. Для сильно агрессивных сред при низком расходе насос с магнитным приводом с фторопластовой футеровкой или без уплотнений обычно является выбором с меньшим риском.

Есть дежурная точка, которую необходимо проверить? Отправьте расход, напор, температуру, удельный вес и среду инженерной команде через страница контактов и запросите количество стадий и комбинацию материалов, прежде чем таблица данных будет заморожена.