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现场工程师谈API 610 OH泵的升级改造

作者:进口阀门 日期:2020-08-13 点击:305

单级悬臂泵是泵行业一种非常重要的泵型。在所有类型的泵中,因为可以提供较大范围的流量和压力,并且通常易于维护(图1),它也是使用场合最多的泵之一。

此类型泵能够处理不同比重的液体,在某些情况下,输送介质温度可达华氏800 度(427摄氏度)以上。具备如此多的特点,单级悬臂泵也成为设备维护工作的焦点,以提高可靠性和运行时间,保证生产的正常运行。

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1:悬臂式泵的当前设计

技术和经验促成了制造、材料和设计方面的进步,从而提高了单级悬臂泵的整体可靠性。卧式单级悬臂泵的基本设计标准保持相对稳定,包括带有径向轴承和推力轴承的轴承座,以及悬挂在轴承座外部轴上的叶轮。诸如美国石油协会(API610之类的行业标准,购买建议和设计注意事项已修订的比较成熟,以帮助提高这些泵的整体可靠性。

当前,API 610轴承座翻新改造可对传统泵型进行多次升级,这可能会缩短维修间隔时间(MTBR)或减少废气排放量。在大多数情况下,这些改造将提供单列、深沟、径向轴承和成对的背靠背角接触推力轴承。通过甩油环和润滑通道改善润滑。

更大的油槽、风扇和散热片,以减少或消除对外部冷却水的需求。最后,密封腔和轴的设计符合当前的API 610挠度极限和Table7尺寸。这允许使用API 682密封件来升级密封技术,从而提高寿命和密封性能。

事实上,一些传统的泵是在许多行业标准之前设计的,并且不包含一些易于维护和保证承压边界可靠性的功能。建议最终用户考虑以下升级机会。

1.管口载荷改造

在实施现代工业规范之前购买和安装的设备可能缺乏处理连接管道施加的外部喷嘴力和力矩。这些力施加过大时,会导致泵壳和/或支架变形,从而导致未对准,过度振动以及潜在的零件接触磨损。

通常,这些泵在设计时支架较薄,以及额定值为每平方英寸150300psi)(1020 bar)的较为平面的法兰。这些配置可以通过对现有样式进行适当改造而升级,同时保持适合现有管道和支架安装的能力。

传统支架的厚度可能为1英寸或更小,具体取决于原始设计。较新的符合API 610的泵提供了更厚的支脚和肋板,以支持API 610的喷嘴负载要求。下图显示了对传统设计进行的图案更改,以提高泵的整体刚度。安装脚的厚度增加了一倍以上,为铸件提供了额外的强度。

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位于支架和泵壳之间的肋板也增加了厚度。除此之外,本案例中的法兰从最初的美国国家标准协会(ANSI300凸面设计更改为ANSI 600厚度,钻孔和加工尺寸与原300法兰相同。

所有这些改造都有助于提高壳体在出现管道应变时的挠曲总阻力,或增加与泵对准有关的管道应变的总公差。

为了提高泵和泵壳连接的整体刚度,对这种泵壳进行的最终升级是在排气和排水口法兰上安装角撑板。添加角撑板可减少由于振动疲劳导致的小口径管道焊接失败的可能性。

2. 封箱改造

ANSI / ASME B73.1泵以及通过API 6104版升级的API之前的泵,不需要在泵壳和泵盖之间使用密封的压缩螺旋缠绕垫片 。在许多情况下,使用的垫圈是非金属薄板,可以夹在法兰盘和泵壳之间。

这些垫圈在某种程度上可能不可靠,因为整个密封表面上的压缩力可能会根据施加到套管螺栓上的扭矩而变化。另外,材料可能对泵送流体的温度和化学成分有限制。

API 6105版引入了可控制压缩量的受压垫螺旋缠绕垫圈的要求,以提高泵的密封能力,并扩大温度和产品的操作极限。

许多轴承箱改造商在设计新的箱盖时采用了缠绕式垫片。然而,通常情况下必须为这种改变做好准备。

很多传统类型的泵可能有一个用于非金属型垫圈的凹槽,但是该设备的尺寸很少能精确控制深度。其他样式可能没有垫圈凹槽。

如上一节所述,在对现有的箱型进行修改时,可以引入改善整体密封设计的机会。如果泵盖接口处的现有套管尺寸不允许使用缠绕式垫片槽,则可在外径上施加额外的保温套。

然后,增加套管闭合螺栓的圆度,以创建并入现代API 610 Table 7密封腔室所需的空间。

3.水力改造

在现代精炼应用中,由于替代的生产需求,原始的泵设计工作点很可能会在预期的泵寿命期间发生变化。

可以在新提供的泵壳的重新设计阶段中进行水力改造,以优化泵的性能,满足当前的运行需求。对原设计的蜗壳唇口进行扩展或切削可能就满足要求。 

如果需要,可以创建一个备用的蜗壳芯盒,以提供更加匹配的水力特性。也可以安装改进的高流量或低流量叶轮,以进一步将最佳效率点优化为所需的工作流量和压差。

鉴于在悬臂泵上进行改造的实际情况,该泵的原始工作点已降低,新的工艺甚至需要进一步减少流量。

蜗壳改造和叶轮更换相结合,产生了令人满意且满足客户要求的运行曲线。

4.防腐升级

为了防止介质腐蚀泵的壳体,最好对壳体的金属进行升级。这些变化可能包括将碳钢升级为马氏体、奥氏体或双相不锈钢。另外,许多传统泵可能是铸铁的。

用碳钢或其他可焊接合金代替铸铁可能会延长设备使用寿命数十年。。对于高腐蚀性的工况,还可以考虑在流道中应用涂层的附加步骤。这些技术可能包括高速氧燃料(HVOF)喷涂、堆焊层和扩散涂层等技术。

悬臂式轴承箱的改造,长期以来一直是一个经过验证的升级,有助于扩大APIAPI前型号泵的MTBR。然而,重要的是要认识到,在不需要对现有装置进行额外现场改造的情况下,将新的泵技术适当地应用于旧有设备,可以取得进一步的收益。这些改造,虽然它们看起来有很长的交付周期,而且前期成本很高,但与基础和管道安装的现场改造成本相比,可能相形见绌。

除了这些支出外,通常还可以结合提高效率的要求,以进一步延长设备的使用寿命并降低运营成本,同时满足设备改造后的生产要求。

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