Melyik technológiai szivattyút használjam, az ANSI-t vagy az API-t?
Az elmúlt hónapokban a képzési ütemtervem több olyan üzembe is elvitt, ahol API és ANSI szivattyúkat is használnak. Nyilvánvalóvá vált, hogy néhány esetben úgy tűnt, hogy némi zavar van e két technológiai szivattyútípus közötti különbségeket illetően. Ez arra késztette a felhasználókat, hogy az olcsóbb ANSI-szivattyút vásárolják meg, holott valójában API-szivattyúra lett volna szükségük.
Legyünk tehát gyakorlatiasak. Mi a különbség?
Az ANSI szivattyú
Az ANSI szivattyút az Amerikai Nemzeti Szabványügyi Intézet méretszabványai szerint tervezték és gyártották. Az évek során az ANSI szivattyú vált a szívófejes szivattyúk kedvelt típusává, nemcsak a vegyipari technológiai alkalmazások, hanem a víz és más kevésbé agresszív szolgáltatások esetében is. A szabvány biztosítja a szivattyúk méretbeli cserélhetőségét egyik gyártótól a másikig.
Az API szivattyú
Az API szivattyú viszont megfelel az American Petroleum Institute 610-es szabványának az általános finomítói szolgálatra vonatkozó követelményeinek. Ez a típus szinte kizárólagos választás az olajfinomítói iparban történő alkalmazásokhoz, ahol a finomítókban gyakori magasabb hőmérsékletű és nyomású, agresszívebb jellegű alkalmazásokat kezeli.
Az üzemi megfontolások
A vegyiparban és a petrolkémiai iparban egyaránt számos szivattyúzott folyadék esetében a puszta környezetkárosításnál, valamint a szivattyúzás hatékonyságánál és megbízhatóságánál több szempontot kell figyelembe venni. Figyelembe kell venni a személyi biztonság szempontját is. Ezért az ANSI-szivattyú és az API-szivattyú közötti választásnál figyelembe kell venni az adott folyadék tulajdonságait, valamint az üzemeltetési körülményeket.
Az egyik fő különbség e választási lehetőségek között túlnyomórészt a burkolat tervezési teljesítményének különbségeiből adódik, amelyek a következők:
ANSI szivattyú minősítés = 300-psig 300 fokos hőmérsékleten
API szivattyú minősítés = 750-psig 500 fokos hőmérsékleten
Az említett számokat figyelembe véve, nyilvánvaló, hogy az API-szivattyúkat magasabb nyomáson és hőmérsékleten történő üzemeltetéseknél figyelembe kell venni, mint a könnyebb ANSI-szivattyúkat.
Házkialakítások
Mindkét típus egyfokozatú kialakítású, radiálisan osztott burkolattal, hogy a karbantartás megkönnyítése érdekében hátrahúzható elrendezést alkalmazzanak.
A legtöbb ANSI szivattyú és néhány API szivattyú a burkolat belső járataiban egyetlen spirálcső kialakítását alkalmazza. Ez különösen nyilvánvaló a kisebb méreteknél, amelyek alacsony áramlási sebességgel és a járókerék alacsonyabb fajlagos fordulatszámával járnak.
Amint az 1. ábrán látható, a spirál területe a járókerékből történő kiáramlás sebességével arányosan nő, így a járókerék perifériáján állandó sebességet eredményez. Ez a sebességenergia aztán nyomási energiává alakul át, mire a folyadék belép a kiömlő fúvókába.
1. ábra. Egy spirálcsatornás eset
A spirálcsatorna sajátos alakja is egyenlőtlen nyomáseloszlást eredményez a járókerék körül, ami viszont a tolóerők kiegyensúlyozatlanságát eredményezi a járókerék körül és a tengelyre merőlegesen. Ezt a terhelést a tengelynek és a csapágyaknak kell felvenniük, és az elmúlt években sokat foglalkoztak ezzel a problémával.
Ez a terhelés akkor a legnagyobb, amikor a szivattyú elzárási állapotban üzemel, és fokozatosan csökken, ahogy az áramlási sebesség megközelíti a B.E.P.-t. Ha a szivattyú a B.E.P.-t meghaladóan üzemel, a terhelés ismét növekszik, de ugyanabban a síkban, ellentétes irányban. A keletkező tengelyelhajlási problémák vizsgálata azt mutatta, hogy az a radiális sík, amelyen az egyensúlyon kívüli terhelés hat, körülbelül 60 fokban van az óramutató járásával ellentétes irányban a spirálcső vágott vízétől.
2. ábra. Dupla fúvókás ház
A nagyobb API-szivattyúk többsége dupla fúvókás kialakítással készül, hogy csökkentse ezeket a terheket a nagy áramlású és nagy belmagasságú egységeknél. Ezt úgy érik el, hogy kiegyenlítik az egyes spirálok ellentétes kiegyensúlyozatlansági terheit. Bár ennek ára a hatásfok kismértékű csökkenése, ez kis árnak számít az ebből eredő nagyobb megbízhatóságért.
Egy másik, sok API-szivattyúnál megtalálható burkolati jellemző a felső szívó/felső nyomó elrendezés, ahol a szívófúvóka nem a végén, hanem a burkolat tetején, a nyomófúvóka mellett helyezkedik el. Ennek a kialakításnak az a hátránya, hogy a legtöbb ilyen szivattyú esetében a szükséges NPSH általában nagyobb, mint a végszívó elrendezésnél, hogy a szívóperemtől a járókerék szeméig vezető kanyargós út súrlódási veszteségeit ki lehessen egyenlíteni.
Hátsó fedél elrendezése
Az ANSI és az API szivattyúházak közötti egyik legnagyobb különbség abban van, hogy a hátsó fedelet milyen módon rögzítik a házhoz.
3. ábra. Tipikus ANSI szivattyú A Flowserve Corporation jóvoltából
A 3. ábrán látható ANSI kivitelben a hátsó fedelet és a tömítést a csapágykeret-adapter tartja a szivattyúházhoz, amelyet leggyakrabban öntöttvasból szállítanak. Ez általában hézagot eredményez a keretadapter és a szivattyúház illeszkedő felületei között, ami lehetővé teszi a csavarok egyenetlen meghúzását. Ez az adapter törését okozhatja abban az esetben, ha a folyamatrendszer a szokásosnál nagyobb nyomást gyakorol a burkolatra.
4. ábra. Tipikus API-szivattyú a Flowserve Corporation jóvoltából
A 4. ábrán látható API-kialakítás a hátsó fedelet közvetlenül a burkolathoz csavarozza, és zárt, ellenőrzött tömörítésű tömítést használ fém-fém illesztéssel. Az adapter függetlenül van a hátsó fedélhez csavarozva, és nem játszik szerepet a szivattyúház nyomáshatárolásában.
Beszerelő lábak
Egy másik különbség a két szivattyútípus között a szerelőlábak kialakításában van. Minden ANSI szivattyúház a burkolat aljából kiálló és az alaplemezhez csavarozott lábakra van szerelve. Ha ezeket a szivattyúkat magas hőmérsékletű alkalmazásokban használják, a burkolat a szerelőlábaktól felfelé tágul, és súlyos hőfeszültségeket okoz a burkolatban, ami hátrányosan befolyásolja a szivattyú megbízhatóságát. Az alacsonyabb hőmérsékleten történő üzemeltetést ez a tulajdonság nem befolyásolja.
Másrészt az API szivattyúkat a burkolat vízszintes középvonalában a burkolat mindkét oldaláról kiálló lábakra szerelik, és az alaplemez részét képező talapzatokhoz csavarozzák. Ez az elrendezés biztosítja az API-szivattyú azon előnyét, hogy magas hőmérsékleten is képes szivattyúzással működni. Ahogy a szivattyú ilyenkor felmelegszik, a fém esetleges tágulása a burkolat középvonala felett és alatt történik, és minimális feszültséget gyakorol a burkolatra, ami hozzájárul a szivattyú optimális megbízhatóságához.
A magasabb hőmérsékletű üzemek kezelésére való képesség az API-szivattyúk csapágyházaiban is megmutatkozik, amelyek általában sokkal robusztusabb kialakításúak, és nagyobb kapacitású hűtővízzel ellátott hűtőköpenyeket is befogadnak.
Legyünk gyakorlatiasak. Ha ezeket a tényezőket szem előtt tartja a kiválasztási folyamat során, akkor végül a megfelelő szivattyúkonstrukcióval végezhet, amelyet megfelelően választottak ki, hogy nyereséges és megbízhatóan működő rendszert biztosítson.
Pumps & Systems, 2006. szeptember