Vilken processpump ska jag använda, ANSI eller API?
Under de senaste månaderna har mitt utbildningsschema tagit mig till ett antal olika anläggningar som använder både API- och ANSI-pumpar. Det blev uppenbart att det i några fall verkade råda viss förvirring om skillnaderna mellan dessa två processpumpstilar. Detta ledde till att användarna köpte den billigare ANSI-pumpen när tjänsten egentligen behövde en API-pump.
Så låt oss bli praktiska. Vad är skillnaden?
Ansi-pumpen
Ansi-pumpen är konstruerad och byggd enligt de dimensionella standarderna från American National Standards Institute. Under årens lopp har ANSI-pumpen blivit den föredragna typen av end suction-pumpar, inte bara för kemiska processtillämpningar, utan även för vatten och andra mindre aggressiva tjänster. Standarden möjliggör dimensionell utbytbarhet av pumpar från en tillverkare till en annan.
API-pumpen
Å andra sidan uppfyller API-pumpen kraven i American Petroleum Institute Standard 610 for General Refinery Service. Denna stil är nästan det exklusiva valet för tillämpningar inom oljeraffinaderiindustrin, där den hanterar tillämpningar med högre temperatur och tryck av mer aggressiv karaktär som är vanliga i raffinaderierna.
Serviceöverväganden
I både den kemiska och petrokemiska industrin kräver många av de vätskor som pumpas mer överväganden än enbart miljöskador och pumpeffektivitet och tillförlitlighet. Det är nödvändigt att beakta aspekten personlig säkerhet. Därför måste valet mellan ANSI-pumpen och API-pumpen ta hänsyn till de specifika vätskeegenskaperna samt driftsförhållandena.
En av de viktigaste skillnaderna mellan dessa val är främst ett resultat av skillnaderna i klassificering av höljeutformning som är följande:
ANSI Pump Rating = 300-psig vid 300-deg F
API Pump Rating = 750-psig vid 500-deg F
Med tanke på dessa siffror, är det uppenbart att API-pumparna bör övervägas för högre tryck och temperaturer än de lättare ANSI-pumparna.
Huskonstruktioner
Båda modellerna har en enstegskonstruktion med ett radiellt delat hölje för att rymma ett arrangemang för utdragning bakåt för att underlätta underhållet.
De flesta ANSI-pumpar och en del API-pumpar använder sig av en enkel spiralkonstruktion i de inre passagerna i höljet. Detta är särskilt tydligt i de mindre storlekar som innebär låga flöden och lägre specifika hastigheter för pumphjulet.
Som framgår av figur 1 ökar volutens area med en hastighet som är proportionell mot utflödet från pumphjulet, vilket ger en konstant hastighet vid pumphjulets periferi. Denna hastighetsenergi omvandlas sedan till tryckenergi när vätskan kommer in i utloppsmunstycket.
Figur 1. Fall med enkel spiral
Den märkliga formen på spiralen ger också en ojämn tryckfördelning runt pumphjulet, vilket i sin tur resulterar i en obalans av tryckbelastningarna runt pumphjulet och i rät vinkel mot axeln. Denna belastning måste tas emot av axeln och lagren, och mycket har diskuterats om detta problem under de senaste åren.
Denna belastning är som störst när pumpen körs vid avstängningstillståndet och minskar gradvis när flödeshastigheten närmar sig B.E.P. Om pumpen drivs bortom B.E.P. ökar belastningen igen, men i motsatt riktning på samma plan. En undersökning av de resulterande problemen med axelns avböjning har visat att det radiella plan på vilket belastningen i obalans verkar är ungefär 60 grader moturs från volutens skärvatten.
Figur 2. Fall med dubbel spiral
De flesta av de större API-pumparna tillverkas med en konstruktion med dubbel spiral för att minska dessa belastningar på enheter med högt flöde och högt flöde. Detta åstadkoms genom att balansera de motsatta belastningarna från varje volute. Kostnaden för detta är en liten minskning av effektiviteten, men det anses vara ett litet pris att betala för den ökade tillförlitlighet som följer.
En annan höljefunktion som återfinns i många API-pumpar är arrangemanget med sug/utmatning uppifrån, där sugmunstycket är placerat högst upp på höljet i anslutning till utmatningsmunstycket, i stället för i änden. Nackdelen med denna konstruktion är att den NPSH som krävs för de flesta av dessa pumpar vanligtvis är större än i ändsugenheten för att kompensera för friktionsförlusterna i den snåriga vägen från sugflänsen till pumphjulets öga.
Bakdäcksarrangemang
En av de största skillnaderna mellan ANSI- och API-pumphusen ligger i det sätt på vilket bakdäcket fästs på höljet.
Figur 3. Typisk ANSI-pump med tillstånd av Flowserve Corporation
I ANSI-konstruktionen som visas i figur 3 hålls det bakre locket och packningen mot pumphuset av lagerramsadaptern, som oftast levereras i gjutjärn. Detta resulterar vanligtvis i en lucka mellan ramadapterns och pumphusets motstående ytor som kan möjliggöra en ojämn åtdragning av skruvarna. Detta kan leda till att adaptern går sönder i händelse av högre tryck än normalt i höljet från processystemet.
Figur 4. Typisk API-pump med tillstånd av Flowserve Corporation
API-konstruktionen i figur 4 bultar fast det bakre locket direkt på höljet och använder en begränsad, kontrollerad kompressionspackning med passning metall mot metall. Adaptern bultas fast oberoende på det bakre locket och spelar ingen roll för pumphusets tryckgräns.
Monteringsfötter
En annan skillnad mellan de två pumptyperna är konfigurationen av monteringsfötterna. Alla ANSI-pumphus är monterade på fötter som sticker ut från höljets undersida och bultas fast på bottenplattan. Om dessa pumpar används vid höga temperaturer kommer höljet att expandera uppåt från monteringsfötterna och orsaka svåra termiska spänningar i höljet, vilket kommer att ha en negativ inverkan på pumpens tillförlitlighet. Drift vid lägre temperaturer påverkas inte av denna egenskap.
Å andra sidan monteras API-pumparna vid höljets horisontella mittlinje på fötter som sticker ut från varje sida av höljet och bultas fast på socklar som utgör en del av bottenplattan. Detta arrangemang ger API-pumpen den fördelen att den kan arbeta med pumpning vid förhöjda temperaturer. När pumpen kommer upp i temperatur i sådana fall kommer eventuell expansion av metallen att ske över och under höljets mittlinje och kommer att utöva minimala mängder stress på höljet, vilket bidrar till pumpens optimala tillförlitlighet.
Förmågan att hantera tjänster med högre temperaturer syns också tydligt i API-pumparnas lagerhöljen, som tenderar att vara mycket robustare till sin utformning och som också rymmer kylmantlar med större kapacitet för kylvatten.
Låt oss bli praktiska. Genom att hålla dessa faktorer i åtanke under urvalsprocessen kan du i slutändan få rätt pumpkonstruktion som har valts ut på rätt sätt för att ge ett lönsamt och tillförlitligt driftssystem.
Pumps & Systems, september 2006
.