بررسی نکات مهم ویرایش 12 استاندارد API610 و تفاوت های آن با ویرایش 11- بخش چهارم

بررسی نکات مهم ویرایش 12 استاندارد API610 و 

تفاوت های آن با ویرایش 11- بخش چهارم

لینک به بخش قبلی

این مقاله با عنوان انگلیسی Preview of API 610 12th Edition توسط  Roger L. Jonesرییس کمیته تدوین استاندارد API610 و Frank Korkowskiمدیر بازاریابی بخش آموزش شرکت Flowsever در سی امین سمپوزیسیوم بهره برداران پمپ و چهل و سومین سپوریسیوم توربوماشین در سال 2014 در تگزاس امریکا ارایه شده است. در این مقاله مروری بر نکات بر جسته استاندارد API 610 12 Ed. انجام شده است. اصل این مقاله در وب لاگ شرکت به اشتراک گذاشته شده بود و از پر بازدید ترین مطالب وب لاگ بوده است لذا تصمیم گرفته شد تا ترجمه آن نیز توسط کارشناسان شرکت تدبیر انرژی امید صورت پذیرد و در اختیار علاقه مندان قرار گیرد.  

پمپ های انرژی بالا (High Energy pumps) (مصارف خاص (Special purpose ))

در در ویرایش یازدهم،  پمپ های با هد بر طبقه (Head per stage) بالاتر از 200 متر و توان بر طبقه (Power per stage) بالاتر از 225 کیلووات، پمپ انرژی بالا گفته می شود. در ویرایش یازدهم تنها قیدی برای درصد لقی مابین پره دیفیوزر یا ابتدای حلزونی با پره های پروانه نسبت به شعاع داده شده است. زیر-کمیته تشخیص داد که دو چیز: اول انرژی بالا معانی مختلفی برای افراد مختلف دارد، به عنوان شاهد، مشتریانی که در حال حاضر در مشخصات فنی خود نوشته اند که آنها چه چیزی را به عنوان انرژی بالا در نظر می گیرند. دوم بدون در نظر گرفتن تعریف انرژی بالا، دستورالعملی اینکه دقیقا چه چیزی باید به عنوان پمپ انرژی بالا در نظر گرفته شود مطلب بسیار مهمی بود. تصمیم گرفته شد تا:

پمپ ها تحت عنوان "مصارف خاص" باز نامگذاری شوند

یک پیوست جدید به این پمپ ها تخصیص یافت

پیوست شامل بخشی هایی برای تعاریف، معیارهای انتخاب برای مرز فشار و روتور، ملاحظات طراحی برای قطعات مرز فشار، پروانه، دیفیوزر یا حلزونی، آب بندی محور، یاتاقان ها و محفظه یاتاقان ها، مواد، ساخت و راهنمای انجام آزمون می باشد.

این پمپ های مثال هایی از پمپهای مصارف خاص هستند: توبوپمپ F-1 یک طبقه سرعت بالا (5490 RPM) هیدروژن و اکسیژن که به عنوان پمپ بوستر موتور ساترن پنج استفاده شده است، پمپ تزریق آب با فشار 500 بار سرعت 6000 RPM با هد هرطبقه معادل 500 متر، پمپ های فشار بالای خط لوله اتیلن، پمپ های فشار بالای تغذیه  آب بویلر و حتی پمپ های کاری تغذیه پالایشگاه ها با توان 3 الی 4 مگاوات. تشخیص داده شده است که تنها یک درصد از تمامی پمپ ها را پمپ های مصارف خاص تشکیل می دهند ولیکن آنها دارای برخی از بزرگترین چالش ها برای طراحان پمپ هستند و لذا ملاحظات ویژه طراحی نیاز خواهند داشت. شکل 2 ارایه دهنده یک رویکرد در تعریف سطح انرژی بر حسب افزایش فشار طبقه می باشد.

برای پمپ های انرژی بالا، هر جنبه از طراحی نیازی به بررسی دقیق دارد، مانند سختی روتور، توزیع تنش پس ماند در سطوح آب بندی فلز-به-فلز، تشخیص مقدار خیز در نقاط حساس و در نظر گرفتن لقی های کاری مناسب. انجام تحلیل ساختمان پروانه، دیفیوزر و یا حلزونی به اندازه تعیین حاشیه NPSH مناسب بر اساس مقدار NPSHi (Incipient NPSH)[1]  نه فقط 3 درصد NPSH3 اساسی می باشد. به خصوص برای طراحی های جدید، تحلیل اجزاء محدود محفظه یاتاقان می بایست انجام شود تا نوع یاتاقان های مورد استفاده به دقت تعیین شوند. در نهایت توانایی سوار و پیاده کردن پروانه های می بایست لحاظ گردد. همچنین برای نیازمندی های ساخت، قالب ها و چیدمانشان می بایست ریخته گری کاملی را فراهم کند گرچه آزمون غیر مخرب مناطق دارای استرس بالا می بایست انجام شود.

---

[1]- NPSHi (Incipient NPSH) : مقداری از NPSH می باشد که در آن اولین حباب های ناشی از کاویتاسیون بر روی پره پروانه قابل مشاهده می باشند. مقدار آن عددی بالاتر از NPSH3 می باشد.

Oil rings vs. flinger discs

 Oil rings vs. flinger discs

 

 

این مطلب ترجمه بروشور آموزشی تحت عنوان Oil rings vs. flinger discs می باشد که توسط آقای Heinz Bloch, P.E. نوشته شده است. ایشان مشاور شرکت AESSEAL و عضو اصلی ASME می باشند. وی در خصوص مسایل مربوط به بهبود قابلیت اطمینان و کاهش هزینه های تعمیرات در سطح صنایع مختلف  جهان ارایه راهکار می نماید. وی در سال1986 بعد از دو دهه کار در شرکت Exxon بازنشسته شد، از مشاغل وی در این شرکت می توان به متخصص منطقه ای آمریکا در خصوص تجهیزات صنایع شیمیایی همچنین مشاغلی در زمینه ماشینری در تاسیسات شرکت Exxon در کشورهای آمریکا، ایتالیا، اسپانیا، انگلیس، هلند و ژاپن نام برد. وی نویسنده اصلی و یا مولف همکار در زمینه چهارده کتاب و بیش از 300 مقاله تخصصی مهندسی بوده است. وی همچنین سردبیر بخش قابلیت اطمینان/تجهیزات مجله Hydrocarbon Processing و رییس کنفراس بین المللی سالانه قابلیت اطمینان تاسیسات فرآیندی می باشد.

ترجمه این مقاله توسط کارشناسان شرکت تدبیر انرژی امید انجام شده است و نقل آن با ذکر ماخذ مجاز می باشد.

در بعضی از یاتاقان هایی که با روغن روانکاری می شوند سطح روغن را به گونه ای در نظر می گیرند که سطح روغن در وسط پایین ترین ساچمه (ساعت 6 یاتاقان) قرار گیرد. به عنوان مثال برای یاتاقانی به قطر 70 میلیمتر در سرعتهای 1500 rpm و 1800 rpm اجازه اینکه سطح روغن تا وسط پایین ترین ساچمه برسد قابل قبول می باشد. ولی چرا در بعضی از این محفظه یاتاقان ها با وجود اینکه روانکار نیمی از پایین ترین ساچمه را پوشانده است از Oil ring استفاده می گردد؟

در این موارد که از یاتاقان های غلتشی در سرعت های متوسط استفاده می شود نقش Oil ring فقط مخلوط کردن روغن و جلوگیری از ایجاد لایه روغن داغ بر روی سطح روغن می باشد.در بعضی دیگر از طراحی ها سطح روانکار پایین تر از یاتاقان در نظر گرفته می شود و Oil ring برای منظور دیگری نیز استفاده می شود.همانگونه که در شکل 1 و یا در یاتاقان ژورنال شکل 2 دیده می شود Oil ring می بایست یاتاقان را با روانکار تغذیه و روانکار  را به یاتاقان منتقل کند.

ابعاد مورد استفاده برای Oil-ring چه برای یاتاقان های غلتشی و چه برای بوش ها در شکل 3 نشان داده شده است. ابعاد حلقه ممکن است از 1.5 تا 2.2 برابر قطر محور باشد. در اینجا ضریب 1.7 نشان داده شده است، این ضریب، مقدار مطلوبی است که براساس تجربه ارایه شده است همچنین زاویه 30 درجه نیز بر این اساس می باشد.

چرا و چه هنگامی سطح روانکار باید اندازه باشد که برای روانکاری نیاز به Oil ring باشد؟ تجربیات تحت بار درون سایت  نشان داده است در سرعت های 3000 rpm و 3600rpm و با یاتاقان هایی با قطر داخلی 55mm و بالاتر در صورتی اجازه داده شود که سطح روانکار به مرکز پایین ترین ساچمه برسد امکان افزایش بیش ازحد دمای روانکار وجود دارد. بنابراین سطح روانکار در پمپ هایی که سرعت کاری آنها 3000 rpm  و 3600rpm  است معمولا پایین تر از سطح پایین ترین ساچمه یاتاقان تنظیم می گردد.

در این موارد از وسایل مکانیکی برای تغذیه، بالاآوردن، اسپری، پاشیدن در کل رساندن روانکار به یاتاقان استفاده می گردد. در سرعت های پایین عملکرد Oil-ring یا Flinger disc محدود به مخلوط کردن روغن می باشد ولیکن در سرعت های بالاتر وظیفه مهم تری را می بایست انجام دهند. در سرعت های 3000 rpm  و 3600rpm ، وظیفه  Oil-ring یا Flinger disc پخش کردن قطرات روانکار را در هوا و یا رساندن آن به روش های دیگر به یاتاقان می باشد.

برعکس Oil-ring، Flinger disc فقط برای تجهیزاتی که یاتاقان آنها غلتشی است استفاده می شود. در سرعت های پایین و متوسط جایی که سطح روانکار تا مرکز پایین ترین ساچمه می رسد و تنها هدف استفاده از Oil-ring یا Flinger disc مخلوط کردن روانکار می باشد، عملکرد Flinger disc و Oil ring یکسان می باشد. ولی از آنجایی که برای Flinger disc هندسه های مختلفی علاوه بر نوع در شکل 4 نشان داده شده است وجود دارد، آنها نسبت به Oil-ring  بیشتر ترجیح داده می شوند.

 

سازندگان و بهره بردارانی که بر روی قابلیت اطمینان تمرکز دارند متوجه شده اند که Oil ring در برخی از سرعت های بالاتر و قطر محورهای بزرگتر ناپایدار می شود. بسیاری از بهره برداران Flinger disc را هنگامی که مقدار D.N (قطر محور به اینچ ضرب در سرعت دورانی پمپ برحسب rpm) از 8000 و یا حتی 6000 بالاتر است، ترجیح می دهند. این موضوع بخاطر این می باشد که Oil ring  به انحرافات کوچک در  افقی بودن محور، خروج از محور حلقه، مقدار استغراق در روانکار و لزجت روغن حساس هستند. در سرعت های بالا جایی که  سطح روانکار روانکار نبایست اجازه یابد که به پایین ترین نقطه محیطی ساچمه برسد، Flinger disc ( یا Oil ring) می بایست روانکار را برداشته و به یاتاقان برساند.

به هرحال هیچ دلیل منطقی برای بالاتر بودن سطح روانکار از مرکز پایین ترین ساچمه وجود ندارد. سطح بالاتر از آنچه که مورد نیاز است موجب افزایش اصطکاک روغن با ساچمه ها شده و در نتیجه دمای  روغن افزایش می یابد.

تورزیع فشار در طراحی Double volute

تصاویری از تحلیل پمپ دو مکشه انجام شده در شرکت تدبیر انرژی امید با استفاده از نرم افزار Ansys CFX

تقارن فشار حول پروانه که منجر به حداقل شدن نیروی شعاعی میشود با نصب تیغه در ولوت (Double volute design) امکان پذیر است که با تحلیل عددی قابل مشاهده است.

تحلیل پروانه پمپ BB2 دو مکشه

تحلیل پروانه پمپ BB2 دو مکشه با هد 150 متر و دبی 1018 متر مکعب بر ساعت  با استفاده از نرم افزار Ansys CFX در شرکت تدبیر انرژی امید

شرکت تدبیر انرژی امید این توانایی را دارد تا با استفاده از نیرو های متخصص خود که دارای سال ها تجربه و سابقه موفق در طراحی و ساخت پمپ های صنایع نفت و گاز و پتروشیمی، نیروگاهی، معدنی و آب رسانی هستند، کلیه فعالیت های مرتبط به طراحی و ساخت پمپ ها و قطعات یدکی آنها را از ابتدا تا انتها انجام دهد.

در صورت نیاز به اطلاعات بیشتر از طریق ایمیل های زیر با تماس بگیرید:

[e-mail]

[e-mail]

نقص استفاده تنها از سرعت مخصوص مکش برای جلوگیری از مشکل چرخش سیال در مکش- بخش اول

ترجمه مقاله

The shortcomings of using pump suction specific speed alone to avoid suction recirculation problem

 

لینک متن اصلی مقاله

بخش اول

 

امروزه یکی از مواردی که در برآورد پمپ های سانتریفوژ در مناقصات در بین شرکت های مشاور در نظر گرفته می شود مقدار سرعت مخصوص مکش می باشد. در استاندارد API 610 مقدار مشخصی به عنوان معیار معرفی نشده و بیشتر مشاوران معیار مورد نظر خود را بر اساس Specification  شرکت های خارجی در نظر می گیرند و انحراف از آن را به سختی می پذیرند. اهمیت این مقاله در این می باشد که مشخص می سازد که این عدد صرفا نمی تواند معیار باشد و معیار های دیگری نیز می بایست به عنوان معیار ارزیابی احتمال وقوع آسیب به پمپ در نظر گرفته شود. با توجه به اهمیت این موضوع مقاله فوق به منظور استفاده کارشناسان صنعت پمپ ، توسط کارشناس پمپ های فرآیندی شرکت تدبیر انرژی امید ترجمه گردیده است  و در وب لاگ این شرکت به اشتراک گذاشته می شود. دریافت نظرات شما بازدیدکنندگان محترم موجب امتنان ما خواهد بود.

 

نقص استفاده تنها از سرعت مخصوص مکش برای جلوگیری از مشکل چرخش سیال در مکش

خلاصه

در صنعت پمپ این باور غلط وجود دارد که بهترین راه جلوگیری از چرخش سیال در مکش پمپ طراحی پمپ با سرعت های مخصوص مکش پایین می باشد. تلاش هایی برای تصحیح این رویکرد ساده شده برای یک مساله کاملا پیچیده انجام شده است. اگر برای جلوگیری از پیش چرخش در مکش فقط از معیار سرعت مخصوص استفاده شود می تواند موجب مشکل در سایت و یا طراحی گران بیش از حد لزوم گردد. در این مقاله روش دقیق تر ولی ساده  ای که به عنوان راه حل جایگزین برای جلوگیری از پیش چرخش در پمپ ها است،  ارایه می شود. نوع پمپ، سرعت ورودی پروانه، هم پوشانی پره های پروانه و وزن مخصوص سیال به عنوان های معیار هایی می باشند که در کنار سرعت مخصوص مکش برای بررسی وقوع چرخش سیال در دهانه پروانه می بایست لحاظ گردند.

 

مقدمه

تعداد زیادی مقاله منتشر شده است که به ارتباط مستقیم سرعت مخصوص مکش و صدمات ناشی از چرخش سیال در مکش اشاره دارند. در این مقالات موارد دیگری که به همین مقدار در این خصوص مهم هستند، کمتر شناسایی شده اند و یا اصلا شناسایی نشده اند. فرمول سرعت مخصوص مکش به شرح زیر می باشد:

Hallam [1] عنوان می کند که " پمپ هایی با سرعت مخصوص مکش (S) بالاتر از 11000 با تناوبی تقریبا دو برابر پمپ های سانتریفوژ با سرعت کمتر از 11000 دچار خرابی می شوند". وی دلیل این نرخ بالاتر خرابی را ناشی از این می داند که " یک پمپ سانتریفوژ با سرعت مخصوص مکش بالا، دارای چشم چرخ  و یا زاویه ورودی پره، B،  بزرگتری می باشد که این باعث می شود تا پروانه مستعد شکل گیری چرخش در چشم ورودی خود گردد." Lobanoff and Ross [2] می گویند که یکی از راه های جلوگیری از کاویتاسیون در یک پمپ سانتریفوژ این می باشد که " پمپی با سرعت مخصوص بالاتر از 10000 را انتخاب نشود." Fraser [3]، اظهار می کند که " در این سوالی نیست که امروزه تعداد زیادی از پمپ های نصب شده در حال کار، به صورت پیوسته و یا متناوب دچار پدیده چرخش در مکش و یا تخلیه می گردند. این موضوع بخصوص برای پمپ هایی که دارای سرعت مخصوص مکش بالا هستند صحیح است. تاریخچه این پمپ ها نشان دهنده الگوهایی از صدمات ناشی از کاویتاسیون، سر و صدا، نوسانات روتور، شکستن محور ویا سرج (Surge) در درجات مختلف با توجه به طراحی پمپ و کاربرد آنها می باشد. با طراحی پمپ هایی با سرعت مخصوص پایین و محدود کردن دبی به دبی های بالاتر از نقط چرخش سیال، می توان از بسیاری از این مشکلات اجتناب کرد." ویرایش چهادرهم Hydraulic Institute Standards می گوید که " افزایش سرعت پمپ بدون ایجاد شرایط مناسب مکش می تواند منتج به سایش غیر معمول و خرابی ناشی از ارتعاشات بیش ازحد، سر وصدا، و صدمات ناشی از کاویتاسیون گردد.

سرعت مخصوص مکش موجود (Suction Specific Speed Available, SA) به عنوان معیاری مهم برای تعیین حداکثر سرعت مجاز پمپ می باشد. منحنی ارایه شده در این استاندارد بر اساس SA معادل 8500 می باشد که این عدد معرف مقداری عملی می باشد." بر اساس این استاندارد مقدار سرعت مخصوص مکش مورد نیاز می بایست معادل ویا بیشتر از سرعت مخصوص مکش موجود باشد تا از کاویتاسیون جلوگیری شود."

 

سرعت مخصوص مکش به تنهایی نمی تواند توضیح دهد که چرا پمپ هایی با سرعت مخصوص مکش کمتر از 6900 دچار صدمات ناشی از چرخش می شوند ولیکن پمپ هایی با سرعت مخصوص 18000 و بالاتر می توانند در تمامی محدوده دبی خود بدون مشکل حادی کار کنند. مقالات قبلی در این خصوص صحیح می باشند که سرعت مخصوص مکش یک فاکتور مشخص کننده در خصوص وقوع ویا عدم وقوع مشکل چرخش در مکش می باشد ولی این موضوع تنها دلیل وقوع این مشکل نمی باشد. Budris [5] چهار عامل دیگر را لیست می کند (به یک اندازه مهم) که اثبات شده است ترکیب درست آنها با سرعت مخصوص مکش می تواند مشکل چرخش در مکش پمپ را با درجه بالاتری از دقت پیش بینی کند. این فاکتورهای شامل نوع پمپ، سرعت نوک پره در قسمت ورودی آن، وزن مخصوص سیال پمپ شونده و وجود همپوشانی پره می باشند. اگرچه مابین سرعت مخصوص مکش پمپ و اندازه ورودی پروانه ارتباط وجود دارد ولیکن روش های دیگری نیز برای کاهش NPSHR پمپ به جز افزایش قطر چشم چرخ وجود دارد، لذا فقط یک ارتباط ضعیف مابین افزایش سرعت مخصوص مکش و چرخش وجود دارد.

به علاوه، صرف نظر از سرعت عملکرد، سرعت مخصوص مکش یک پمپ مشخص معمولا ثابت می ماند، در حالی که سرعت نوک پره در ورودی پروانه مستقیما با سرعت پمپ تغییر می کند. به ویژه امروزه این موضوع به دلیل استفاده از درایو های دور متغییر اهمیت دارد. بنابر این قطر چشم پروانه (سرعت نوک پره) به عنوان متغییری مستقل ازسرعت مخصوص مکش می بایست در محاسبه احتمال رخ دادن آسیب های ناشی از چرخش در مکش لحاظ گردد. به عنوان مثال پمپی با سرعت مخصوص مکش 12000 ممکن است در دبی پایین هنگامی که در سرعت های 1200rpm یا 1800rpm کار می کند دچار مشکل چرخش در مکش نشود. ولیکن همین پمپ هنگامی که در سرعت 3000rpm به بالا کار می کند، اگرچه سرعت مخصوص مکش آن اساسا تغییری نمی کند، ممکن است دچار آسیب ناشی از پیش چرخش در مکش گردد.

لینک به ترجمه تمامی مقاله

حدود تقریبی برای سرعت محیطی چشم چرخ و NPSHR در پمپ های سانتریفوژ

حدود تقریبی برای سرعت محیطی چشم پروانه و NPSHR در پمپ های سانتریفوژ

A Very High Head Pump

A Very High Head Pump

پمپ با هد بسیار بالا

 

 

سال  1997 در طراحی اولیه تاسیسات تولید پلیمر در خلیج مکزیک امکان استفاده از یک پمپ سانتریفوژ را به جای دو کمپرسور رفت و برگشتی برای تغذیه اتیلن به راکتور مطرح شد. هدف ایمن طرح کاهش هزینه های سرمایه گزاری، مصرف انرژی و تعمیرات بود. مباحث مطرح شده به طراحی پمپ افقی یک پوسته که هد 6860m را می تواند ایجاد کند منجر گردید. در این مقاله فلسفه طراحی انتخاب شده برای طراحی این پمپ ها و گام های حساسی که در طراحی و ساخت بر داشته شده است می پردازد.

Download link:

A Very High Head Pump
حجم: 894 کیلوبایت

 

نقص استفاده تنها از سرعت مخصوص مکش برای جلوگیری از مشکل چرخش سیال در مکش

The shortcomings of using pump suction specific speed alone to avoid suction recirculation problem

 

نقص استفاده تنها از سرعت مخصوص مکش برای جلوگیری از مشکل چرخش سیال در مکش

 

در صنعت پمپ این باور غلط وجود دارد که بهترین راه جلوگیری از چرخش سیال در مکش پمپ طراحی پمپ با سرعت های مخصوص مکش پایین می باشد. تلاش هایی برای تصحیح این رویکرد ساده شده برای یک مساله کاملا پیچیده انجام شده است. اگر برای جلوگیری از پیش چرخش در مکش فقط از معیار سرعت مخصوص استفاده شود می تواند موجب مشکل در سایت و یا طراحی گران بیش از حد لزوم گردد. در این مقاله روش دقیق تر ولی ساده که به عنوان راه حل جایگزین برای جلوگیری از پیش چرخش در پمپ ها  ارایه می شود. نوع پمپ، سرعت ورودی پروانه، هم پوشانی پره های پروانه و وزن مخصوص سیال به عنوان های معیار هایی می باشند که در کنار سرعت مخصوص مکش برای بررسی وقوع چرخش سیال در دهانه پروانه می بایست لحاظ گردند.

ترجمه این مقاله

Download link:

The shortcomings of using pump suction specific speed alone to avoid suction recirculation problem
حجم: 102 کیلوبایت

 

Designing an Ultra-Low Specific Speed Centrifugal Pump

Designing an Ultra-Low Specific Speed Centrifugal Pump

 

 

به طور معمول سرعت مخصوص پمپ های سانتریفوژ بالاتر از 500 در نظر گرفته می شود. به دلیل راندمان کم، ایجاد پالس و افت مشخصات هد پمپ های سانتریفوژ از آنها در سرعت های مخصوص پایین استفاده نمی شود.

هنگامی سرعنت مخصوص به زیر 500 می رسد مقدار افت های اصطکاکی به شدت زیاد می شود در نتیجه استفاده از پمپ های جابجایی مثبت ترجیح داده می شود.

در این مقاله نسبت به ارایه راهکار برای طراحی پروانه پمپ های سانتریفوژ  با سرعت مخصوص پایین اقدام می شود.

Download link:

Designing an Ultra-Low Specific Speed Centrifugal Pump
حجم: 491 کیلوبایت

A Vision And Mission For Pump R&D Over The Next 25 Years

 

A Vision And Mission For Pump R&D Over The Next 25 Years

 

چشم اندازها و ماموریت ها برای تحقیق و توسعه پمپ ها در 25 سال آینده

 

- تصویر فوق از متن مقاله می باشد.

در این مقاله به چشم اندازهای در نظر گرفته شده و ماموریت واحد های تحقیق توسعه پمپ ها در 25 سال آینده پرداخته می شود.

Download Link:

A Vision And Mission For Pump R&D Over The Next 25 Years
حجم: 403 کیلوبایت