انتخاب پمپ های بزرگ انتقال آب و تجارب میدانی

انتخاب پمپ های بزرگ انتقال آب و تجارب میدانی

Selection Of Large Water Transport Pumps And Field Experiences

 

این مقاله معیارهای انتخاب با توجه به رفتار مکش و راندمان بهینه پمپ  های بزرگ انتقال برای برآورده کردن نیازمندیهای مختلف سیستم پوشش می دهد. همچنین سادگی در طراحی پمپ و رفتارهای عملکردی پمپ با در نظر گرفتن هزینه های پایین روتوردینامیک مناسب مورد بحث قرار می گیرد. لینک متن کامل این مقاله در زیر به اشتراک گذاشته شده است.

لینک دریافت رایگان مقاله فوق:

Download Link:

Selection Of Large Water Transport Pumps And Field Experiences
حجم: 2.12 مگابایت

بررسی سرعت مخصوص مکش – فرصت های جدید

بررسی سرعت مخصوص مکش – فرصت های جدید

A Review Of Nss Limitations—New Opportunities

 

در برخی از مشخصات مصرف کنندگان پمپ ها محدودیتی برای مقدار سرعت مخصوص مکش (Nss) آورده شده است. این محدودیت بر اساس ارزیابی آماری خرابی پمپ ها است که در سال 1982 توسط Hallam منتشر شد. این ارزیابی آماری نشان می داد که رابطه ای مابین مقدار Nss و خرابی احتمالی آنها وجود دارد. این ارزیابی بیان می کرد که چرخش شدید سیال در مکش موجب خرابی پمپ های با سرعت مخصوص مکش بالا می شود ولی دلیل ریشه ای این خرابی ها در آن زمان بررسی نشد. بررسی های بعدی نشان داد که پدید چرخش در مکش به پارامترهای دیگری نیز وابسته است. بررسی تجربی Stoffel  و Jaeger در سال 1996  نشان داد که در پروانه های با سرعت مخصوص مکش متوسط و بالا تفاوت بارزی در ارتعاشات، خیز محور و دیگر بارهای دینامیکی دیده نمی شود. بنابراین از سرعت مخصوص مکش نمی توان به عنوان تنها پارامتر برای پیش بینی قابلیت اطمینان پمپ های سانتریفوژ استفاده کرد. اثر اجتناب از استفاده پمپ هایی با سرعت مخصوص بالا می تواند منجر به استفاده از پمپ هایی با راندمان کمتر و قیمت بالاتر شود بی آنکه  مزیت قابل اندازه گیری در قابلیت اطمینان پمپ فراهم آید. لینک متن کامل این مقاله در زیر به اشتراک گذاشته شده است.

لینک دریافت رایگان مقاله فوق:

Download Link:

A Review Of Nss Limitations—New Opportunities
حجم: 687 کیلوبایت

 

حرکت به سمت کاهش هزینه های عملکرد، بخش 3 به حداقل رساندن اثر سایش و بهینه سازی راندمان پمپ

حرکت به سمت کاهش هزینه های عملکرد، بخش 3

به حداقل رساندن اثر سایش و بهینه سازی راندمان پمپ

Toward reduced pump operating costs, part 3 —

Minimizing the effects of wear and optimizing pump efficiency

 

این مقاله آموزشی به بهربرداران کمک می کند تا خرابی ناخواسته و خرابی ناشی از فرسایش متداول فرآیند را از هم تشخیص دهند. هنگامی که بتوان فرسایش معمول فرآیند را تشخیص داد سپس می توان به این موضوع پرداخت که کدام تکنولوژی ها را می توان برای به حداقل رساندن اثر سایش بر روی قطعات پمپ استفاده کرد. حل مسئله سایش قطعاتی مانند آب بندها، یاتاقان و کوپلینگ اثر سودمندی بر روی افزایش راندمان پمپ دارد. به تنهایی در آمریکا بیش از 750 هزار واحد پمپ تحت استاندارد ANSI وجود دارد. زمان متوسط مابین تعمیرات این پمپ ها حدود 18 ماه می باشد و متوسط هزینه تعمیر هر واحد 2500 دلار می باشد. برای پمپ های تحت استاندارد ANSI که به طول عمر بیست ساله خریداری می شوند به تنهایی چندین میلیارد دلار در طول زمان عمر آنها صرف می شود. با کنترل خرابی های در حال شکل گیری و ناخواسته و کاهش اثر سایش، استفاده کنندگان چه طول عمری را می بایست از تجهیز توقع داشته باشند؟ اطلاعات ارایه شده است کمک خواهد کرد تا عمر سیستم بر اساس کلاس سرویس هایی که در فرآیندهای پالایشگاهی و شیمیایی وجود دارد تعیین شود.

Download link:

Minimizing the effects of wear and optimizing pump efficiency
حجم: 2.14 مگابایت

مبانی پمپ های جابجایی مثبت رفت و برگشتی

مبانی پمپ های جابجایی مثبت رفت و برگشتی

Positive displacement reciprocating pump fundamentals -

Power and direct acting types

در این نوشته آموزشی سعی بر این است تا درکی از مبانی پمپ های رفت و برگشتی برای خواننده ایجاد گردد.

سرفصل های این نوشتار شامل موارد زیر می باشند:

تعاریف و نگاهی به انواع پمپ ها شامل تفاوت پمپ های Single acting  و Double acting نحوه کارکرد آنها، کجا استفاده می شوند و چگونه استفاده می شوند.

 

قطعات پمپ

مشخصات و معیارهای انتخاب

موارد دیگری مانند راندمان حجمی، مقادیر فشار مثبت مکش مورد نیاز و موجود، سیستم های دفع نوسان

 

Download link:

Positive displacement reciprocating pump fundamentals
حجم: 7.74 مگابایت

بررسی افت عملکرد یک پمپ طبقاتی با استفاده از تصویر برداری حرارتی

بررسی افت عملکرد با استفاده از تصویر برداری حرارتی

Performance Loss Investigation Using Thermal Imaging

 

پمپ چند طبقه تزریق آب با پوسته  جدایش محوری (Axially split) ، چیدمان پروانه رو برو و سرعت بالا برای چندین ماه به خوبی کار می کرد. هد، دبی و راندمان بعد ازمدتی شروع به کاهش شدید نمود ولی پمپ هم آزادانه چرخش داشته و عملکرد آن نرم بود. این پمپ باز شده و مورد بازرسی قرار گرفت. تمامی قطعات سایشی، پروانه، پوسته و دیگر قطعات مانند حالت شرایط نو بودند. پروانه ها تراش داده شده و پمپ به سرویس بازگشت ولی شرایط کاری رضایت بخش نبود. از یک دوربین حرارتی برای چک کردن نقاط گرم و سرد استفاده شد که این تصاویر در ارایه آورده شده است. در نهایت با توجه با نقاط داغ تشخیص داده شده با استفاده از یک بروسکوپ (Borescope) راهگاه های جریان بررسی شد و مشکل پیدا گردید.

فایل ارایه روند این روش عیب یابی در زیر به اشتراک گذاشته شده است.

Download link:

Performance Loss Investigation Using Thermal Imaging
حجم: 574 کیلوبایت

بازطراحی توربین بخار یک کمپرسور سرعت بالا به منظور غلبه بر مسایل ظرفیت، راندمان وقابلیت اطمینان

بازطراحی توربین بخار یک کمپرسور سرعت بالا به منظور غلبه بر مسایل ظرفیت، راندمان وقابلیت اطمینان

Redesign of a High Speed Compressor Drive Steam turbine To Overcome 

Capacity, Efficiency, and Reliability Issues

 

در این مقاله مطالعه موردی باز طراحی توربین راننده یک کمپرسور گاز ارایه می شود. این واحد در بخشی از تاسیسات آمونیاک نصب شده بوده است و از ابتدا دارای مسایل قابلیت اطمینان و عملکرد بوده است. به منظور رفع این مشکلات یک مسیر کامل بخار باز طراحی شد و نصب گردید. ولی واحد همچنان دارای عملکردی ضعیف تر از آنچه که پیش بینی می شد بود و به دلیل خرابی تیغه های طبقه اول دچار توقف گردید. تحلیل مهندسی جامعی برای تشخیص دلیل خرابی تیغه ها و افت عملکرد انجام گردید. در این مقاله به روند این بررسی ها طراحی انجام شده برای مسیر بخار پرداخته می شود.

Download link:

Redesign of a High Speed Compressor Drive Steam turbine To Overcome Capacity, Efficiency, and Reliability Issues
حجم: 691 کیلوبایت

انتخاب توربین بخار برای محرک پمپ ها بخش 11

انتخاب توربین بخار برای محرک پمپ ها

بخش 11

لینک بخش 10

 

راهنمای استفاده از توربین های جند طبقه

کلا در صورتی که توربین یک طبقه پاسخ گوی شرایط کاری می باشد، استفاده از آنها به دلایل قیمتی به توربین های طبقاتی ترجیح داده می شود. قیمت یک توربین چند طبقه حدود 20 برابر قیمت توربین یک طبقه است که همان عملکرد را دارد.

توربین های چند طبقه هنگامی استفاده می شوند که توربین های یک طبقه پاسخگوی شرایط کاری نبوده و یا بهبود راندمان مورد نیاز می باشد. دلایل استفاده از توربین های چند طبقه شامل موارد ذیل می باشد:

- نیاز به خروجی های بزرگتری نسبت به آنچه که در توربین های یک طبقه موجود است مورد نیاز باشد. این حالت معمولا در توربین هایی که دارای خروجی آنها معادل فشار چگالش می باشد رخ می دهد.

- مصرف بخار برای خریدار توربین از اهمیت بالاتری برخوردار می باشد. توربین های چند طبقه معمولا ب مقدار قابل ملاحظه ای دارای راندمان بالاتری می باشند.

- مقدار توان مورد نیاز از مقدار توانی که توربین یک طبقه می تواند با توجه به بار اعمالی بر روی پره تامین کند، بیشتر باشد.

این مطلب ادامه دارد

 

ترجمه آزاد از: 

Selecting Steam Turbines For Pump Drives  by Michael A. Cerce and Vinod P. Patel

Proceedings Of The Twentieth International Pump Users Symposium • 2003

 

انتخاب توربین بخار برای محرک پمپ ها بخش 10

انتخاب توربین بخار برای محرک پمپ ها

بخش 10

لینک بخش 9

استفاده از Hand valve

در بسیاری ازموارد، تجهیزی که به توربین بخار متصل می گردند در محدوده مشخصی از شرایط کاری عمل می کند. با توجه به این موضوع توربین بخار نیز می بایت قابلیت تامین توان و سرعت در این محدوده های عملکرد را داشته باشد. به علاوه شرایط بخار ورودی به توربین ممکن است تغییر کند. این عوامل گاهی باعث می شوند تا توربین بخاری باقابلیت توان بالاتری از توان نقطه نرمال انتخاب شده و در نتیجه عملکرد آن در نقطه نرمال دارای بازده لازم نباشد.Hand valve بر روی توربین های بخار می تواند در تامین شرایط کاری این نقاط کمک کند. (شکل 14)

استفاده از Hand valve این امکان را فراهم می کند تا توربین بتواند شرایط عملکردی مختلفی را بدون تغییر عمده ای در مقدار مصرف بخار، تامین کند.

مثال

سرعت توان و نرمال پمپ: 770 اسب بخار در 3600 دور بر دقیقه

شرایط نرمال بخار: 600 psig/700°F و فشار خروجی 175psig

بر اساس نیازمندی ها توربین می بایست بتواند10 درصد توان بیشتر (847 hp) را تا مین کند. به علاوه شرایط بخار دارای تغییرات زیر می باشد:

Minimum inlet conditions: 550 psig/650°F

Maximum inlet conditions: 625 psig/750°F

Minimum exhaust pressure: 150 psig

Maximum exhaust pressure: 200 psig

توربین انتخاب شده می تواند 9 نازل در قسمت اصلی نازل ها و 2 نازل در هر Hand valve داشته باشد.

بر اساس نیازمندی های API توربین می بایست قابلیت تامین حداکثر توان با حداقل شرایط بخار ورودی و حداکثر شرایط بخار خروجی را داشته باشد. در اینجا اثر انتخاب توربینی که شرایط کارکرد نرمال و ده درصد افزایش توان را دارا می باشد بر طراحی توربین بررسی می کنیم. حالت کاری اصلی در جدول 2 نشان داده شده است. حال می بینیم که برای مصرف بخار توربینی که برای حداقل و حداکثر شرایط طراحی شده است چه رخ می دهد.

همانگونه که دیده می شود که انتخاب بر اساس شرایط حداقل/حداکثر طراحی تعیین می کند که حداکثر سطح  نازل مورد نیاز است. در هنگام کارکرد توربین در شرایط نرمال به دلیل اینکه بخار ورودی برای رسیدن به شرایط کاری نرمال می بایست محدود گردد، مقدار مصرف بخار تحت تاثیر قرار می گیرد. اضافه کردن یک Hand valve دیگر نیز کمکی نخواهد کرد. نه عدد نازل اصلی در نظر گرفته شده نیز نمی توانند توان طراحی را تولید کنند.

نکته دیگر در خصوص hand valve این است که به طراحان توربین این امکان را می دهد که نازل ها را برای عملکرد های مختلف بهینه کنند. اتفاقی در صورت عدم استفاده از Hand valve در حالت حداقل/حداکثر می افتد در جدول 4 نشان داده شده است. همانگونه که مشاهده می گردد عدم استفاده از Hand valve بیشترین تاثیر را دارا می باشد. استفاده از Hand valve می تواند حدود 200000 دلار درسال صرفه جویی ایجاد کند.

ذکر است Hand valve اتوماتیک نیز وجود دارد که می تواند در نقاط از پیش تعیین شده باز بسته گردد. هزینه Hand valve اتوماتیک نسبت به صرفه جویی که می تواند ایجاد کند بسیار پایین می باشد.

علاوه بر تاثیر بر مصرف بخار، در صورت نبود Hand valve شیر گاورنر به حالت نیمه باز در می آید. در این حالت دو اثر منفی رخ می دهد یکی افزایش سطح صدای تولیدی بوده و دیگر رخ دادن لزرش در شیر گاورنر. این دو مشکل از شکایات اصلی می باشد که معمولا به بخش خدمات پس از فروش توربین ها گفته می شود. معمولا راه حل این مشکل ساده بوده و با بستن Hand valve مشکل حل می گردد.

بدترین حالتی که برای مصرف کننده های نهایی رخ می دهد این است که آنها در خواست تغییر شیر گاورنر و یا رینگ نازل ها را می دهند تا توربین در نقطه کاری واقعی خود کار کند.

نتیجه منفی دیگری که بر اثر مشخص کردن محدوده گسترده عملکرد رخ می دهد اثر آن بر روی اندازه ورودی و خروجی توربین و اندازه پوسته آن می باشد. به منظور بر آورده کردن شرایط قابل قبول سرعت بخار در خروجی توربین اندازه فلنج خروجی مورد قبول ممکن است از اندازه نازل خروجی ارزان ترین پوسته موجود که شرایط کاری را برآوره می سازد بزرگ تر باشد. این موضوع موجب می شود تا سازنده توربین بزرگتری را انتخاب کند. این موضوع نه تنها  موجب افزایش هزینه توربین می گردد، بلکه هزینه های اتصال به لوله کشی، شیر توقف و شیر اطمینان و غیره را نیز افزایش می دهد.

لذا توصیه های زیر در این خصوص انجام می گردد:

- سازندگان پمپ نبایست توان بیش از لزوم را اعلام کنند

- خریداران توربین نبایست از سناریوی بدترین حالت ممکن استفاده کنند مگر اینکه این شرایط فشار و دما واقعا اتفاق بیافتد. در صورت نیاز در استفاده از نیازمندی حداکثر توان در شرایط حداقل شرایط ورودی بخار/حداکثر شرایط خروجی بخار تخفیف اعمال کنند.

- استفاده کنندگان توربین از Hand valve در موارد لازم حتما استفاده کنند.

این مطلب ادامه دارد

ترجمه آزاد از: 

Selecting Steam Turbines For Pump Drives  by Michael A. Cerce and Vinod P. Patel

Proceedings Of The Twentieth International Pump Users Symposium • 2003

انتخاب توربین بخار برای محرک پمپ ها بخش 8

انتخاب توربین بخار برای محرک پمپ ها

بخش 8

لینک بخش 7

مصرف بخار

مصرف بخار معمولا بر اساس مقدار وزن بخاری که در واحد زمان مورد نیاز است تا توربین توان لازم را با درنظر گرفتن شرایط بخار تولید کند، بیان می شود. مصرف بخار معمولا بر اساس پوند بر ساعت اسب بخار(lb/hp-hr) و یا کیلوگرم بر ساعت کیلووات(kg/kW-hr) می باشد.

در کل هرچه انرژی بیشتری در بخار موجود باشد جریان کمتری برای ایجاد یک توان مشخص مورد نیاز است. انرژی موجود در بخار را می توان از نمودار مولیر  (Molier chart)به دست آورد. همچنین می توان از منابعی مانند ASME Publication of Theoretical Steam Rate Tables (1969) نیز استفاده کرد. مصرف بخار تئوری (Theoretical steam rate (TSR)) مقدار بخاری را مشخص می کند که توربین بخار هنگامی که راندمان آن صد در صد است مصرف می کند. به طور حتم این موضوع ممکن نمی باشد به خصوص برای توربین هایی که توان های پایین دارند. در حالی که راندمان توربین های بخار نیروگاه های برق ممکن است تا 90 درصد برسد، راندمان توربین های یک مرحله ای حدود 60 درصد می باشد و توربین هایی با راندمان کمتر از 30 درصد نیز غیر معمول نیستند.

رابطه مابین توان، انرژی، راندمان و جریان بخار بر اساس فرمول زیر می باشد:

راندمان یک توربین یک مرحله ای  از مشخصات کارکردی به دست می آید. معمولا مشخصات عملکردی به صورت منحنی راندمان به نسبت سرعت ( نسبت مابین سرعت پروانه و سرعت خروجی از نازل های توربین) ارایه می گردد.

قطر (D) چرخ توربین بر اساس طراحی توربین بوده و مابین سازندگان توربین متفاوت می باشد. به عنوان مثال بعضی از توربین های یک مرحله ای در پنج قطر 12، 14، 18، 22 و 28 اینچ پیشنهاد داده می شوند.

سرعت توربین(N)  معمولا بر اساس تجهیزی که توسط توربین رانده می شود تعیین می شود ولی گاهی اوقات استفاده از چرخدنده برای بهینه کردن راندمان توربین یا اینکه توربین در سرعتی مطلوب کار کند توصیه می گردد.

به عنوان مثال: توربینی با این مشخصات را در نظر بگیرید 200hp، 3600 rpm، 600 pisg/650°F/25 psig و TSR= 14.377 lb/hp-hr. و قیمت بخار مصرفی آن معادل $5.0/1000 lb می باشد. مقدار انرژی قابل دریافت از بخار 3413/14.377=273 Btu/lb می باشد. انتخاب توربینی با قطر چرخ 14in ممکن است ارزان ترین انتخاب باشد که توان مورد نیاز را تامین می کند. نسبت سرعت مساوی با:

Velocity ratio= p×14×3600/(2×32×778×237)^½ =0.064

بر اساس نمودار شکل 12 مقدار راندمان پایه (Basic efficiency)توربین حدود 30 درصد می گردد. بعد از تصحیح، مقدار مصرف بخار معادل  38 lb/hp-hr می گردد.

در شکل 13 راندمان توربین بر روی نمودار مولیر نشان داده شده است.

·        اولین اتفاقی که می افتد افت هایی است که در Steam chest، شیر قطع و شیر گاورنر رخ می دهد.

·        نقطه دوم راندمان طبقه توربین می باشد. باید توحه کرد که راندمان پایه از توان مستقل می باشد.

·        افت های ناشی از windage، یاتاقان ها و سیستم تخلیه بخار راندمان کلی را ایجاد می کنند.

با با در نظر گرفتن قیمت $5.0/1000lb  برای بخار و 8000 ساعت کارکرد توربین در سال هزینه بخار مصرفی آن معادل عدد زیر خواهد بود:

فرض کنید هزینه اولیه خرید این توربین $25000 باشد. اگر توربین بزرگتر دارای قیمت $35000 باشد و مصرف بخار آن 33 lb/hp-hr باشد هزینه بخار مصرفی آن معادل مقدار زیر خواهد بود:

در نتیجه اضافه کردن $10000 در هزینه خرید می تواند موجب صرفه جویی سالانه $40000 شود.

به همین صورت اگر یک سایز توربین را بزگ تر کنیم قیمت آن $45000 خواهد شد و مقدار مصرف توربین معادل 30 lb/hp-hr خواهد شد که در نتیجه هزینه سالانه بخار مصرفی معادل $240,000 خواهد شد. که در نتیجه اضافه کردن $20000 به هزینه خرید موجب صرفه جویی $64000 در سال خواهد شد.

با در نظر گرفتن بزرگترین توربین (با قطر چرخ 28” ) هزینه خرید آن $55000 خواهد بود و مقدار مصرف بخار آن 27 lb/hp-hr می گردد. هزینه مصرف بخار سالانه $216000 خواهد شد. در نتیجه اضافه کردن $30000 هزینه اضافی در خرید موجب صرفه جویی سالانه $88000 خواهد گردید.

این مطلب ادامه دارد

ترجمه آزاد از: 

Selecting Steam Turbines For Pump Drives  by Michael A. Cerce and Vinod P. Patel

Proceedings Of The Twentieth International Pump Users Symposium • 2003

فیلم آموزش مبانی پمپ های سانتریفوژ – قسمت دوم

فیلم آموزش مبانی پمپ های سانتریفوژ – قسمت دوم

آشنایی با منحنی پمپ های سانتریفوژ

دریافت
مدت زمان: 6 دقیقه 10 ثانیه