Której pompy procesowej powinienem użyć, ANSI czy API?
W ciągu ostatnich kilku miesięcy, mój harmonogram szkoleń zabrał mnie do wielu różnych zakładów, które używają zarówno pomp API jak i ANSI. Stało się jasne, że w kilku przypadkach doszło do nieporozumień dotyczących różnic pomiędzy tymi dwoma stylami pomp procesowych. Powodowało to, że użytkownicy kupowali tańszą pompę ANSI, podczas gdy w rzeczywistości usługa naprawdę wymagała pompy API.
Bądźmy więc praktyczni. Jaka jest różnica?
Pompa ANSI
Pompa ANSI jest zaprojektowana i zbudowana zgodnie z normami wymiarowymi American National Standards Institute. Z biegiem lat pompa ANSI stała się preferowanym typem pompy ssawnej, nie tylko do zastosowań w procesach chemicznych, ale także do wody i innych mniej agresywnych zastosowań. Norma zapewnia wymienność wymiarową pomp od jednego producenta do drugiego.
Pompa API
Z drugiej strony, pompa API spełnia wymagania normy 610 Amerykańskiego Instytutu Naftowego dla ogólnej obsługi rafinerii. Ten styl jest prawie wyłącznym wyborem dla zastosowań w przemyśle rafineryjnym, gdzie obsługuje aplikacje o wyższej temperaturze i ciśnieniu o bardziej agresywnej naturze, które są powszechne w rafineriach.
Uwagi serwisowe
W przemyśle chemicznym i petrochemicznym wiele pompowanych cieczy wymaga większej uwagi niż tylko szkody środowiskowe oraz wydajność i niezawodność pompowania. Konieczne jest uwzględnienie aspektu bezpieczeństwa osobistego. Dlatego wybór pomiędzy pompą ANSI a pompą API musi uwzględniać specyficzne właściwości cieczy, jak również warunki pracy.
Jedna z głównych różnic między tymi wyborami wynika głównie z różnic w projektach obudów, które są następujące:
ANSI Pump Rating = 300-psig at 300-deg F
API Pump Rating = 750-psig at 500-deg F
W świetle tych danych, jest oczywiste, że pompy API powinny być brane pod uwagę dla usług o wyższym ciśnieniu i temperaturze niż lżejsze pompy ANSI.
Konstrukcje obudowy
Oba style mają konstrukcję jednostopniową z promieniowo podzieloną obudową, aby pomieścić układ do wyciągania w celu ułatwienia konserwacji.
Większość pomp ANSI i niektóre pompy API stosują konstrukcję pojedynczej spirali w wewnętrznych przejściach obudowy. Jest to szczególnie widoczne w przypadku mniejszych rozmiarów, które wiążą się z niskimi natężeniami przepływu i niższymi prędkościami obrotowymi wirnika.
Jak pokazano na rysunku 1, powierzchnia osłony zwiększa się w tempie proporcjonalnym do prędkości tłoczenia z wirnika, wytwarzając w ten sposób stałą prędkość na obwodzie wirnika. Ta energia prędkości jest następnie zamieniana na energię ciśnienia do czasu wejścia płynu do dyszy wylotowej.
Rysunek 1. Przypadek z pojedynczą spiralą
Szczególny kształt spiral powoduje nierównomierny rozkład ciśnienia wokół wirnika, co z kolei skutkuje brakiem równowagi sił naporu wokół wirnika i pod kątem prostym do wału. Obciążenie to musi być uwzględnione przez wał i łożyska, a w ostatnich latach wiele dyskutowano na temat tego problemu.
Obciążenie to jest maksymalne, gdy pompa pracuje w stanie wyłączenia i stopniowo maleje, gdy natężenie przepływu zbliża się do B.E.P. Jeśli pompa pracuje powyżej B.E.P., obciążenie wzrasta ponownie, ale w przeciwnym kierunku na tej samej płaszczyźnie. Badanie powstałych problemów z ugięciem wału wykazało, że płaszczyzna promieniowa, na którą działa niezrównoważone obciążenie, znajduje się około 60 stopni w kierunku przeciwnym do ruchu wskazówek zegara od ściętej wody spirali. Obudowa z podwójną wolutą
Większość większych pomp API jest produkowana z podwójną wolutą w celu zmniejszenia tych obciążeń w jednostkach o dużym przepływie i dużej wysokości podnoszenia. Jest to osiągane poprzez równoważenie przeciwstawnych obciążeń z każdej spirali. Chociaż kosztem tego jest nieznaczne zmniejszenie sprawności, uważa się, że jest to niewielka cena za zwiększoną niezawodność, która wynika.
Inną cechą obudowy występującą w wielu pompach API jest układ górnego ssania/górnego tłoczenia, w którym dysza ssąca znajduje się na górze obudowy przylegającej do dyszy tłocznej, a nie na końcu. Wadą tej konstrukcji jest to, że w przypadku większości tych pomp wymagane NPSH jest zwykle większe niż w przypadku układu ssania końcowego, aby uwzględnić straty wynikające z tarcia na krętej drodze od kołnierza ssawnego do oka wirnika.
Układy tylnej pokrywy
Jedną z głównych różnic między obudowami pomp ANSI i API jest sposób mocowania tylnej pokrywy do obudowy.
Rysunek 3. Typowa pompa ANSI dzięki uprzejmości Flowserve Corporation
W konstrukcji ANSI przedstawionej na rysunku 3, tylna pokrywa i uszczelka są utrzymywane względem korpusu pompy przez adapter ramy łożyska, który jest najczęściej dostarczany z żeliwa. Zwykle powoduje to powstanie szczeliny między współpracującymi powierzchniami adaptera ramy i korpusu pompy, co może prowadzić do nierównomiernego dokręcania śrub. Może to spowodować pęknięcie adaptera w przypadku wyższego niż normalne ciśnienia w korpusie pompy w układzie technologicznym.
Rysunek 4. Typowa pompa API dzięki uprzejmości Flowserve Corporation
Konstrukcja API na rysunku 4 przykręca tylną pokrywę bezpośrednio do obudowy i wykorzystuje zamkniętą, kontrolowaną uszczelkę dociskową z dopasowaniem metal-metal. Adapter jest przykręcony niezależnie do tylnej pokrywy i nie odgrywa roli w ograniczaniu ciśnienia w korpusie pompy.
Stopy montażowe
Inną różnicą pomiędzy dwoma stylami pomp jest konfiguracja stóp montażowych. Wszystkie korpusy pomp ANSI są montowane na stopkach wystających spod korpusu i przykręcanych do płyty podstawowej. Jeżeli pompy te są używane w wysokich temperaturach, obudowa będzie się rozszerzać w górę od stóp montażowych i powodować poważne naprężenia termiczne w obudowie, które będą miały negatywny wpływ na niezawodność pompy. Z drugiej strony, pompy API są montowane w poziomej linii środkowej korpusu na stopach wystających z każdej strony korpusu i przykręconych do cokołów stanowiących część płyty podstawowej. Takie rozwiązanie zapewnia pompie API możliwość pracy w podwyższonych temperaturach. W takich przypadkach, gdy pompa osiąga temperaturę, rozszerzenie metalu następuje powyżej i poniżej linii środkowej korpusu i wywiera minimalne naprężenia na obudowę, przyczyniając się w ten sposób do optymalnej niezawodności pompy.
Zdolność do pracy w wyższych temperaturach jest również widoczna w obudowach łożysk pomp API, które mają znacznie solidniejszą konstrukcję i są wyposażone w płaszcze chłodzące o większej pojemności wody chłodzącej.
Sposób na praktykę. Pamiętając o tych czynnikach podczas procesu wyboru, można skończyć z prawidłową konstrukcją pompy, która została właściwie dobrana, aby zapewnić opłacalny i niezawodny system operacyjny.
Pompy &Systemy, Wrzesień 2006