خواندن ۱۵ دقیقه·۴ سال پیش

آشنایی با ساختار پمپ های API 610

ELMIRA ALIPOUR المیرا علی پور

نقش مهم پمپ گریز از مرکز، در صنعت نفت و گاز، برای هر مهندس واضح است. پمپ های سانتریفیوژ تجهیزات کلیدی در صنایع پتروشیمی یا پالایشگاهی است و هنگامی که افزایش فشار در جریان مایع مورد نیاز باشد، انتخاب پمپ ها، گزینه شماره یک هستند. پمپ های سانتریفیوژ به دلیل کاربردهای گسترده خود در انواع مختلفی تولید می شوند. استاندارد API 610، موسسه نفت آمریکا استانداردهایی را در مورد طبقه بندی پمپ های گریز از مرکز ارائه می کند. در این مقاله به طور خلاصه به معرفی کلاس های معروف پمپ های گریز از مرکز بر اساس استاندارد API 610 می پردازیم.

بر اساس نمودار زیر، پمپ های گریز از مرکز به سه گروه عمده طبقه بندی می شوند:

Overhung (OH)

Between Bearing (BB)

Vertically Suspended (VS)

پمپ های یکسرآویز (OH)

پمپ های این گروه، از لحاظ ساختار ساده ترین گروه با قیمت کم و فشار تخلیه کم است. برای کاربردهای متوسط، پمپ های یکسرآویز اولین انتخاب اقتصادی هستند. آنها از یک مجموعه یاتاقان در یک طرف شفت به عنوان مشخصه اصلی خود استفاده می کنند. به عنوان یک قاعده کلی، هد، دبی جریان و قدرت آنها تقریباً به شکل های زیر محدود می شود:

Hmax= 300 m، Qmax= 1500 m3/h، Pmax= 400 kW.

پمپ های آویزان به شش نوع طبقه بندی می شوند:

OH1- OH2- OH3- OH4- OH5- OH6

OH1

آنها پمپ های انعطاف پذیر، افقی و foot-mounted هستند. OH1 دارای یک تکیه گاه پایه بین بدنه پمپ و موتور است. به دلیل پیکربندی آنها، در صورت انبساط حرارتی، در دماهای بالا، آنهادر معرض انحراف شفت و انحراف نازل می باشند. OH1تمام الزامات API 610 را برآورده نمی کند. حداقل فشار طراحی، 16بار در 38 درجه سانتی گراد است.

OH2

آنها پمپ های افقی هستند که به صورت انعطاف پذیر کوپل شده وcenterline-supported می باشند. به دلیل پیکربندی های نصب شده در خط مرکزی، تنش حرارتی روی شفت و نازل ها در دمای بالا کاهش می یابد. بنابراین، انحراف احتمالی شفت و لوله به حداقل می رسد. حداقل فشار طراحی پمپ های 40بار در 38 درجه سانتیگراد است. رتبه بندی کلاس نازل آنها معمولاً حداقل 300 # است.

OH3

پمپ های in-line عمودی و انعطاف پذیر با براکت یاتاقانی هستند. کوپلینگ انعطاف پذیر تراز شفت را آسان تر می کند و پمپ را در برابر تنش های حرارتی و مکانیکی محافظت می کند. OH3 الزامات API 610 را برآورده می کند. این پمپ ها به دلیل پیکربندی ساده و in-line خود، از لحاظ اقتصادی برای کاربردهای معمول، در هد و دبی کم مناسب هستند.

OH4

این پمپ ها از نوع عمودی و خطی هستندکه به صورت rigid کوپل می شوند وبه دلیل کوپلینگ سفت و سخت، تراز کردن موتور با پمپ دشوار است. دمونتاژ پمپ فقط از طریق حرکت درایور پمپ و موقعیت لوله کشی امکان پذیر است. پمپ OH4 توسط API 610 تأیید نشده است.

OH5

این پمپ هابه صورت Close-coupled ، عمودی و خطی هستند.این پمپ ها برای شفت خود کوپلینگ ندارند. همانند پمپ‌های OH4، OH5توسط API 610توصیه نمی‌شود. در مقایسه با پمپ‌های افقی، همه انواع عمودی (OH1، OH2 و OH3) می‌توانند تا 2 برابر بار بیشتری را روی فلنج‌های ورودی/خروجی خود تحمل کنند و همچنان عملکرد خود را حفظ کنند. این بارها ممکن است ناشی از انبساط حرارتی یا تنش مکانیکی ناشی از سیستم لوله کشی باشد.

OH6

اینها پمپ ها مجهز به گیربکس فزاینده ، Close-coupled و با سرعت بالا هستند. آنها می توانند فشار تخلیه بالایی را به دلیل سرعت چرخش بالا (تا 20000 دور در دقیقه) فراهم کنند که با استفاده از دنده داخلی قابل دستیابی است. به طور معمول فقط یک کوپلینگ بین گیربکس و موتور وجود دارد.

بین یاتاقانی (BB)

این طبقه بندی از پمپ ها، یک کلاس حرفه ای با فشار تخلیه بالا است. مشخصه کلیدی پمپ بین یاتاقانی این است که محور آنها توسط دو مجموعه یاتاقان که در طرف های مختلف پروانه قرار دارند نگه داشته می شود. این پمپ ها در پیکربندی چند مرحله ای برای کاربردهای فشار بالا طراحی شده اند. علاوه بر این، اگر دبی بالا، مورد نیاز باشد، مکش این پمپ هامی توانند از نوع مکش دوبل باشند. حداکثر دبی برای این پمپ ها می تواند بیش از 15000 متر مکعب در ساعت باشد.

پمپ های بین بیرینگ به پنج نوع تقسیم می شوند:

BB1- BB2- BB3- BB4- BB5

BB1

این پمپ به صورت جدایش محوری، می تواند تک طبقه یا دو طبقه باشند. در این نوع پمپ معمولاً از پروانه دو مکش برای متعادل کردن بارهای رانش روی شفت و کاهش ارتعاش استفاده می کند. از آنجایی که بدنه می تواند به صورت محوری نسبت به شفت باز باشد، می توان به راحتی به قطعات داخلی دسترسی داشت. پمپ BB1 می تواند در سرویس های با دبی جریان زیاد یا NPSHa پایین در مقایسه با سایر پمپ ها، عملکرد بهتری داشته باشد.

BB2

این پمپ به صورت جدایش شعاعی، می تواند تک یا دو طبقه ای باشند. BB2 دارای مزیت آب بندی خوب بدنه است. آنها را می توان در 1 یا 2 طبقه تولید کرد.

BB3

این پمپ به صورت چند طبقه ای ، تقسیم محوری ساخته می شوند. BB3 می تواند فشار تخلیه بسیار بالایی را برای کاربردهای سخت مانند دیگ های فشار قوی ایجاد کند. اختلاف فشار زیادی بین سمت ورودی و خروجی این پمپ ها وجود دارد. این عدم تعادل فشار زیاد ممکن است باعث ایجاد فشار بیش از حد بر روی پمپ شود. برای متعادل کردن نیروی محوری و شعاعی روی شفت، جهت جریان در نیمی از پروانه ها (مراحل) باید مخالف نیمه دیگر باشد. این کار با نصب پروانه ها در جهت معکوس روی شفت انجام می شود.

BB4

پمپ چند طبقه ای و تقسیم شعاعی می باشد. هر مرحله شامل یک پروانه و یک محفظه استوانه ای است که اطراف پروانه را می پوشاند. سپس این محفظه ها با استفاده از میله های اتصال (مهره و پیچ و مهره) در امتداد محور به هم می پیوندند. کل بدنه BB4 از چندین قسمت کوچکتر به هم پیوسته تشکیل شده است. از این رو آب بندی برای سرویس های فشار بالا یا ویسکوز کم دشوار است. این نوع همه الزامات API را برآورده نمی کند.

BB5

پمپ چند طبقه ای و تقسیم شعاعی با جدار دوگانه می باشد. این نوع بیشتر در جاهایی که سیال خطرناک یا فشار زیاد است استفاده می شود، بنابراین پیشگیری از نشتی در این پمپ قابل توجه است. BB5 از دو محفظه تشکیل شده است که یکی در داخل دیگری قرار دارد تا از آب بندی پمپ اطمینان حاصل شود. پوشش داخلی ممکن است از نوع محوری یا شعاعی باشد.

معلق عمودی (VS)

در این کلاس، پروانه به طور عمودی در سیال معمولاً از طریق یک محور بلند شناور می شود. پمپ های معلق عمودی بیشتر برای استخراج سیالات زیرزمینی (مخزن) و خدمات برودتی در جایی که NPSH در دسترس است استفاده می شود. این کلاس در صنعت نفت، گاز و پتروشیمی کاربرد نسبتاً محدودی دارد. پمپ های معلق عمودی بر اساس API به هفت گروه تقسیم می شوند:

VS1- VS2- VS3- VS4- VS5- VS6- VS7

VS1

این پمپ ها تک محفظه، دارای تخلیه از طریق ستون و از نوع دیفیوزردار هستند. آنها برای تولید هد بالا مناسب هستند.

VS2

این پمپ ها، تک محفظه، تخلیه از طریق ستون و از نوع حلزونی هستند.پمپ VS2 بیشتر برای دبی و هد متوسط استفاده می شود.

VS3

این پمپ دارای محفظه تکی، تخلیه از طریق ستون، پمپ جریان محوری می باشد. این نوع پمپ می تواند دبی جریان زیادی را تحمل کند.

VS4

پمپ VS4دارای محفظه تکی ، تخلیه جداگانه، پمپ آویزان از پایه می باشد. این یکی از محبوب ترین پمپ های معلق عمودی است. از یک شفت بلند با چند کوپلینگ تشکیل شده است. بنابراین می توان از آن در چاه های عمیق استفاده کرد. دارای یک خط تخلیه مجزا است که در مرکز بدنه اصلی قرار ندارد. در نتیجه، بارهای شعاعی نامتعادل ممکن است باعث ارتعاش شوند. VS4 حاوی چندین یاتاقان sleeve برای پشتیبانی از شفت بلند خود است. برای عملکرد روان، این بلبرینگ ها باید با یک مایع شستشو خنک شوند. این مایع معمولاً از سیال فرآیند اصلی گرفته می شود.

VS5

تک محفظه، تخلیه مجزا، پمپ آویزان از پایه می باشد. آنها با VS4 یکسان هستند به جز این که در VS5 شفت صلب و یک تکه می باشد. به طور معمول، آنها به بلبرینگ sleeveمجهز نیستند. از این رو، آنها برای سرویس های کثیف که در آن سیال خنک کننده خارجی وجود ندارد، مناسب هستند.

VS6

دارای محفظه دوگانه و پمپ دیفیوزر دار می باشد. این یک پمپ چند طبقه ای با نازل های مکش و تخلیه در همان ارتفاع است. پروانه ها در ارتفاع پایین تر قرار دارند. بنابراین، مزیت اصلی VS6 این است که به دلیل ستون سیال عمودی در مکش، به NPSHrکمتری نیاز دارد. این نوع برای خدمات برودتی مناسب است.

VS7

دارای محفظه دوگانه حلزونی است. این پمپ مانند پمپ VS6 هست با این تفاوت که دارای تک طبقه است و و محفظه حلزونی دارد.

با توجه به این که این نوع پمپ‌های API به صورت سفارشی ساخته می‌شوند، بر اساس هر نوع سفارش بایستی تمام مراحل طراحی، مدلسازی و ریخته‌گری، ماشین‌کاری و… مجدداً و با اعمال تغییراتی انجام گردد. به دلیل پیچیدگی و نیاز به دقت بسیار بالایی که در اجرای هرکدام از این مراحل وجود دارد، تولید این نوع پمپ‌ها دشوار بوده و همواره با صرف هزینه‌های بسیار زیاد و قیمت‌های گزاف ناچار به وارد کردن آن از کشورهای خارجی بودیم. شرکت صنایع پمپیران توانسته است با شناسایی گلوگاه‌های طراحی و ساخت، دانش فنی طراحی هیدرولیکی و مکانیکی این نوع پمپ‌ها را بدست آورد. ذکر این نکته ضروری است که دانش فنی طراحی چنین پمپ‌هایی فقط در اختیار معدود کشورهای توسعه یافته است.