Praktické pokyny pro odstředivá čerpadla v ropných, plynárenských, ropných a petrochemických závodech
Výběr, konfigurace, balení, instalace, uvádění do provozu a provoz čerpadel vyžaduje mnohem více péče, než je obvyklé. Zde jsou praktické pokyny a užitečná doporučení pro odstředivá čerpadla v různých ropných, plynových, ropných a petrochemických službách.
Odstředivá čerpadla
Nejběžnějším typem čerpadla používaným napříč průmyslovými odvětvími je odstředivé čerpadlo. To je způsobeno jejich flexibilitou, spolehlivostí, výhodnými poměry mezi průtokem a průtokem, rozumnými cenami a dobře vyvinutými technologiemi. Obvykle jsou poháněny elektromotory, i když v určitých aplikacích byla použita odstředivá čerpadla poháněná parní turbínou. Horizontální čerpadla mohou být považována za více žádoucí, ale v některých aplikacích, podmínkách a specifických požadavcích mohou vyžadovat výběr vertikálních čerpadel.
Politika
V mnoha zařízeních platí zásada „uvidíme, jak se to vyvine“ pro všechny fáze projektů od návrhu, výběru čerpadla, umístění čerpadla, potrubí čerpadla až po provoz a údržbu. Tato politika není vhodná ani produktivní. Taková politika se nevztahuje na ropné, plynárenské, ropné a petrochemické závody. Všechny fáze a kroky – dimenzování čerpadla, výběr čerpadla, objednávka/nákup čerpadla, kontrola, instalace, provoz a údržba – by měly vycházet z přesných technických hodnocení, odborných znalostí/zkušeností a nedávných úspěšných provozních referencí.
Mnoho čerpadel v klíčových ropných a plynárenských službách bylo instalováno v konfiguraci 1+1 (jeden provoz a jeden pohotovostní režim), protože odstavení čerpadla by nemělo zastavit výrobu. Vypnutí závodu nebo zařízení kvůli výpadku čerpadla prostě nepřichází v úvahu kvůli finančním škodám a dalším obavám. Větší pozornost by však měla být věnována také klíčovým oblastem souvisejícím se zvyšováním spolehlivosti a dostupnosti. Těsnění a ložiska jsou v tomto ohledu klíčovým bodem.
Provozní teploty
Provozní teplota je klíčovým parametrem pro čerpadla a jejich systémy. Čerpadla pro vysokoteplotní nebo nízkoteplotní provozy vyžadují velkou péči. Pro provozní teploty pod 5 F (-15 C) a nad 266 F (130 C) by měly být pro čerpadla použity robustní konstrukční a výrobní směrnice. To obvykle znamená použití čerpadel American Petroleum Institute (API) 610 nebo ekvivalentu. Existují různé funkce a opatření pro vysoké nebo nízké provozní teploty.
Například tělesa čerpadel by měla být podepřena středovou linií, aby se snížily účinky teplotních rozdílů. Obvykle by měly být použity speciální materiály a těsnící systémy, kompatibilní s provozními teplotami. Konfigurace čerpadla s horním výtlakem a středovou linií poskytuje stabilitu při vystavení extrémním teplotám a souvisejícímu (vyrobenému) zatížení potrubí na trysky čerpadla.
Rychlost
Rychlost čerpadla by měla být obvykle zvolena v rané fázi procesu dimenzování/výběru. Volba nejvyšší praktické rychlosti je často žádoucí, protože poskytuje nejmenší velikost a obvykle nejnižší cenu a nejsnadnější omezení tlaku v systému. Účinnost se obvykle zvyšuje s vyšší rychlostí. Vyšší rychlosti však mohou snížit životnost součástí, jako jsou těsnění nebo ložiska, a celkovou spolehlivost. Proto je nutná optimalizace pro nalezení optimální rychlosti pro každé čerpadlo. Měly by se také zkontrolovat pokyny pro kód (jako je API 610) a dříve úspěšné reference.
Mechanické těsnění
Dnes jsou mechanické ucpávky specifikovány pro téměř každé čerpadlo. Samozřejmě existují čerpadla bez těsnění, jako jsou čerpadla s magnetickým pohonem, která těsnění nepotřebují. Nejčastěji jsou preferovány kazetové mechanické ucpávky. Téměř všechna těsnění využívají malé množství čerpané kapaliny nebo alternativní kapaliny k proplachování těsnicích ploch.
Mechanické ucpávky vyžadují zvláštní pozornost při jejich výběru, montáži, instalaci a uvádění do provozu. Těsnění by měla být zkontrolována zejména během prvních hodin provozu. Menší únik přes těsnění se obvykle po krátké době sníží na zanedbatelný, ale pokud bude pokračovat, může nastat problém. Pokud je něco v nepořádku s instalací těsnění, může těsnění selhat během prvních hodin (nebo prvního dne) provozu. Jinak by se mohlo dojít k závěru, že instalace těsnění byla provedena správně.
Mechanická ucpávka byla zodpovědná za mnoho neplánovaných odstávek procesních/velkých čerpadel. Celkové náklady na výměnu těsnění a údržbu těsnění během životního cyklu čerpadla jsou jedny z nejdražších nákladů spojených s provozem a údržbou čerpadla. Hrubým odhadem lze za výměnu mechanické ucpávky čerpadla utratit přibližně 3 000 až 20 000 USD (v průměru). Některá čerpadla mohou vyžadovat výměnu mechanické ucpávky čerpadla jednou za jeden až tři roky. I když v případě chyby ve výběru těsnění nebo přetrvávajících provozních problémů může dojít k selhání těsnění každých několik měsíců. To není přijatelné ani nákladově efektivní a měla by být nalezena a odstraněna hlavní příčina problému.
Testy obchodů
Test výkonu v dílně je důležitým testem pro téměř každé čerpadlo. Křivky čerpadla pro dopravní výšku versus průtok, čistou pozitivní sací výšku (NPSH), účinnost, výkon atd. byly teoretické předpovědi nebo byly založeny na datech podobných čerpadel. Tyto křivky by měly být přednostně ověřeny pro každé čerpadlo v dílně výrobce před dodáním čerpadla na pracoviště. V ideálním případě by měl výrobce čerpadel provozovat každé čerpadlo v dílně po dostatečnou dobu a měřit všechny požadované parametry v různých provozních bodech, aby ověřil výkon a bezporuchový provoz.
Existuje mnoho postupů pro testy výkonu čerpadla. Počet bodů a definice jsou obvykle předmětem jednání mezi různými stranami, ale dále jsou uvedeny hrubé pokyny. V ideálním případě by mělo být zváženo více než osm pracovních bodů a měla by být změřena a zaznamenána kompletní testovací data – včetně hlavy, kapacity, účinnosti a výkonu – pro tyto body. Tyto body jsou obvykle:
l vypnout
l minimální trvalý stabilní průtok
l uprostřed mezi minimem a jmenovité průtoky
l 80 % jmenovitého průtoku
l 90 % jmenovitého průtoku
l jmenovitý průtok, obvykle kolem bodu nejlepší účinnosti (BEP)
l 115 % jmenovitého průtoku a bod na krajní pravé straně
Tento poslední bod poblíž konce křivky by mohl být 125 % nebo 130 % jmenovitého průtoku nebo dokonce více, pokud teoretická křivka přesahuje.
Stanovení požadované hodnoty NPSH (NPSHr) obvykle představuje pro výrobce čerpadel mnohem větší potíže než jiné výkonnostní parametry. V důsledku toho je třeba věnovat větší pozornost, když je dostupný NPSH (NPSHa) příliš blízko NPSHr (nízká hranice NPSH).
Pro kritická čerpadla, nízké meze NPSH a další by mělo být specifikováno testování NPSHr. Dalším hrubým ukazatelem je, že okraj NPSH, který je menší než 1,5 metru (nebo někdy 2 metry), může vést k testování NPSHr.