کاربرد خنک کاری و روانکاری در پمپ های سانتریفوژ

کاربرد خنک کاری و روانکاری در پمپ های سانتریفوژ

Centrifugal Pump Cooling and Lubricant Application —

A “Best Technology” Update

 

پمپ های فرآیندی دارای زمانهای متفاوت کارکرد بدون خرابی می باشند. در پالایشگاه های ایالات متحده زمان متوسط مابین خرابی های در محدوده مابین کمتر از سه سال تا بیش از هشت سال می باشد. با اینکه اهمیت طراحی هیدرولیکی پمپها به خوبی درک شده است، توجه کافی به مواردی مهمی مانند انتخاب روانکار، محافطت روانکار از ورود آلودگی به آن و بهینه سازی کاربرد روانکار داده نمی شود.

موارد مرتبط به خنک کاری توضیح داده می شود و هر دو مورد امکان سنجی و پتانسیل ارزش پولی ناشی از کاهش مصرف انرژی در پمپ های دارای مخزن روغن استاتیک مستند می شود.

لینک دریافت رایگان مقاله فوق:

Download Link:

Centrifugal Pump Cooling and Lubricant Application
حجم: 662 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

ملاحظات طراحی برای پمپ های مسدود نشونده (Nonclog)

Design Considerations For Nonclog Pumps

ملاحظات طراحی برای پمپ های مسدود نشونده  (Nonclog)

 

بر اساس تعریف استاندارد ANSI/HI Standard 1.3, 2000 پمپ های مسدود نشونده پمپ هایی هستند که طراحی شده تا حداکثر اطمینان از عدم مسدود شدن آنها هنگامی که سیالات دارای اجسام جامد و یا مواد رشته ای را پمپ می کنند ایجاد کنند. این پمپ ها معمولا به عنوان پمپ های فاضلاب و یا پمپ هایی که سیال با اجسام جامد را می توانند پمپاژ کنند، شناخته می شوند. دسته پمپ های مسدود نشونده محدود وسیعی از انواع ، ابعاد و طراحی پمپ ها را شامل می شوند و از بزرگ ترین بخش های بازار پمپ محسوب هستند. این مقاله برروی پمپ های مسدود نشونده با توان 3 اسب بخار به بالا با سایز تخلیه 3 اینچ به بالا متمرکز می باشد. انواع ، عملکرد، اجزاء طراحی، جنس، پیکره بندی محرک و عملکرد با سرعت متغییر پمپ ها در اینجا ارایه می شود. مشکلات متداول در سایت همراه با راه حل آنها، تحلیل ارتعاش و به روز رسانی تجهیزات بحث می گردد.

Download link:

Design Considerations For Nonclog Pumps
حجم: 2.23 مگابایت

 

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

بررسی نکات مهم ویرایش 12 استاندارد API610 و

 تفاوت های آن با ویرایش 11- بخش ششم

لینک به بخش قبلی

معیارهای انتخاب یاتاقان ها

در حال حاضر در ویرایش یازده استفاده از یاتاقان هیدرودینامیکی شعاعی و محوری برای چگالی انرژی (Energy density) 4.0x10⁶ kW/min     یا بالاتر  اجباری می باشد. برای ویرایش دوازده این نیاز مندی برای تمامی سرویس ها باقی مانده است به جزسرویس های خط لوله جایی که چگالی انرژی بالاتر از 10.7x10⁶ kW/min پیشنهاد می شود  . توجیه برای  این سطح بالاتر بر اساس تجربیات موفق در سایت ها می باشد و همچنین در نظر گرفتن این موضوع که از مشخصه های سرویس های خط لوله پمپ کردن محصولاتی با دمای پایین تر نسبت به سیالات دما متوسط تا دما بالای پالایشگاه ها، می باشد.

 

دمای روغن و محفظه یاتاقان

برای سیستم های روانکاری بدون فشار، مانند Ring Oil و یا سیستم های پاششی، محدوده های دمای روغن و محفظه یاتاقان به طور مناسبی بر اساس افزایش دما بیان شده اند، لذا دمای محیط معیار اساسی خواهد بود.

یاتاقان های مغناطیسی چگونه کار می کنند

How Magnetic Bearings Work

متن زیر و عکس ها برگرفته از سایت شرکت Synchrony  می باشد.

یاتاقان های مغناطیسی چگونه کار می کنند

یاتاقان مغناطیسی فعال (Active Magnetic Bearing) چیست؟

یاتاقان مغناطیسی فعالActive magnetic bearing (or AMB)) ) نوعی از یاتاقان می باشد که در تجهیزات دوار با سرعت بالا استفاده می شود و در آن از نیروی الکترومغناطیسی برای بلند کردن  محور و از کنترل فعال (Active) میدان مغناطیسی برای حفظ موقعیت محور در محل مورد نظر استفاده می شود. استفاده از میدان مغناطیسی موجب می شود تا تماسی مابین محور و یاتاقان وجود نداشته باشد در نتیجه عملکرد یاتاقان بودن اصطکاک بوده و بسیاری از تجهیزات جانبی مورد نیاز برای روانکاری حذف می گردند.

یک یاتاقان مغناطیس فعال شامل اجزاء زیر می باشد:

استاتور (Stator)

روتور (Rotor)

سنسور ها(Sensors)

سیم پیچ های تولید کنند میدان مغناطیسی (Electromagnet)

یاتاقان های مغناطیسی می توانند هم به صورت یاتاقان های محوری و هم به صورت یاتاقان شعاعی استفاده گردند.

اجزاء یاتاقان مغناطیسی فعال در شکل های زیر به نمایش گذاشته شده است. برای جفت سیم پیچ های ایجاد کننده میدان مغناطیسی روبروی هم، جریانی مساوی به وسیله تقویت کننده های توان (Power amplifiers) تامین می شود. سنسور ها اطلاعات موقیعتی محور را به کنترل کننده ارسال می کنند در بخش کنترل کننده این داده ها تفسیر شده و با توجه به مقدار انحراف محور از مرکز یاتاقان، کنترل کننده مقدار مورد نیاز جریانی که توسط تقویت کننده جریان می بایست برای هر سیم پیچ تامین شود تا محور در موقعیت صحیح قرار گیرد را تعیین می کند. این سیکل کنترلی تقریبا 15000 بار در هر ثانیه تکرار می شود.

 

Typical Active Magnetic Bearing System Components

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.

FAG Active Magnetic Bearing

FAG Active Magnetic Bearing

SIMOTICS Active Magnetic Bearing from Siemens

Breaking The Cycle Of Pump Repairs

Breaking The Cycle Of Pump Repairs

 

دستیابی به کمترین هزینه چرخه عمر و بهینه سازی زمان مابین تعمیرات هدف غیرقابل بحث بهره برداران آینده نگر می باشد. برای رسیدن به این اهداف نتنهی بر روی طراحی هیدرولیکی پمپ می بایست تمرکز شود بلکه قابلیت اطمینان بخش های مکانیکی و انتقال دهنده توان در پمپ نیز می بایست افزایش یابد.

در این مقاله به تجربیات و توضیحات افراد حرفه ای در این خصوص پرداخته می شود. این مقاله به توضیح مواری می پردازد که شناخته نشده اند ویا عمومی نگردیده اند.

Download link:

Breaking The Cycle Of Pump Repairs
حجم: 831 کیلوبایت

انتخاب توربین بخار برای محرک پمپ ها بخش 9

انتخاب توربین بخار برای محرک پمپ ها

بخش 9

 لینک بخش 8

مواردی که می بایست  هنگام انتخاب توربین بخار چک شوند

بعد از کنترل مقدار مصرف بخار موارد دیگری نیز هستند که می بایست برای اطمینان از عملکرد رضایت بخش توربین بخار کنترل گردند.

سایز فلنج ورودی: برای یک اندازه توربین یک مرحله ای ممکن است چندین اندازه فلنج ورودی ممکن باشد. با دقت شود که بر اساس استاندارد NEMA SM-23 (1991) مقدار سرعت ورودی می بایست حداکثر(53.3 m/s) 175 ft/s باشد.

 اندازه خروجی: مقدار سرعت در خروجی توربین بخار نیز دارای محدودیت می باشد. بر اساس استاندارد NEMA SM-23 (1991) مقدار سرعت مجاز بخار در فلنج خروجی توربین بخار  برای توربین های Backpressure معادل  250 ft/s (76.2 m/s)و برای توربین های Condensing  معادل 450 ft/s (137.2 m/s) می باشد.

·        مقدار سرعت ها از معادله زیر می توان به دست آورد:

مقدار گشتاور محور: توربین ها بر اساس طراحی خود قطر محور مشخصی دارند که می تواند مقدار توان مشخصی از توان را در سرعت مشخص انتقال دهد. در توربین های دور پایین این موضوع می بایست کنترل گردد. ( به عنوان مثال توربین هایی با دور 1500 دور بر دقیقه که مستقیما به پمپ متصل می شوند.)

بارهای بر روی پره ها: سرعت  و جریان بخار بر روی پره های در حال دوران ایجاد تنش می کند. از روی نمودار Goodman می توان مقدار بارهای مجاز بر روی پره را با توجه به سرعت، طراحی مکانیکی پره، جنس و دما به دست آورد.

رزنانس پره ها: برخورد بخار به پره ها می تواند موجب پدیده تشدید در پره های شود. این موضوع می تواند موجب شکست ناشی از خستگی بر اثر بارهای تناوبی بشود.

بارهای یاتاقان: نیروهای محوری که بر روی محور اعمال می شود می بایست توسط یاتاقان ها مهار شوند. برای توربین های ضربه ای (Impulse) یک طبقه نیروهای محوری به راحتی می توانند توسط یاتاقان های ساچمه ای جذب گردند. از یاتاقان های ساچمه ای دو ردیفه خود تنظیم در موارد که لازم است می توان استفاده کرد.

محدودیت های سرعت: پره ها، Shrouds، دیسکی که بر روی آن پره ها نصب می گردند و محور که دیسک بر روی آن نصب می گردد همگی دارای محدودیت سرعت هستند. سرعت تمامی این موارد می بایست کنترل گردد تا از رعایت محدوده های سرعت مجاز اطمینان حاصل گردد. همچنین سرعت بحرانی مجموعه روتور نیز باید کنترل گردد تا در محدوده مجاز باشد. برای دورهای بالا، هنگامی که طراحی معمول توربین در محدوده های مجاز قرار نمی گیرد،  استفاده از چیدمان های متفاوت پره ها، Shroud و روتور یکپارچه می توانند به عنوان راه حل هایی برای رسیدن به محدوده های مجاز باشند.

محدودیت نازل ها: هر پوسته توربین چیدمان مشخصی از نازل ها را با توجه به نوع و اندازه، تعداد نازل هاو مقدار نسبت قطر گلویی نازل، محل قرارگیری Hand valve، دوران و در دسترس بودن،  دارا می باشد. تمامی این متغییر ها می بایست در حالت کارکرد نرمال و همچنین شرایط کارکرد خارج از حالت نرمال بررسی گردند.

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