Mitä sinun tulee tietää ennen kuin valitset kemiallisen prosessipumpun?

Mikä on kemiallinen prosessipumppu ja miksi se vaatii erityishuomiota?

A kemiallisen prosessin pumppu on teollisuuspumppu, joka on erityisesti suunniteltu käsittelemään syövyttäviä, myrkyllisiä, hankaavia, syttyviä tai muuten vaarallisia nesteitä kemianteollisuudessa, petrokemian jalostuksessa, lääketuotannossa, vedenkäsittelyssä ja niihin liittyvissä prosessiteollisuudessa. Toisin kuin tavalliset vesipumput tai yleishyödylliset pumput, kemiallisten prosessien pumput on suunniteltu alusta alkaen kestämään aggressiivisten väliaineiden tuhoisia vaikutuksia ja säilyttämään luotettavan, vuotamattoman toiminnan pitkien huoltovälien ajan. Pumpun epäonnistumisen seuraukset kemiallisessa prosessiympäristössä vaihtelevat kalliista tuotantoseisokeista katastrofaalisiin turvallisuustapahtumiin, minkä vuoksi pumpun valintaan, materiaalispesifikaatioihin ja tiivistysjärjestelyihin suhtaudutaan paljon tiukemmin kuin yleisissä teollisissa sovelluksissa.

Kemiallisten prosessipumppujen suunnittelufilosofia keskittyy kolmeen prioriteettiin: eristäminen, kestävyys ja huollettavuus. Suojaus tarkoittaa, että estetään prosessinesteen pääsy ympäristöön tai henkilöstöön kaikissa käyttöolosuhteissa, mukaan lukien häiriintyneet olosuhteet ja tiivistevauriot. Kestävyys tarkoittaa sellaisten materiaalien ja hydrauliikkarakenteiden valintaa, jotka kestävät kulumista, korroosiota ja lämpörasitusta käyttöiän aikana, mitattuna vuosissa kuukausien sijaan. Ylläpidettävyys tarkoittaa pumpun suunnittelua niin, että kuluvat osat voidaan vaihtaa nopeasti ja mahdollisimman vähän purkamista, mikä vähentää keskimääräistä korjausaikaa ja antaa tehtaille mahdollisuuden hallita varaosavarastoja tehokkaasti. On tärkeää ymmärtää, kuinka nämä prioriteetit huomioidaan eri pumppumalleissa, ennen kuin määritetään varusteita mihinkään kemialliseen huoltoon.

Millaisia ​​kemiallisten prosessien pumppuja on saatavilla ja milloin niitä käytetään?

Kemiallisia prosessipumppuja on saatavana useilla perustoimintaperiaatteilla, joista jokainen sopii tiettyihin nesteominaisuuksiin, virtausnopeusvaatimuksiin ja paineolosuhteisiin. Väärän pumpputyypin valinta sovellukseen johtaa huonoon tehokkuuteen, ennenaikaiseen kulumiseen ja toistuviin huoltotoimenpiteisiin riippumatta siitä, kuinka hyvin materiaalit on määritelty.

Keskipakoprosessipumput

Keskipakopumput ovat laajimmin käytetty tyyppi kemian prosessilaitoksissa, ja ne muodostavat suurimman osan kaikista jalostamoiden, kemian kompleksien ja lääkelaitosten pumppuasennuksista. Ne siirtävät energiaa nesteeseen pyörivän siipipyörän kautta ja muuttavat kineettisen energian paineeksi nesteen kulkiessa kierukan tai diffuusorin kotelon läpi. Keskipakopumput sopivat parhaiten alhaisen viskositeetin nesteisiin, suuriin virtausnopeuksiin ja sovelluksiin, joissa vaaditaan kohtalaista tai korkeaa nostokorkeutta. Ne ovat joissakin kokoonpanoissa itseimeviä, helppokäyttöisiä nopeudensäädäntäkäyttöjen avulla ja tarjoavat laajan valikoiman hydraulista suorituskykyä juoksupyörän trimmauksen ansiosta. ANSI B73.1 ja ISO 2858 ovat kemiallisten keskipakopumppujen hallitsevia mittastandardeja, jotka varmistavat valmistajien vaihtokelpoisuuden ja yksinkertaistavat huoltoa ja varaosien hallintaa.

Positiiviset syrjäytyspumput

Kun prosessineste on viskoosia, leikkausherkkää, vaatii tarkkaa annostusta tai se on pumpattava erittäin korkealla paineella pienellä virtauksella, syrjäytyspumpuista tulee sopiva valinta. Hammaspyöräpumput, keilapumput, progressiiviset ontelopumput, kalvopumput ja mäntäpumput kuuluvat kaikki tähän luokkaan. Toisin kuin keskipakopumput, syrjäytyspumput tuottavat kiinteän tilavuuden kierrosta tai iskua kohti järjestelmän vastapaineesta riippumatta, joten ne ovat ihanteellisia annostelusovelluksiin ja nesteisiin, kuten hartseihin, polymeereihin, lietteihin ja tahnoihin, joita keskipakopyörä ei pysty käsittelemään tehokkaasti. Syrjäytyspumpun virtausnopeutta ohjataan säätämällä nopeutta tai iskunpituutta poistoventtiilin kuristamisen sijaan, mikä aiheuttaisi liiallista paineen muodostumista ja mahdollisia laitevaurioita.

Magneettikäyttö ja puristetut moottoripumput

Kun nollavuoto on ehdoton vaatimus – kuten erittäin myrkyllisiä, syöpää aiheuttavia tai erittäin puhtaita nesteitä käsiteltäessä – magneettikytketyt tiivisteettomat pumput tai puristetut moottoripumput eliminoivat mekaanisen akselin tiivisteen kokonaan. Magneettisessa käyttöpumpussa juoksupyörä on kytketty käyttömoottoriin magneettikytkimen kautta, joka siirtää vääntömomentin suojakuoren poikki ilman, että pyörivä akseli tunkeutuu pumpun koteloon. Säilytetyt moottoripumput yhdistävät moottorin staattorin ja pumpun kotelon yhdeksi tiivistetyksi yksiköksi, jolloin prosessineste voitelee moottorin laakereita. Molemmat mallit ovat luonnostaan ​​tiiviitä, ja niitä on laajalti määritelty farmaseuttisten API-tuotannossa, kloorin käsittelyssä, fluorivetyhappohuollossa ja muissa sovelluksissa, joissa prosessinesteen vähäisiä päästöjä ei voida hyväksyä.

Mitä materiaaleja käytetään kemiallisten prosessien pumppujen rakentamisessa?

Materiaalin valinta on teknisesti vaativin osa kemiallisen prosessin pumppuspesifikaatioita. Pumpun kotelon, siipipyörän, akselin ja tiivistekomponenttien on kaikkien kestettävä prosessinesteen aiheuttamat erityiset syövyttävät ja erosiiviset hyökkäysmekanismit säilyttäen samalla riittävä mekaaninen lujuus käyttölämpötilassa. Seuraavassa taulukossa on yhteenveto yleisimmistä rakennusmateriaaleista ja niiden tyypillisistä kemianpalveluista:

Materiaalin valinnassa on otettava huomioon primäärisen prosessinesteen lisäksi myös puhdistusaineet, sterilointiaineet, epäpuhtaudet ja mahdolliset häiriöolosuhteet, joita pumppu saattaa kohdata käyttöikänsä aikana. Pumppu, joka toimii hyvin normaaleissa käyttöolosuhteissa, mutta syövyttää nopeasti emäksisen puhdistusjakson aikana, epäonnistuu ennenaikaisesti. Korroosiotietotaulukoiden tarkastelu sekä pumpun valmistajalta että erikoiskorroosiotekniikan referensseiltä ja mahdollisuuksien mukaan validointi kuponkitestauksella varsinaisessa prosessinesteessä antaa parhaan luottamuksen materiaalinvalintapäätöksiin.

Kuinka mekaaniset tiivisteet toimivat kemiallisten prosessien pumpuissa ja miksi niillä on merkitystä?

Mekaaninen tiiviste on huoltointensiivisin ja vioittumisalttein komponentti perinteisesti tiivistetyssä kemiallisen prosessipumpussa. Se estää prosessinestettä karkaamasta pyörivää akselia pitkin, missä se poistuu pumpun kotelosta. Se pitää sisällään ja antaa akselin pyöriä vapaasti. Mekaaninen tiiviste koostuu kahdesta tarkkuuslimitetystä tiivistepinnasta – toinen pyörii akselin kanssa ja toinen on paikallaan tiivistekotelossa – jotka pidetään kosketuksessa jousivoiman ja nesteen paineen avulla. Pintojen välissä oleva ohut nestekalvo tarjoaa voitelun ja jäähdytyksen, ja elastomeeriset toisiotiivisteet estävät vuodot itse tiivistekomponenttien ympäriltä.

Yksittäiset vs. kaksinkertaiset mekaaniset tiivisteet

Yksittäinen mekaaninen tiiviste on yksinkertaisin ja taloudellisin järjestely, joka sopii nesteisiin, jotka eivät ole erittäin myrkyllisiä, eivät polymerisoidu tai kiteydy tiivistepinnoille ja jotka sietävät minimaalisen valvotun vuodon ilmakehään. Kaksoismekaaniset tiivisteet koostuvat kahdesta tiivistesarjasta, jotka on järjestetty joko vastakkain tai vastakkain, ja niiden välissä on ulkoinen tiivisteen tukijärjestelmä kiertää sulku- tai puskurinestettä. Sulkunesteen paine pidetään prosessinesteen paineen ylä- tai alapuolella konfiguraatiosta riippuen, mikä estää prosessinesteen pääsyn ilmakehään, vaikka sisätiiviste olisi kulunut. Kaksoistiivisteet ovat ympäristömääräysten ja turvallisuusmääräysten edellyttämiä pumpuille, jotka käsittelevät haihtuvia orgaanisia yhdisteitä, syöpää aiheuttavia aineita ja muita vaarallisia aineita, jotka on luokiteltu päästöstandardien, kuten EPA 40 CFR Part 63 tai EU:n teollisuuspäästödirektiivin, mukaan.

Tiivisteen pintamateriaalit kemianhuoltoon

Tiivisteen pintamateriaalien yhdistäminen on kriittinen kemianhuollossa. Piikarbidi verrattuna piikarbidiin on yleisin korkean suorituskyvyn yhdistelmä, joka tarjoaa erinomaisen kovuuden, kemiallisen kestävyyden ja lämmönjohtavuuden. Hiiligrafiittia piikarbidia vastaan ​​suositellaan, kun tarvitaan kuivaajovastusta tai missä prosessineste tarjoaa huonon voitelun. Fluorivetyhappoa ja muita fluoria sisältäviä virtoja varten on määrätty volframikarbidi tai erikoiskeraamiset pintamateriaalit, koska fluoridit hyökkäävät piikarbidiin. Elastomeeristen O-renkaiden ja toisiotiivisteiden tulee myös olla yhteensopivia prosessinesteen kanssa; EPDM, Viton (FKM), PTFE ja Kalrez (FFKM) kattavat kukin erilaiset kemialliset yhteensopivuusalueet ja lämpötilarajat.

Mitkä tärkeimmät suorituskykyparametrit on määriteltävä ennen pumpun valintaa?

Tarkat hydrauli- ja prosessitiedot ovat edellytys sille, että valitaan kemiallinen prosessipumppu, joka toimii luotettavasti parhaalla hyötysuhteella ja täyttää prosessijärjestelmän vaatimukset koko toiminta-alueellaan. Puutteellisten tai arvioitujen tietojen toimittaminen pumpun valmistajalle johtaa yli- tai alimittaisiin laitteisiin, liialliseen kierrätykseen, kavitaatioon ja mekaanisiin vioihin, jotka ilmenevät vasta käyttöönoton jälkeen.

• Virtausnopeus: Määritä normaali käyttövirtaus, pienin jatkuva vakaa virtaus ja suurin virtaus, joka pumpun on toimitettava. Keskipakopumpuissa, jotka toimivat jatkuvasti vähimmäisvakaan virtauksen alapuolella, esiintyy uudelleenkierrätystä, tärinää ja juoksupyörän ja tiivisteen osien nopeutettua kulumista.
• Kokonaisdifferentiaalikorkeus: Laske järjestelmän vastus määritetyllä virtausnopeudella ottaen huomioon staattinen korkeusero, putkien kitkahäviöt, liitoshäviöt ja paine-ero imu- ja poistoastioiden välillä. Tämä on nostokorkeus, jonka pumpun on synnytettävä, ei pelkästään poistoastian paine.
• Nettopositiivinen imukorkeus saatavilla (NPSHa): Laske pumpun imulaipan NPSHa imuastian paineen, nestehöyryn paineen, staattisen noston ja imulinjan kitkahäviöiden perusteella. Pumpun vaaditun NPSHr:n on oltava vähintään 0,5–1,0 metriä NPSHa:n alapuolella, jotta saadaan riittävä marginaali kavitaatiota vastaan, joka aiheuttaa juoksupyörän eroosiota ja hydraulista epävakautta.
• Nesteen ominaisuudet: Ilmoita nesteen tiheys ja viskositeetti käyttölämpötilassa, höyrynpaine, kiintoainepitoisuus ja hiukkaskoko, jos mahdollista, sekä mahdollinen taipumus polymeroitua, kiteytyä tai muodostaa saostumia. Noin 50 sentistoken ylittävä viskositeetti edellyttää korjauskertoimien soveltamista pumpun julkaistuihin vesipohjaisiin suorituskykykäyriin.
• Käyttölämpötila-alue: Määritä normaali käyttölämpötila, suurin häiriölämpötila ja vähimmäislämpötila käynnistyksen tai höyryn poiston aikana. Pumpun komponenttien väliset lämpölaajenemiserot korotetussa lämpötilassa vaikuttavat välyksiin, laakerien kuormitukseen ja tiivisteen suorituskykyyn.
• Tehtäväluokitus: Luokittele pumppu jatkuvaan käyttöön, jaksoittaiseen käyttöön tai valmiustilaan. Jatkuvasti toimivat pumput vaativat konservatiivisemman mitoituksen ja kestävämmän tiiviste- ja laakerijärjestelyn kuin pumput, jotka käyvät vain satunnaisesti lyhyitä aikoja.

Kuinka kemiallisten prosessien pumppuja tulisi huoltaa käyttöiän maksimoimiseksi?

Jopa parhaiten määritelty kemiallisen prosessin pumppu toimii huonommin ja epäonnistuu ennenaikaisesti, jos huoltokäytännöt ovat riittämättömiä. Pumpun tyypin, palvelun vakavuuden ja prosessin kriittisyyden mukaan räätälöity jäsennelty luotettavuuteen keskittyvä huolto-ohjelma on tehokkain tapa minimoida elinkaarikustannukset ja suunnittelemattomat seisokit.

• Mekaanisen tiivisteen huuhtelusuunnitelman hallinta: Varmista jokaisessa rutiinitarkastuksessa, että tiivisteen huuhtelu- tai sulkunestejärjestelmä toimii oikealla virtausnopeudella ja paineella. Huuhteluvirtauksen menetys on tärkein syy ennenaikaiseen tiivisteen epäonnistumiseen kemianhuollossa, ja se voidaan usein ehkäistä yksinkertaisella huuhtelujärjestelmän ilmaisimien valvonnalla.
• Tärinävalvonta: Asenna tärinäanturit pumpun ja moottorin laakereihin ja määritä perusvärähtelytunnisteet käyttöönoton yhteydessä. Nousevat tärinätasot osoittavat juoksupyörän kulumista, kavitaatiota, kohdistusvirheitä tai laakerien heikkenemistä viikkoja ennen katastrofaalista vikaa, mikä mahdollistaa suunniteltujen huollon hätäkorjausten sijaan.
• Kohdistuksen vahvistus: Lämpökasvu käytön aikana siirtää pumpun ja moottorin akselin keskilinjaa suhteessa niiden kylmäkohdistusasentoihin. Kuumakäytössä olevat pumput tulee kohdistaa kuumassa kääntövalikon tai laserlinjauslaitteiston avulla sen varmistamiseksi, että akselin kohdistus on oikea käyttölämpötilassa, ei vain ympäristön lämpötilassa asennuksen aikana.
• Laakerien voitelun hallinta: Noudata valmistajan voitelukaaviota tarkasti rasvavoideltujen laakereiden osalta. Ylirasvaus on yhtä haitallista kuin alirasvaus, mikä aiheuttaa laakerien ylikuumenemista jyrähdyshäviöiden vuoksi. Öljyvoideltu laakerirunko vaatii säännöllisiä öljytason tarkistuksia ja määräajoin öljyanalyysin saastumisen tai huonontumisen havaitsemiseksi ennen laakerin vaurioitumista.
• Hydraulisen suorituskyvyn trendi: Tarkkaile pumpun paine-eroa ja virtausnopeutta säännöllisin väliajoin ja piirrä toimintapiste pumpun suorituskykykäyrää vastaan. Toimintapisteen siirtyminen alaspäin ja suurempaa virtausta kohti ilmaisee juoksupyörän kulumista tai sisäistä kierrätystä kuluneista kuluneista renkaista, kun taas siirtyminen korkeampaan nousuun ja pienempään virtaukseen viittaa imurajoitukseen tai tukkeutumiseen.

Pumpun korjaushistorian dokumentointi ja toistuvien vikamallien analysointi mahdollistavat huoltoinsinöörien perimmäisten syiden tunnistamisen ja suunnittelu- tai toimintamuutosten, jotka katkaisevat vikasyklin. Pumput, jotka vaativat tiivisteen vaihdon kolmen tai kuuden kuukauden välein tietyssä palvelussa, lähettävät selkeän signaalin siitä, että joko tiivisteen rakenne, huuhtelujärjestely tai käyttöolosuhteet on tarkistettava – ja perimmäisen syyn korjaaminen on poikkeuksetta kustannustehokkaampaa kuin kroonisen tiivisteen vaihdon hyväksyminen normaaliksi huoltotoimenpiteeksi.