軸分割ポンプガイド: ケーシングの制限、材質、および選択ルール

年間 600,000 トンの石油化学コンビナートのメンテナンス プランナーは、軸方向に分割されたポンプからローターを持ち上げて、8 時間のシフト内に機械を稼働状態に戻すことができます。同じ役割の半径方向に分割されたケーシングで同じ作業を行うには、2 ～ 3 日かかります。これは、ロータ バンドルが移動する前に、吸入および吐出フランジ、カップリング、および場合によってはベースプレートを破壊する必要があるためです。この所要時間の 3 対 1 の差は、これまでの効率曲線よりも多くのポンプの選択を決定します。

この疑問は、改良、容量アップグレード、腐食耐性のある交換のたびに再び浮上します。ケーシングがどのように分割されるか、ボルト接合部が耐えられる圧力はどのくらいか、媒体が金属に与える影響、そして機械が今後 20 年間どのようにメンテナンスされるかという 4 つの工学的事実によって決定されます。

軸分割ポンプとは何か、および API 610 での位置

軸分割ポンプは、ケーシングがシャフトの中心線を通る水平面上で分割されているため、吸入配管、吐出配管、ドライバや基礎を乱すことなく、上半分をロータから持ち上げることができる遠心ポンプです。

製油所および石油化学ポンプを管理する規格である API 610 は、軸受間の範囲で 2 つの軸方向に分割されたファミリーを認識しています。

• BB1: 1 つまたは 2 つのステージ。通常は二重吸引インペラを備え、原油移送、冷却水、ブースター サービスなどの大流量中揚程の業務をカバーします。
• BB3: 対向インペラを備えた多段水平分割ケーシングで、上半分のアクセスを維持しながら単一段では不可能なヘッドを搭載しています。

この用語は、プロペラ状のインペラでシャフト軸に沿って液体を移動させる軸流ポンプとよく混同されます。軸流は油圧経路を表します。軸方向の分割はケーシングの接合部を表します。見積依頼でこの 2 つを混在させると、間違った見積が作成され、場合によっては現場で間違ったマシンが作成されることもあります。

同じ水平ジョイントロジックにより、二重吸引一段ユニットは大量の循環水や原油の移送業務に実用的になります。

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メンテナンスアクセス: 軸方向分割ポンプが納期で有利な理由

同様の作業を行った場合、軸方向に分割されたケーシングは、同じ流れと揚程の半径方向に分割されたケーシングと比較して、回転要素のアクセス時間を 60 ～ 75% 短縮します。

3 つのメカニカルなディテールがそのギャップを生み出します。

• 水平ジョイントは単一のボルト留めフランジです。上半分を持ち上げるには、パイプの切断、レーザーの調整、グラウト作業は必要ありません。
• 上半分が外れると、スペーサーカップリングによりローターバンドルを軸方向に引き抜くことができます。
• BB3 の対向するインペラは、ほとんどの軸方向推力を油圧でキャンセルするため、バランス ドラムやバランス ラインがなく、再構築する摩耗部品が 1 つ少なくなります。

この共同体は不注意な作業も罰します。柔軟なグラファイトフィラーを使用したスパイラル巻きガスケット、制御されたクロスパターンのボルト締めシーケンス、最初の加熱サイクル後の再トルクにより、何年も乾燥した状態を保つケーシングと、熱が上昇するたびに泣き出すケーシングが分離されます。

BB1 または BB3 を予備マシンとして稼働している工場では、通常、バランスのとれたローター アセンブリが棚に保管されています。プリバランスカートリッジの交換は 1 シフトの作業で、ポンプが作動し続けている間、取り外したローターは作業場に送られます。

圧力と温度の天井: 水平ジョイントが機能しなくなる場所

軸方向に分割されたケーシングは、シングルステージ BB1 の場合は約 40 bar、マルチステージ BB3 の場合は約 100 ～ 150 bar までが正解です。それを超えると、ボルトで固定された水平境界が機械の最も信頼性の低い部分となり、半径方向に分割されたケーシングまたはバレル ケーシングが優先されます。

その理由は幾何学的なものです。水平ジョイントは、シャフトの両側でケーシングの全長に延びる連続的な漏れ経路であり、半径方向ジョイントのおよそ 2 倍の長さであり、吐出圧力が 10 bar 増加するたびに、ガスケットの圧縮を維持するために必要なボルト荷重が増大します。

水平ジョイントは弱い設計ではありません。これは圧力天井を備えた設計であり、その天井はインペラではなくボルト荷重、ガスケットのクリープ、熱サイクルによって設定されます。

温度も同様に動作します。上半分と下半分の間の膨張差により、加熱するたびに接合部がわずかに開きます。そのため、約 200℃ 以上では、ガスケットは圧縮のみではなく弾性回復を考慮して選択する必要があります。これが、経験豊富なエンジニアが放射状に分割されたケーシングに移行するポイントです。

ケーシングが媒体に耐えられるかどうかは素材によって決まります

分割設計ではなく、材料の選択によって、ポンプが同じ負荷点で 5 年または 5 か月耐えられるかどうかが決まります。

軸方向に分割されたプロセス ポンプのケーシングは通常、これらのファミリーのいずれかで供給されます。

• 水、塩水、良性炭化水素用の炭素鋼 A216 WCB。
• 希酸および一般化学サービス用のオーステナイト系ステンレス 304 および 316L。
• 二相 2205 および超二相 2507 では、塩化物により応力腐食割れによる 316L が排除されます。
• 研磨性および腐食性スラリー用の CD4MCu および類似の鋳造二相グレード。
• ハステロイなどのニッケル合金とチタン、強塩化物および酸化性の酸用。
• 高温プロセスストリーム向けの耐熱性 2520。

Jiangsu Huanyu Chemical New Materials Co., Ltd. は、1987 年以来京江でポンプの鋳造および機械加工を行っており、300 以上の仕様に対応する独自の鋳造工場、非金属プレス工場、機械加工工場、および組立工場を運営しています。この垂直チェーンは選択段階で重要です。鋳造工場は、パターンショップで見つけるのではなく、注文が入る前に、必要な断面厚さでどのグレードが実際に鋳造可能であるかを確認します。

注意点が 1 つあります。媒体が強酸性で流量が控えめな場合、接液境界が合金ではなくポリマーであるため、フッ素樹脂ライニングまたはシールレスの磁気駆動ポンプの方が金属ケーシングよりも安価で安全であることがよくあります。ケーシングのスタイルを任務に合わせてください。その逆は決してしないでください。

軸方向分割または放射状分割: 実際の比較

150 bar を超える場合、製油所チャージおよび水素化処理サービスでは、放射状スプリットまたはバレル機械が唯一の賢明な選択です。 3000 m3/h の冷却水回路や原油移送ラインでは、機械を開くたびにメンテナンスの節約が繰り返されるため、軸方向に分割されたケーシングがライフサイクル コストの面で有利です。

役割が中間にある場合は、バックプルアウト式の水平プロセスポンプが妥協点になります。上半分を持ち上げるほど速くはありませんが、吸入配管を壊すことなくローターが後部から出てきます。

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軸分割ポンプを正しく指定する方法

6 つの入力によって、軸方向分割ポンプが 20 年間稼働するか、保守義務が発生するかが決まります。

1. 定格点ではなく、完全な動作範囲を修正してください。設計の上下 20% の流れにより、比速度、インペラのトリム、および軸方向の推力バランスが変化します。
2. 最悪の動作ケースにおける NPSH マージンを確認します。最初の吸引ストレーナが汚れると、紙上の 0.5 メートルのマージンが消えます。
3. シャフト速度に応じて段数を選択してください。たとえ同じヘッドであっても、3600 rpm での 8 ステージは、1800 rpm での 4 ステージと同じマシンではありません。
4. ケーシング、インペラ、ウェアリング、シャフト、シールチャンバーなど、あらゆる接液部の媒体に冶金を適合させます。
5. メカニカル シールとその API 682 配管計画は、ポンプの後ではなく、ポンプと一緒に指定します。ほとんどのプロセスポンプの停止の原因は、油圧の故障ではなく、シールの故障です。
6. 注文する前に、スペアリストと検査間隔に同意してください。予備のローターと予備のカートリッジ シールによって、計画外の停止がどれくらい続くかが決まります。

この手順の多くは、より広範なプロセス ポンプ ファミリとそのガイドに引き継がれます。 石油化学プロセスポンプの選び方 認可された製油所ユニット内にマシンが設置された場合に適用されるチェックを追加します。

軸分割ポンプに関するよくある質問

軸方向分割ポンプと半径方向分割ポンプの違いは何ですか?

ケーシングの接合部分がまったくの違いです。軸方向に分割されたケーシングは水平中心線にボルトで固定されているため、上半分が持ち上がり、配管に触れることなくローターが露出します。放射状に分割されたケーシングは垂直中心線の周囲にボルトで固定されているため、ローターはシャフト軸に沿って外に出ますが、大型の機械ではこれはカップリングとパイプの接続を破壊することを意味します。

軸方向分割ポンプが処理できる最大圧力はどれくらいですか?

単段 BB1 の吐出圧力は通常、約 40 bar に制限されています。マルチステージ BB3 設計は、ステージ数、ボルト サイズ、ジョイントの詳細に応じて 100 または 150 bar まで動作します。 150 bar を超えると、圧力境界がボルトで固定された 2 つの半分ではなく 1 つの円筒形の鍛造品になるため、バレル ケーシングが引き継ぎます。

多段軸方向分割ポンプが対向インペラを使用するのはなぜですか?

対向するインペラはケーシング内のほとんどの油圧軸方向スラストをキャンセルするため、スラストベアリングは残留荷重のみを支え、バランスドラムやバランスラインは必要ありません。これらの部品を取り外すと、よくある 2 つの故障点がなくなり、ローターが短くなり、上半分の開口部から簡単に持ち上げることができます。

軸方向に分割されたポンプは攻撃的な化学物質を処理できますか?

はい、冶金が媒体と一致する限り、可能です。 Duplex 2205、super duplex 2507、CD4MCu、ハステロイ、チタンは、塩化物含有、酸性、研磨性の用途に設計を拡張します。低流量で強力に攻撃的な媒体の場合は、通常、フッ素樹脂で裏打ちされた、またはシールレスの磁気駆動ポンプがよりリスクの低い選択となります。

確認が必要な義務点はありますか?流量、揚程、温度、比重、媒体をエンジニアリング チームに送信します。 お問い合わせページ データシートが凍結される前に、ステージ数と材料の組み合わせを尋ねます。