Hvilken procespumpe skal jeg bruge, ANSI eller API?
I løbet af de sidste par måneder har mit uddannelsesprogram ført mig til en række forskellige anlæg, der bruger både API-pumper og ANSI-pumper. Det blev tydeligt, at der i nogle få tilfælde syntes at være en vis forvirring med hensyn til forskellene mellem disse to procespumpestilarter. Dette fik brugerne til at købe den billigere ANSI-pumpe, når der i virkeligheden var behov for en API-pumpe.
Så lad os komme i gang med det praktiske. Hvad er forskellen?
Ansi-pumpen
Ansi-pumpen er konstrueret og bygget i overensstemmelse med de dimensionelle standarder fra American National Standards Institute. I løbet af årene er ANSI-pumpen blevet den foretrukne stil for endesugningspumper, ikke kun til kemiske procesapplikationer, men også til vand og andre mindre aggressive tjenester. Standarden giver mulighed for dimensionsmæssig udskiftelighed af pumper fra den ene producent til den anden.
API-pumpen
På den anden side opfylder API-pumpen kravene i American Petroleum Institute Standard 610 for General Refinery Service. Denne stil er næsten det eksklusive valg til applikationer i olieraffinaderiindustrien, hvor den håndterer applikationer med højere temperatur og tryk af mere aggressiv karakter, som er almindelige i raffinaderierne.
Serviceovervejelserne
I både den kemiske og petrokemiske industri kræver mange af de væsker, der pumpes, mere hensyn end blot miljøskader og pumpeeffektivitet og pålidelighed. Det er nødvendigt at tage hensyn til aspektet vedrørende personlig sikkerhed. Derfor skal der ved valget mellem ANSI-pumpen og API-pumpen tages hensyn til de specifikke væskeegenskaber samt driftsbetingelserne.
En af hovedforskellene mellem disse valg er overvejende et resultat af forskellene i klassificeringerne for karkasseudformning, som er som følger:
ANSI Pump Rating = 300-psig ved 300-deg F
API Pump Rating = 750-psig ved 500-deg F
I lyset af disse tal, er det tydeligt, at API-pumperne bør overvejes til højere tryk og temperaturer end de lettere ANSI-pumper.
Huskonstruktioner
Både modeller er af en ettrinsdesign med et radialt opdelt hus for at kunne rumme et arrangement til udtrækning bagud for at lette vedligeholdelsen.
De fleste ANSI-pumper og nogle API-pumper anvender et enkelt volute-design i de indvendige passager i huset. Dette er især tydeligt i de mindre størrelser, som indebærer lave strømningshastigheder og lavere specifikke hastigheder for pumpehjulet.
Som vist i figur 1 øges volutearealet med en hastighed, der er proportional med udstrømningshastigheden fra pumpehjulet, hvilket giver en konstant hastighed i periferien af pumpehjulet. Denne hastighedsenergi omdannes derefter til trykenergi, når væsken kommer ind i udløbsdysen.
Figur 1. Tilfælde med enkelt volute
Den særlige form af voluten giver også en ujævn trykfordeling omkring pumpehjulet, hvilket igen resulterer i en ubalance af trykbelastningerne omkring pumpehjulet og vinkelret på akslen. Denne belastning skal opfanges af akslen og lejerne, og der er blevet diskuteret meget om dette problem i de seneste år.
Denne belastning er maksimal, når pumpen kører i slukket tilstand, og falder gradvist, efterhånden som strømningshastigheden nærmer sig B.E.P. Hvis pumpen kører ud over B.E.P., stiger belastningen igen, men i modsat retning på samme plan. Undersøgelse af de resulterende problemer med akselafbøjning har vist, at det radiale plan, hvor den ubalancerede belastning virker, er ca. 60 grader mod uret i forhold til volutens skærevand.
Figur 2. Dobbelt volutecase
De fleste af de større API-pumper fremstilles med et dobbelt volute-design for at reducere disse belastninger på enheder med stort flow og stort hoved. Dette opnås ved at afbalancere de modsatrettede belastninger, der er ude af balance fra hver volute. Omkostningerne ved dette er en lille reduktion i effektiviteten, men det anses for at være en lille pris at betale for den øgede pålidelighed, der følger med.
Et andet af de egenskaber ved huset, der findes i mange API-pumper, er topsuge-/topudløbsarrangementet, hvor sugestudsen er placeret øverst i huset ved siden af udløbsstudsen i stedet for i enden. Ulempen ved denne konstruktion er, at for de fleste af disse pumper er den krævede NPSH normalt større end ved enden af sugearrangementet for at kompensere for friktionstabet i den snoede vej fra sugeflangen til pumpehjulets øje.
Bagdækselsarrangementer
En af de største forskelle mellem ANSI- og API-pumpehusene ligger i den måde, hvorpå bagdækslet er fastgjort til huset.
Figur 3. Typisk ANSI-pumpe med tilladelse fra Flowserve Corporation
I ANSI-konstruktionen, der er vist i figur 3, holdes bagdækslet og pakningen mod pumpehuset ved hjælp af lejerrammeadapteren, som oftest leveres i støbejern. Dette resulterer normalt i et mellemrum mellem rammeadaptorens og pumpehusets modstående flader, hvilket kan give mulighed for ujævn tilspænding af boltene. Dette kan medføre brud på adapteren i tilfælde af en højere end normal trykbelastning af huset fra processystemet.
Figur 4. Typisk API-pumpe med tilladelse fra Flowserve Corporation
API-designet i figur 4 bolter bagdækslet direkte på huset og anvender en begrænset, kontrolleret kompressionspakning med metal-til-metal-pasninger. Adapteren er boltet uafhængigt til bagdækslet og spiller ikke nogen rolle i pumpehusets trykgrænse.
Monteringsfødder
En anden forskel mellem de to pumpetyper er konfigurationen af monteringsfødderne. Alle ANSI-pumpehuse er monteret på fødder, der rager ud fra undersiden af huset og er boltet fast til bundpladen. Hvis disse pumper anvendes ved høje temperaturer, vil huset udvide sig opad fra monteringsfødderne og forårsage alvorlige termiske spændinger i huset, hvilket vil have en negativ indvirkning på pumpens pålidelighed. Drift ved lavere temperaturer vil ikke blive påvirket af denne egenskab.
På den anden side er API-pumper monteret i den vandrette midterlinje af huset på fødder, der rager ud fra hver side af huset og er boltet fast til sokler, der udgør en del af grundpladen. Dette arrangement giver API-pumpen den fordel, at den kan fungere med pumpeydelse ved forhøjede temperaturer. Når pumpen kommer op i temperatur i sådanne tilfælde, vil en eventuel udvidelse af metallet være over og under karmens centerlinje og vil udøve minimale mængder af stress på karmen, hvilket bidrager til pumpens optimale pålidelighed.
Den evne til at håndtere tjenester ved højere temperaturer er også tydelig i API-pumpernes lejehuse, som har tendens til at være meget mere robuste i deres design og også rumme kølejakker med en større kapacitet af kølevand.
Lad os komme i gang med det praktiske. Ved at holde disse faktorer i tankerne under udvælgelsesprocessen kan du ende med det korrekte pumpedesign, der er blevet valgt korrekt for at give et rentabelt og pålideligt driftssystem.
Pumper & Systems, september 2006