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API685標準中屏蔽泵技術(shù)條款淺析

中國昆侖工程有限公司  于勝栓 王天博 楊 光


 
[摘要]介紹了石油化工裝置中屏蔽泵的原理和主要標準,詳細探討了API685關(guān)于屏蔽泵的相關(guān)技術(shù)條款,并給出了選型建議。
[關(guān)鍵詞]無(wú)密封泵;屏蔽泵;API685;選型
 
隨著(zhù)環(huán)境保護要求的不斷提高,無(wú)密封泵的應用日益廣泛。保護環(huán)境,實(shí)現可持續發(fā)展是人類(lèi)一切生產(chǎn)活動(dòng)的永恒主題。對于石油、化工裝置而言,在保證裝置安全可靠運行的前提下,應盡可能地降低環(huán)境污染。無(wú)密封離心泵,也稱(chēng)無(wú)泄漏離心泵,可分為磁力驅動(dòng)離心泵(以下簡(jiǎn)稱(chēng)磁力泵)和屏蔽泵,它們在結構上只有靜密封而無(wú)動(dòng)密封,因此輸送液體時(shí)能保證無(wú)泄漏[1]。屏蔽泵作為無(wú)密封泵的一種,被廣泛應用于石油化工裝置中,尤其是易燃易爆介質(zhì)、高毒極毒介質(zhì)、帶有刺激性氣味介質(zhì)、易滲透介質(zhì)等工況下[2]。
 
1、屏蔽泵的工作原理
屏蔽泵的泵頭和電動(dòng)機都被封閉在一個(gè)被泵送介質(zhì)充滿(mǎn)的壓力容器內,此壓力容器只有靜密封。屏蔽泵的葉輪和電動(dòng)機的轉子固定在同一根軸上,利用屏蔽套將電動(dòng)機的轉子和定子隔開(kāi),轉子在被輸送的介質(zhì)中運轉,其動(dòng)力通過(guò)定子磁場(chǎng)傳遞給轉子,詳見(jiàn)圖3[3]。



屏蔽泵 結構示意圖(部分)







 


 
2、屏蔽泵的主要標準
目前屏蔽泵采用的標準主要有以下幾個(gè),詳見(jiàn)表1。工程中最常用的還是API685,但是API685相對來(lái)說(shuō)較為嚴格,一般廠(chǎng)家只是參考執行。從技術(shù)條款來(lái)說(shuō),并不是制造商不能完全滿(mǎn)足,而是如果按完全滿(mǎn)足API685的要求來(lái)說(shuō),成本會(huì )大大增加[4]。

注:2022/11/28查詢(xún)標準最新版如下:
API 685-2022 石油、重化學(xué)和天然氣工業(yè)用無(wú)密封式離心泵
SH/T 3148-2016 石油化工無(wú)密封離心泵工程技術(shù)規范
ASME B73.3-2015 化工用無(wú)密封臥式端吸離心泵規范

3、API685標準屏蔽泵技術(shù)條款解讀
在實(shí)際工程中,常常出現用戶(hù)、工程公司和供貨商之間針對某些條款理解不一致的地方。針對這種情況,簡(jiǎn)要梳理下最新API685標準的要求,對以后的實(shí)際選型工作會(huì )有很大的幫助。
1)API685是重載荷無(wú)密封泵標準。
按照API685標準的要求,
重載荷和中輕載荷泵定義如表2[5][6]。

2)API685第二版對屏蔽泵不再強制要求中心線(xiàn)支撐。
API685第二版中6.2.9泵送液溫≥175℃的臥式磁力泵需中心線(xiàn)支撐,并不適用屏蔽泵。而在上一版API685中并沒(méi)有明確說(shuō)明這條不適用于屏蔽泵,導致很多用戶(hù)和工程公司都要求屏蔽泵也必須采用中心線(xiàn)支撐。因屏蔽泵同軸一體結構,所以基本是不會(huì )擔心出現熱膨脹導致的對中問(wèn)題。
這一點(diǎn)在最新的API685標準中已經(jīng)明確,即溫度超過(guò)175℃的磁力泵需要采用中心支撐,屏蔽泵并沒(méi)有該要求。
3)API685第二版對屏蔽泵底座無(wú)強制要求。
API685第二版中7.3底座的要求不適用于屏蔽泵,適用于磁力泵的底座要求見(jiàn)9.1.5.3。注:因為泵和電機對中沒(méi)有問(wèn)題,對于屏蔽電泵來(lái)說(shuō)剛性底座是不必要的。從最新標準的要求來(lái)說(shuō)對屏蔽泵的剛性底座并沒(méi)有提出要求。但在實(shí)際選型設計時(shí),這一點(diǎn)還是需要注意,在高溫工況管口載荷較大的情況還是需要核算底座和支架的整體強度和剛度是否足夠。
4)API685第二版對軸承磨損和軸位移監測無(wú)強制要求。
API685第二版中7.4.1.3如果規定,應該提供一個(gè)機械式、液壓式或者電子式軸承磨損監測器或軸位移傳感器。在外部顯示采用產(chǎn)品進(jìn)行潤滑的軸承的徑向和/或軸向磨損。從標準的角度來(lái)說(shuō)對軸承磨損和軸位移監測無(wú)強制要求,如果需要這個(gè)配置,需要用戶(hù)或者工程公司提出來(lái),供貨商執行。
5)API685第二版設計壓力至少4MPa@38℃。
API685第二版中6.2.2MAWP應該至少是最大出口壓力+10%最大壓差,并且不能低于表壓4MPa@38℃,或者至少為ISO7005-1PN50。最大允許工作壓力是殼體設計參數,殼體最大允許工作壓力不應該縮減。只要是滿(mǎn)足API685標準的泵型,設計壓力至少為4MPa@38℃。
6)API685第二版對管口大小的要求。
API685第二版6.3.1所有開(kāi)口和管口連接尺寸應遵循ISO6708。DN32,65,90,125,175,225不被接受(除非買(mǎi)方允許)。這點(diǎn)在實(shí)際項目中一般按項目統一規定執行。
7)API685第二版不能螺紋連接和依靠螺紋密封。
API685第二版6.3.3.1除非有其他規定,所有連接到一次承壓泵殼上的接口必須是承插焊、對接焊或整體法蘭,不允許螺紋連接,與買(mǎi)方對接界面為法蘭;
API685第二版6.3.3.2如果指定,用于循環(huán)管路的從殼體或短接到管的特殊過(guò)渡螺紋可以使用一個(gè)如O型圈之類(lèi)的具備二次密封功能的部件,接點(diǎn)不能僅依靠螺紋來(lái)密封介質(zhì)。
8)API685第二版泵體必須耐磨環(huán)葉輪耐磨環(huán)或完整耐磨表面。
API685第二版6.6.1泵體應該提供可更換耐磨環(huán),葉輪在需要的地方應該有完整的耐磨表面或可更換的耐磨環(huán)。
9)API685第二版必須滿(mǎn)足二次承壓要求。
API685第二版6.7.5二次控制/密封系統應該與泵體耐壓一致。除非其他規定,當指定了二次控制/密封系統時(shí)監測設備應該由賣(mài)方提供。
10)API685第二版必須連通放凈
API685第二版6.1.11除非有其他規定,所有內腔包括轉子內腔應是可以通過(guò)一個(gè)連接到泵組件上的接頭進(jìn)行排液。如果當排液接口打開(kāi)而液體仍殘留在內腔時(shí),應提供一個(gè)附加的用于轉子腔清洗/沖洗的接口,賣(mài)方應在方案中提供接口尺寸及位置。
11)API685第二版夾套必須實(shí)現機械方式清理。
API685第二版6.1.21如果提供夾套,應該設有清理孔,清理孔應布置成使整個(gè)冷卻水通路能用機械方式進(jìn)行清理、沖洗和放液。
12)API685第二版應該金屬對金屬配合。
API685第二版6.2.7泵體應該有金屬對金屬配合,使用可控制壓縮量的壓縮墊圈,例如O型環(huán)或螺旋纏繞的型式。如果被證明適用于裝置并且被買(mǎi)方接受時(shí)非纏繞墊可以提供.徑向剖分的壓力泵殼連接及螺栓應該被設計成適合配備纏繞墊。
13)API685第二版軸承表面粗糙度要求
API685第二版6.9.2滑動(dòng)軸承及止推軸承表面粗糙度不應超過(guò)0.4μm。
 
4、選型時(shí)應注意的事項及建議
1)根據輸送介質(zhì)的特性,確定是選型機械密封離心泵還是無(wú)密封泵;
2)確定選用無(wú)密封泵后,綜合對比確定選用磁力泵還是屏蔽泵;
3)確定選用屏蔽泵后,根據輸送介質(zhì)的工況條件,確定屬于重載荷屏蔽泵還是中輕載荷屏蔽泵;
4)屏蔽泵采用的是滑動(dòng)軸承,嚴格禁止干運轉[7];
5)屏蔽泵一般采用輸送的介質(zhì)進(jìn)行潤滑,如介質(zhì)潤滑性不好應慎用;
6)屏蔽泵一定要注意泵的最小連續穩定流量,流量過(guò)小,泵效率非常低且容易發(fā)熱,流體易于蒸發(fā)造成泵干轉,引起軸承的損壞[8]。
 
5、展望
隨著(zhù)國家政策對環(huán)保要求越來(lái)越高,無(wú)密封泵尤其是屏蔽泵的使用也逐漸增多,尤其是一些特殊行業(yè)中的特殊介質(zhì)工況下,但是其本身的效率較低、維護較復雜的特點(diǎn)還需要有一個(gè)很大的改進(jìn)才能被更加廣泛的采用。在實(shí)際工程選用中,對于毒性較大、有極高爆炸性危險、有特殊性氣味的介質(zhì)輸送中,無(wú)密封泵尤其是屏蔽泵是一個(gè)非常好的選擇。
 
◆參考文獻
[1]陳長(cháng)燕.屏蔽電泵國內基本情況與發(fā)展趨勢分析[J].防爆電機,2017,52(5):54-57.
[2]冶紅,楊貴花,李玉琦.屏蔽泵與磁力泵安全性經(jīng)濟性比較[J].石油和化工設備,2019,22(3):69-71.
[3]陳偉.無(wú)密封離心泵選用時(shí)應注意的問(wèn)題[J].化工設備與管道,2005,42(5):29-35.
[4]全國化工設備設計技術(shù)中心站機泵技術(shù)委員會(huì ).工業(yè)泵選用手冊[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2010.
[5]AmericanPetroleumInstitute.APIStandard685.SeallessCentrifugalPumpsforPetroleum,HeavyDutyChemieal,andGasIndustryServices.Washington:API,2000.
[6]AmericanPetroleumInstitute.APIStandard685.SeallessCentrifugalPumpsforPetroleum,Petrochemical,andGasIndustryProcessService.Washington:API,2011.
[7]李云鵬.石化用屏蔽泵使用探討[J].中國設備工程,2020,(4):177-179.
[8]晉劍英.屏蔽泵在化工裝置中的應用[J].通用機械,2016,(5):72-74.

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