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現場工程師談API 610 OH泵的升級改造

作者:進口閥門 日期:2020-08-13 點擊:256

單級懸臂泵是泵行業一種非常重要的泵型。在所有類型的泵中,因為可以提供較大范圍的流量和壓力,并且通常易于維護(圖1),它也是使用場合最多的泵之一。

此類型泵能夠處理不同比重的液體,在某些情況下,輸送介質溫度可達華氏800 度(427攝氏度)以上。具備如此多的特點,單級懸臂泵也成為設備維護工作的焦點,以提高可靠性和運行時間,保證生產的正常運行。

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1:懸臂式泵的當前設計

技術和經驗促成了制造、材料和設計方面的進步,從而提高了單級懸臂泵的整體可靠性。臥式單級懸臂泵的基本設計標準保持相對穩定,包括帶有徑向軸承和推力軸承的軸承座,以及懸掛在軸承座外部軸上的葉輪。諸如美國石油協會(API610之類的行業標準,購買建議和設計注意事項已修訂的比較成熟,以幫助提高這些泵的整體可靠性。

當前,API 610軸承座翻新改造可對傳統泵型進行多次升級,這可能會縮短維修間隔時間(MTBR)或減少廢氣排放量。在大多數情況下,這些改造將提供單列、深溝、徑向軸承和成對的背靠背角接觸推力軸承。通過甩油環和潤滑通道改善潤滑。

更大的油槽、風扇和散熱片,以減少或消除對外部冷卻水的需求。最后,密封腔和軸的設計符合當前的API 610撓度極限和Table7尺寸。這允許使用API 682密封件來升級密封技術,從而提高壽命和密封性能。

事實上,一些傳統的泵是在許多行業標準之前設計的,并且不包含一些易于維護和保證承壓邊界可靠性的功能。建議最終用戶考慮以下升級機會。

1.管口載荷改造

在實施現代工業規范之前購買和安裝的設備可能缺乏處理連接管道施加的外部噴嘴力和力矩。這些力施加過大時,會導致泵殼和/或支架變形,從而導致未對準,過度振動以及潛在的零件接觸磨損。

通常,這些泵在設計時支架較薄,以及額定值為每平方英寸150300psi)(1020 bar)的較為平面的法蘭。這些配置可以通過對現有樣式進行適當改造而升級,同時保持適合現有管道和支架安裝的能力。

傳統支架的厚度可能為1英寸或更小,具體取決于原始設計。較新的符合API 610的泵提供了更厚的支腳和肋板,以支持API 610的噴嘴負載要求。下圖顯示了對傳統設計進行的圖案更改,以提高泵的整體剛度。安裝腳的厚度增加了一倍以上,為鑄件提供了額外的強度。

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位于支架和泵殼之間的肋板也增加了厚度。除此之外,本案例中的法蘭從最初的美國國家標準協會(ANSI300凸面設計更改為ANSI 600厚度,鉆孔和加工尺寸與原300法蘭相同。

所有這些改造都有助于提高殼體在出現管道應變時的撓曲總阻力,或增加與泵對準有關的管道應變的總公差。

為了提高泵和泵殼連接的整體剛度,對這種泵殼進行的最終升級是在排氣和排水口法蘭上安裝角撐板。添加角撐板可減少由于振動疲勞導致的小口徑管道焊接失敗的可能性。

2. 封箱改造

ANSI / ASME B73.1泵以及通過API 6104版升級的API之前的泵,不需要在泵殼和泵蓋之間使用密封的壓縮螺旋纏繞墊片 。在許多情況下,使用的墊圈是非金屬薄板,可以夾在法蘭盤和泵殼之間。

這些墊圈在某種程度上可能不可靠,因為整個密封表面上的壓縮力可能會根據施加到套管螺栓上的扭矩而變化。另外,材料可能對泵送流體的溫度和化學成分有限制。

API 6105版引入了可控制壓縮量的受壓墊螺旋纏繞墊圈的要求,以提高泵的密封能力,并擴大溫度和產品的操作極限。

許多軸承箱改造商在設計新的箱蓋時采用了纏繞式墊片。然而,通常情況下必須為這種改變做好準備。

很多傳統類型的泵可能有一個用于非金屬型墊圈的凹槽,但是該設備的尺寸很少能精確控制深度。其他樣式可能沒有墊圈凹槽。

如上一節所述,在對現有的箱型進行修改時,可以引入改善整體密封設計的機會。如果泵蓋接口處的現有套管尺寸不允許使用纏繞式墊片槽,則可在外徑上施加額外的保溫套。

然后,增加套管閉合螺栓的圓度,以創建并入現代API 610 Table 7密封腔室所需的空間。

3.水力改造

在現代精煉應用中,由于替代的生產需求,原始的泵設計工作點很可能會在預期的泵壽命期間發生變化。

可以在新提供的泵殼的重新設計階段中進行水力改造,以優化泵的性能,滿足當前的運行需求。對原設計的蝸殼唇口進行擴展或切削可能就滿足要求。 

如果需要,可以創建一個備用的蝸殼芯盒,以提供更加匹配的水力特性。也可以安裝改進的高流量或低流量葉輪,以進一步將最佳效率點優化為所需的工作流量和壓差。

鑒于在懸臂泵上進行改造的實際情況,該泵的原始工作點已降低,新的工藝甚至需要進一步減少流量。

蝸殼改造和葉輪更換相結合,產生了令人滿意且滿足客戶要求的運行曲線。

4.防腐升級

為了防止介質腐蝕泵的殼體,最好對殼體的金屬進行升級。這些變化可能包括將碳鋼升級為馬氏體、奧氏體或雙相不銹鋼。另外,許多傳統泵可能是鑄鐵的。

用碳鋼或其他可焊接合金代替鑄鐵可能會延長設備使用壽命數十年。。對于高腐蝕性的工況,還可以考慮在流道中應用涂層的附加步驟。這些技術可能包括高速氧燃料(HVOF)噴涂、堆焊層和擴散涂層等技術。

懸臂式軸承箱的改造,長期以來一直是一個經過驗證的升級,有助于擴大APIAPI前型號泵的MTBR。然而,重要的是要認識到,在不需要對現有裝置進行額外現場改造的情況下,將新的泵技術適當地應用于舊有設備,可以取得進一步的收益。這些改造,雖然它們看起來有很長的交付周期,而且前期成本很高,但與基礎和管道安裝的現場改造成本相比,可能相形見絀。

除了這些支出外,通常還可以結合提高效率的要求,以進一步延長設備的使用壽命并降低運營成本,同時滿足設備改造后的生產要求。

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