Un addetto alla manutenzione di un complesso petrolchimico da 600.000 t/anno può sollevare il rotore di una pompa divisa assialmente e rimettere in servizio la macchina in un turno di otto ore. Lo stesso lavoro su un involucro diviso radialmente di identico compito richiede da due a tre giorni, perché le flange di aspirazione e di scarico, l'accoppiamento e talvolta la piastra di base devono essere rotti prima che il pacco rotorico possa muoversi. Questo divario di tre a uno nei tempi di consegna determina più selezioni di pompe di quanto non facciano mai le curve di efficienza.
La domanda riemerge ad ogni rinnovamento, miglioramento della capacità e sostituzione di prodotti corrosivi. Quattro fatti ingegneristici lo risolvono: come è diviso l'involucro, quanta pressione può sostenere il giunto bullonato, cosa fa il mezzo al metallo e come verrà mantenuta la macchina nei prossimi vent'anni.
Che cos'è una pompa a divisione assiale e dove si trova nell'API 610
Una pompa con divisione assiale è una pompa centrifuga il cui involucro è diviso sul piano orizzontale attraverso la linea centrale dell'albero, in modo che la metà superiore possa essere sollevata dal rotore senza disturbare la tubazione di aspirazione, la tubazione di scarico, il motore o la fondazione.
API 610, lo standard che regola le pompe di raffineria e petrolchimiche, riconosce due famiglie divise assialmente nella sua gamma di cuscinetti.
- BB1: uno o due stadi, normalmente con una girante a doppia aspirazione, che copre carichi elevati con prevalenza moderata come trasferimento di greggio, acqua di raffreddamento e servizio booster.
- BB3: un involucro multistadio diviso orizzontalmente con giranti contrapposte, che trasportano prevalenza che un singolo stadio non può raggiungere pur mantenendo l'accesso nella metà superiore.
Il termine viene regolarmente confuso con una pompa a flusso assiale, che sposta il liquido lungo l'asse dell'albero con una girante a forma di elica. Il flusso assiale descrive il percorso idraulico; diviso assialmente descrive il giunto dell'involucro. Mescolare i due in una richiesta di preventivo produce il preventivo sbagliato e talvolta la macchina sbagliata in loco.
La stessa logica dei giunti orizzontali rende un'unità monostadio a doppia aspirazione pratica per grandi volumi di acqua circolante e trasferimenti di greggio.
S SH Doppia pompa di aspirazione per la circolazione dell'acqua e il trasferimento del greggio Pompa monostadio a doppia aspirazione con divisione assiale adatta a grandi carichi di acqua circolante e trasferimento di greggio, con accesso più rapido agli elementi rotanti per la manutenzione. Visualizza il prodotto → Accesso per la manutenzione: perché le pompe a divisione assiale vincono in termini di tempi di consegna
A parità di servizio, un involucro diviso assialmente riduce il tempo di accesso degli elementi rotanti dal 60 al 75% rispetto a un involucro diviso radialmente con la stessa portata e prevalenza.
Tre dettagli meccanici producono questo divario.
- Il giunto orizzontale è un'unica flangia imbullonata. Il sollevamento della metà superiore non richiede la rottura del tubo, l'allineamento laser e nessun lavoro di malta.
- Un accoppiamento spaziatore consente il ritiro assiale del pacco rotorico una volta rimossa la metà superiore.
- Le giranti contrapposte in un BB3 annullano idraulicamente la maggior parte della spinta assiale, quindi non c'è tamburo di bilanciamento, nessuna linea di bilanciamento e una parte soggetta a usura in meno da ricostruire.
L'articolazione punisce anche il lavoro imprudente. Una guarnizione a spirale con riempitivo flessibile in grafite, una sequenza di serraggio controllata dei bulloni a schema incrociato e una nuova coppia dopo il primo ciclo di riscaldamento separano un involucro che rimane asciutto per anni da uno che piange ad ogni escursione termica.
Gli impianti che utilizzano un BB1 o un BB3 come macchina di riserva solitamente mantengono sullo scaffale un gruppo rotore bilanciato. La sostituzione di una cartuccia prebilanciata è un lavoro su un solo turno e il rotore rimosso va in officina mentre la pompa continua a funzionare.
Soffitti di pressione e temperatura: dove il giunto orizzontale smette di funzionare
Un involucro diviso assialmente è la risposta giusta fino a circa 40 bar per un BB1 a stadio singolo e da circa 100 a 150 bar per un BB3 multistadio. Al di sopra di ciò, il confine orizzontale imbullonato diventa la parte meno affidabile della macchina e vince un involucro diviso radialmente o a botte.
| Tipo di API | Involucro diviso | Fasi tipiche | Pressione di scarico | Temperatura dell'involucro | Servizio tipico |
| BB1 | Assiale, orizzontale | 1 a 2 | fino a 40bar | fino a 200 C | Acqua di raffreddamento, trasferimento greggio, booster |
| BB2 | Radiale | 1 a 2 | fino a 100 bar | fino a 400 C | Tassa di raffineria, processo ad alta prevalenza |
| BB3 | Assiale, orizzontale | da 2 a 8 | Da 100 a 150 bar | fino a 400 C | Alimentazione idrotrattamento, conduttura, alimentazione caldaia |
| BB4 | Radiale, ring section | dalle 4 alle 12 | fino a 250 bar | fino a 450 C | Processo di iniezione, decalcificazione, alta prevalenza |
| BB5 | Barile | dalle 4 alle 16 | 400 bar e oltre | fino a 450 C | Carica Hydrocracker, iniezione ad alta pressione |
Il motivo è geometrico. Il giunto orizzontale è un percorso di perdita continuo che corre per l'intera lunghezza dell'involucro su entrambi i lati dell'albero, circa il doppio di un giunto radiale, e ogni 10 bar aggiuntivi di pressione di scarico moltiplica il carico del bullone necessario per mantenere compressa la guarnizione.
Un giunto orizzontale non è un progetto debole. Si tratta di un progetto con un soffitto a pressione, il cui soffitto è impostato dal carico dei bulloni, dallo scorrimento della guarnizione e dal ciclo termico anziché dalla girante.
La temperatura si comporta allo stesso modo. L'espansione differenziale tra la metà superiore e quella inferiore apre leggermente il giunto ad ogni riscaldamento, quindi al di sopra di circa 200 C la guarnizione deve essere scelta per il recupero elastico piuttosto che per la sola compressione. Questo è il punto in cui gli ingegneri esperti passano ad un involucro a divisione radiale.
I materiali decidono se l'involucro sopravvive al mezzo
La selezione del materiale, e non la struttura divisa, decide se la pompa sopravvive cinque anni o cinque mesi nello stesso punto di lavoro.
I corpi per pompe di processo divise assialmente vengono normalmente forniti in una di queste famiglie.
- Acciaio al carbonio A216 WCB per acqua, salamoia e idrocarburi benigni.
- Acciaio inossidabile austenitico 304 e 316L per acidi diluiti e servizi chimici generali.
- Duplex 2205 e super duplex 2507 dove i cloruri escludono il 316L a causa della tensocorrosione.
- CD4MCu e gradi duplex fusi simili per fanghi abrasivi e corrosivi.
- Leghe di nichel come Hastelloy, più titanio, per cloruri forti e acidi ossidanti.
- 2520 resistente al calore per flussi di processo ad alta temperatura.
Jiangsu Huanyu Chemical New Materials Co., Ltd. ha fuso e lavorato pompe a Jingjiang dal 1987 e gestisce le proprie fonderie, officine di stampaggio, lavorazione e assemblaggio di materiali non metallici per oltre 300 specifiche. Questa catena verticale è importante nella fase di selezione: la fonderia conferma quale qualità è effettivamente fondibile allo spessore di sezione richiesto prima che venga effettuato l'ordine, invece di scoprirlo in modellistica.
Vale un avvertimento. Se il mezzo è fortemente acido e il flusso è modesto, una pompa a trascinamento magnetico rivestita in fluoroplastica o senza guarnizioni è spesso più economica e più sicura di un involucro metallico, poiché il confine bagnato è costituito da polimero anziché da lega. Abbina lo stile della cassa al compito, mai il contrario.
Divisione assiale o divisione radiale: un confronto pratico
Cassa divisa assialmente, BB1 e BB3
- Accesso al rotore tra 6 e 14 ore
- Massimale di 40 bar a stadio singolo, da 100 a 150 bar multistadio
- Più forte con flusso elevato e prevalenza moderata
- Tubazioni, accoppiamenti e allineamento intatti durante l'ispezione
- Involucro più pesante per unità di pressione
Cassa divisa radialmente, da BB2 a BB5
- Accesso al rotore tra 28 e 50 ore
- Valutato da 100 bar a 400 bar e oltre
- Più forte ad alta prevalenza e alta pressione
- Lavori di tubazione e allineamento necessari per un'ispezione approfondita
- Involucro compatto e leggero ad alta pressione
Al di sopra di 150 bar, nei servizi di carica di raffineria e di idroprocessamento, una macchina a divisione radiale o a botte è l'unica scelta sensata. Su un circuito dell'acqua di raffreddamento da 3000 m3/h o su una linea di trasferimento del grezzo, l'involucro diviso assialmente è vantaggioso in termini di costi del ciclo di vita perché il risparmio in termini di manutenzione si ripete ogni volta che la macchina viene aperta.
Laddove il compito è nel mezzo, una pompa di processo orizzontale back-pull-out offre un compromesso: il rotore esce dalla parte posteriore senza rompere il tubo di aspirazione, anche se non così velocemente come sollevarne la metà superiore.
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Sei input decidono se una pompa divisa assialmente funziona per vent'anni o diventa soggetta a manutenzione.
- Fissare l'intero campo operativo, non il punto nominale. I flussi del 20% al di sopra e al di sotto del progetto modificano la velocità specifica, l'assetto della girante e l'equilibrio della spinta assiale.
- Confermare il margine NPSH nel caso operativo peggiore. Un margine di mezzo metro sulla carta scompare dopo che il primo filtro di aspirazione si è intasato.
- Scegli il conteggio degli stadi rispetto alla velocità dell'albero. Otto stadi a 3600 giri al minuto non sono la stessa macchina di quattro stadi a 1800 giri al minuto, anche con la stessa testa.
- Adatta la metallurgia al fluido in ogni parte bagnata: involucro, girante, anelli di usura, albero e camera di tenuta.
- Specificare la tenuta meccanica e il relativo schema di tubazioni API 682 con la pompa, non dopo di essa. Il guasto della guarnizione, e non il guasto idraulico, causa la maggior parte delle interruzioni della pompa di processo.
- Concordare l'elenco dei ricambi e l'intervallo di ispezione prima di effettuare l'ordine. Un rotore di ricambio e una guarnizione a cartuccia di ricambio determinano la durata di un'interruzione non pianificata.
Gran parte di questa procedura si estende alla più ampia famiglia di pompe di processo e alla guida come selezionare una pompa per processi petrolchimici aggiunge i controlli che si applicano una volta che una macchina si trova all'interno di un'unità di raffineria autorizzata.
Domande frequenti sulle pompe a divisione assiale
Qual è la differenza tra una pompa a divisione assiale e una a divisione radiale?
Il giunto dell'involucro è l'intera differenza. Un involucro diviso assialmente è imbullonato sulla linea centrale orizzontale, in modo che la metà superiore si sollevi e il rotore sia esposto senza toccare le tubazioni. Un involucro diviso radialmente è imbullonato attorno alla linea centrale verticale, in modo che il rotore fuoriesca lungo l'asse dell'albero, il che su macchine più grandi significa la rottura del giunto e dei collegamenti dei tubi.
Qual è la pressione massima che può sopportare una pompa a divisione assiale?
Un BB1 monostadio è normalmente limitato a una pressione di scarico di circa 40 bar. I design BB3 multistadio funzionano fino a 100 o 150 bar a seconda del numero di stadi, della dimensione dei bulloni e dei dettagli del giunto. Al di sopra di 150 bar, i rivestimenti delle canne prendono il sopravvento perché il limite di pressione diventa un'unica forgiatura cilindrica anziché due metà imbullonate.
Perché le pompe multistadio a divisione assiale utilizzano giranti contrapposte?
Le giranti contrapposte annullano la maggior parte della spinta assiale idraulica all'interno dell'involucro, quindi il cuscinetto reggispinta trasporta solo il carico residuo e non è richiesto alcun tamburo di bilanciamento o linea di bilanciamento. La rimozione di queste parti rimuove due punti di guasto comuni e accorcia il rotore, il che ne facilita il sollevamento attraverso l'apertura della metà superiore.
Una pompa divisa assialmente può gestire sostanze chimiche aggressive?
Sì, purché la metallurgia corrisponda al mezzo. Duplex 2205, super duplex 2507, CD4MCu, Hastelloy e titanio estendono il design ai servizi contenenti cloruri, acidi e abrasivi. Per fluidi fortemente aggressivi a basso flusso, una pompa a trascinamento magnetico rivestita in fluoroplastica o senza guarnizioni è solitamente la scelta a basso rischio.
Hai un punto di lavoro da controllare? Invia flusso, prevalenza, temperatura, gravità specifica e mezzo al team di ingegneri tramite pagina dei contatti e chiedi il conteggio delle fasi e la combinazione dei materiali prima che la scheda tecnica venga congelata.
