Úvahy o uzavření pro magneticky poháněná čerpadla a návrhy integrovaných motorů v čerpadlech s uzavřeným motorem
Otázka: Jaká primární a sekundární omezení jsou doporučena pro magneticky poháněná čerpadla?
A. Hlavním konstrukčním aspektem bezucpávkových čerpadel je zabránit úniku do atmosféry. Čerpadlo s magnetickým pohonem (MDP) (viz obrázek 1) je typ bezucpávkového čerpadla, které využívá vnější kroužek permanentních magnetů k pohonu vnitřní rotující sestavy skrz korozně odolný ochranný plášť. Přenos točivého momentu magnetickou spojkou eliminuje potřebu tradiční hřídelové ucpávky.
Obrázek 1. Magneticky poháněné čerpadlo (Grafika s laskavým svolením Hydraulic Institute)Vzhledem k tomu, že primární kontejnment by mohl vyvinout netěsnost v důsledku opotřebení sousedními rotujícími částmi, koroze nebo abraze, může být vyžadován sekundární kontejnment úniku. Sekundární kontejnment je sekundární tlaková hranice, která zajišťuje absolutní zadržení čerpané kapaliny v případě porušení pláště kontejnmentu.
Konstrukční materiál sekundární tlakové hranice musí být vyhodnocen, aby byla zajištěna kompatibilita s čerpanou kapalinou. Požadavky a řešení pro sekundární kontejnment se liší v závislosti na aplikaci a konfiguraci čerpadla, takže kupující a dodavatel čerpadla musí tyto body projednat.
Primární a sekundární kontejnment budou mít jmenovité jmenovité tlaky stejné nebo vyšší než maximální pracovní tlak čerpadla za jmenovitých podmínek. U MDP, když jsou primární nebo sekundární tlakové bariéry kovové, jsou navrženy pro maximální přípustný pracovní tlak v rámci hodnot napětí pro materiály v sekci VIII Kodexu kotlů a tlakových nádob Americké společnosti strojních inženýrů (ASME).
Nekovové primární nebo sekundární kontejnmentové pláště jsou navrženy a testovány tak, aby měly minimální poměr mezi tlakem při roztržení a návrhovým tlakem 2 ku 1 pro rozsah tlak/teplota.
Sekundární kontejnment je navržen tak, aby zadržel úniky po dobu minimálně 48 hodin v případě úniku pláště kontejnmentu a měl minimální pohotovostní životnost tři roky. V případě úniku přes plášť kontejnmentu musí být provoz čerpadla okamžitě přerušen. Uživatel čerpadla je odpovědný za zajištění vypínacích zařízení a postupů nezbytných pro bezpečnost.
Další informace naleznete v nově revidované normě ANSI/HI 5.1-5.6 Bezucpávková rotodynamická čerpadla pro názvosloví, definice, návrh, aplikaci, provoz a testování.
Otázka: Jaká jsou návrhová doporučení pro integrální motory používané v čerpadlech s uzavřeným motorem?
A. Zapouzdřené motorové čerpadlo (CMP) (viz obrázek 2) je typ bezucpávkového čerpadla, které kombinuje odstředivé čerpadlo a indukční motor do jedné hermeticky uzavřené jednotky. Rotor motoru je na každém konci obvykle nesen hydrodynamickými ložisky a vinutí statoru a tyče rotoru jsou chráněny před procesní kapalinou nemagnetickými vložkami odolnými proti korozi. Kapalina – obvykle odebraná z výtlaku čerpadla nebo proplach přiváděný z externího zdroje – se používá k chlazení motoru a mazání ložisek.
Obrázek 2. Zapouzdřené motorové čerpadloCirkulace čerpané kapaliny v motoru musí odvádět teplo generované ztrátami vířivými proudy, ztrátami větrem rotoru a elektrickými ztrátami motoru. Teplota vinutí statoru musí být udržována na nebo pod hodnotami stanovenými pro stupeň izolace vodičů použitý ve vinutí statoru. Spolu s nastavením teploty je zajištěna tepelná ochrana vinutí statoru. Kromě toho může kupující specifikovat test nárůstu teploty vinutí motoru, aby ověřil, že vinutí motoru nepřekročí maximální teplotu izolace při projektovaném zatížení motoru a teplotě chlazení kapaliny motoru.
Pro uspokojivou životnost CMP je nutné zajistit čistou kapalinu (nikoli páru) pro vnitřní mazání ložisek a chlazení motoru v zamýšleném provozním rozsahu čerpadla. To se děje prostřednictvím návrhu jednotky a výběru správného plánu cirkulace. Výběr plánu cirkulačního potrubí závisí na znalosti vlastností kapalin, jako je čistota, těkavost, viskozita, specifická hmotnost, toxicita, teplota, korozivnost a jakákoli tendence k tvorbě pevných látek.
Rovněž je třeba vzít v úvahu zamýšlené průtoky, čistou dostupnou sací výšku (NPSHA), četnost spouštění, dostupnost chlazení nebo ohřevu a potenciální ztrátu sací kapaliny. Kupující musí poskytnout tato aplikační data výrobci, aby mohl doporučit nejvhodnější oběhový plán. Protože vnitřní průtok je kritický pro spolehlivý provoz, je žádoucí přístrojové vybavení a ovládací prvky pro detekci ztráty průtoku pohonnou jednotkou.
Jsou-li požadovány jednotky odolné proti výbuchu, musí výrobce a kupující vybrat schválený návrh, který splňuje požadavky na teplotu, tlak a příslušné rozdělení, skupiny a třídy. Pro správný výběr může být výrobcem požadována informace o externí teplotě motoru.