吉姆Elsey
在他最新的专栏中,吉姆·爱思讨论了他最好的建议。
通过吉姆Elsey
顶峰泵公司

所有的泵BETVICTOR体育官网都有液压限制和机械边界。从允许转速到套管压力再到法兰载荷,总是有限制的,没有泵可以欺骗物理定律。在泵的选择过程中,必须考虑所有的物理边界。在热液体应用的情况下,大多数泵制造商将有一个标准的泵选择,将提供令人满意的服务高达250华氏度(121摄氏度),甚至300华氏度(149摄氏度),无需修改或额外的选项。在300华氏度以上运行时,除了专门为高温应用设计的泵外,其他泵通常都需要进行一些修改。BETVICTOR体育官网首要考虑的是提供一个安全的单位;材料的强度必须既能提供可靠的抗压能力,又能抵抗热冲击。

BETVICTOR体育官网符合美国国家标准协会(ANSI) B73.1的泵设计温度为500华氏度(260℃),但可能需要修改/修订才能在该温度下运行。相同的泵通常可以适用于高达600华氏度(316℃)或更高的服务,并进行额外的修改。有几家泵制造商专门生产温度在600华氏度(316摄氏度)或更高范围内的热液体应用的泵。BETVICTOR体育官网这些专门的高温泵将使用中心线安装(套管)来代替底座安装的支撑脚、机械冷BETVICTOR体育官网却风扇、冷却翅片、特殊材料和扩展轴承座,以距离和表面上减轻高温下运行的不良影响。

本专栏的目的是为热门应用程序提供一个通用的检查清单。这不是一个全面的列表,我建议您与每个泵制造商核实他们的具体指南。本清单主要针对OH1型悬挑单级离心泵,因为它们是最普遍的工业风格,但其中许多检查也适用于其他泵的几何形状和类型。BETVICTOR体育官网

建议

我的建议毫不掩饰,也无可否认是保守的——而且没有特别的顺序。

泵法兰额定

检查并确认与泵材料选择相关的法兰温度和压力限制。即使是不锈钢(SS)或CD4MCu的300#级法兰,在300华氏度(149摄氏度)下允许的最大压力约为375磅/平方英寸压力表(psig)。我谨慎地建议,如果应用温度高于300华氏度,无论如何都要使用300#级法兰,即使其他标准不要求。对于压力和温度超过300#法兰额定的泵,您将需要一种特殊的泵,或者是为(美国石油学会)API服务制造的泵,具有相应的更高额定法兰和套管压力。

成本

根据预期的温度范围,您的操作/维护技巧和占空比,有几个参数将影响泵的选择。例如,如果您要连续运行泵(很少启动和停止),并在初始阶段使用适当的选项、管BETVICTOR体育官网道设计和校准来设置泵,那么较便宜的脚踏泵可以在高达600 F (316 C)的温度下工作。频繁的加热和冷却循环以及其他机构所需的操作和维护步骤,结合经验和员工的技能水平,可能会导致您选择专业的高温泵。这种特殊泵至少会利用中心线支撑套管和其他高温补偿功能。两种类型的允许温度范围有重叠,用户可以在全面的总成本分析后决定从低成本的替代方案中切换到哪里。

油脂润滑

几乎所有的润滑脂润滑选择将开始动摇在225华氏度到250华氏度。如果您的应用需要在此温度范围或以上的润滑脂润滑,请咨询润滑专家。一些特殊的高温润滑脂可能允许在更高的温度下工作。

油润滑

油润滑应在225华氏度(107摄氏度)以上使用,系统温度越高,我越推荐使用专门为高温应用选择的合成油。

螺栓材料

在250 F (121 C)以上,我建议高温螺栓/五金泵紧固件。对于高温硬件,考虑美国测试与材料协会(ASTM) A193 B7/B8/B8M作为最低起点。

垫圈材料/弹性体

在300华氏度(149摄氏度)以上,我推荐高温套管垫圈和o形环。无论你使用哪种品牌,都要注意高温带来的负面影响,并选择对应用可靠的材料。

轴承隔离器

无论是什么厂家,我建议您咨询,以确定允许的温度范围。通常在250华氏度(121摄氏度)以上时,建议将标准材料转换为高温替代品。

填料箱冷却

我对填料箱冷却的经验是,它通常不像预期的那样工作,在机械密封表面的临界温度上几乎没有变化。总的来说,它确实能从泵中去除一些热量,这是一件好事。我的观点是,你最好投资于高温机械密封和支持管道计划,而不是冷却填料箱。你应该考虑冷却器的初始增加成本和长期供应冷却水的运行/维护成本。

驱动对齐

脚踏式泵在较高温度下运行时(垂直方向)会显著增长。垂直对准环境工作温度的电机驱动器将在工作温度下超出公差。您需要计算热上升,并进行热检查校准以验证。

C-face适配器

说到校准,许多ANSI泵制造商将为c面适配器提供可选产品,以减少繁琐但必要的校准需求。如果有频繁的热波动与启动和关闭相关,适配器是特别有用的。注意C-face适配器并不总是完美的解决方案。您使用特定应用程序的经验将是总体指导方针。联轴器、机械密封和轴承的实际寿命将是决策过程中的关键决定性因素。

管道压力

即使在最好的系统设计中,也总会有一些管道应力。请注意,更高的温度会造成更多的管道膨胀和相应的应力/应变。考虑与管道设计专家合作,结合热回路和/或伸缩节。示例:当从环境温度加热到大约200华氏度时,一段100英尺长的6英寸排布-40钢管将膨胀超过1.5英寸。如果不加限制,施加在泵法兰上的合力将接近190,000磅(lbs)。

即使有设计专家,泵安装人员(机械师/铣工)也必须确保正确补偿了热收缩/热膨胀,正确设计的管道也正确安装,以减轻热应力造成的有害影响。

温度变化率

加热和冷却系统的速度将极大地影响系统可靠性和设备寿命。几乎没有人关注平均工业应用的推荐费率,因为工艺和操作时间的成本比设备成本和可靠性更重要。炼油厂和发电厂(尤其是核电站)将是这种情况的例外。

泵操作人员必须确保系统地将机组提高到工作温度,并在冷却时再次提高。我建议每小时不超过60度,也就是每分钟1度。

热膨胀率和收缩率

热膨胀率在泵启动和关闭时发挥作用,有时在工艺中断时(温度变化速率高的热波动)。如果所有的泵部件都是相同的材料,那么就不太需要担心旋转部件成长为固定部件所引起的问题。如果泵是由铸钢(铁)和316不锈钢部件组合而成,那么你就有不同的材料,具有不同的膨胀/收缩率,但如果泵是100%由所有316不锈钢部件构成,就没有问题。

腐蚀速率

在高温应用中,腐蚀速率变得更加重要。当温度超过120华氏度(49摄氏度)时,腐蚀速率呈指数增长。几乎所有液体的腐蚀性都会随着温度的升高而增强。铸钢或铸铁在100华氏度(38摄氏度)下的应用可能令人满意,但在180华氏度(82摄氏度)以上的温度下,腐蚀的速度会加快和明显。大多数制造商对套管材料的腐蚀余量至少为0.125英寸。

硬度保留

系列300奥氏体和400马氏体不锈钢在高温下比碳钢和铸铁更好地保持其硬度。这有助于减轻和/或排除热冲击问题固有的有害结果。

体力

铸钢比316不锈钢的强度从大约50华氏度到800华氏度,但随着工艺和材料变得更热,316不锈钢将比碳钢更强。另一种看待这个问题的方法是,碳钢从150华氏度到800华氏度变弱,但316不锈钢的强度保持不变,在800华氏度之后,316不锈钢比继续失去强度的碳钢更强。

比热(热容)和热导率

316 SS的导热性能很差,表面上看这似乎是一件坏事,但事实并非如此。在特定的应用中,316 SS材料将获得与碳钢一样的热(温度),但由于316 SS的比热容和热导率,关键是更少的热量将被传递。当您不想将热量传递到轴承,润滑油,迷宫,轴承隔离器和机械密封时,此特性工作良好。不要把热和温度混为一谈。热量是能量,而温度只是热量大小的相对度量(见侧栏)。如果温度是用开尔文度来测量的,那么它的值与物质分子的平均动能(热量)成正比。同样,温度不是能量——它是一个与某种能量成比例的数字。

总之,我已经介绍了在热应用程序中操作泵的一些主要注意事项。同样重要,但在此未提及的是机械密封的选择建议,填料箱的几何形状/类型,密封管道规划,计算热升,高温涂料,润滑冷却与轴承,轴承座冷却,水冷座,耦合器和净正吸力压头(NPSH)余量。也许我们将在后面的专栏中讨论这些问题。

现在,保持冷静。


温度vs热,密集属性vs粗放属性

温度是一种密集的性质。

密集性意味着材料的数量不会改变材料或物质的特定特性。举个例子,在海平面上,一个开口容器里的水的沸点是212华氏度(100摄氏度),一加仑水的沸点是212华氏度,相当于10加仑水的沸点是212华氏度。

热是一种广泛的性质。

一个广泛的性质是一个取决于存在的物质的数量。举个例子,考虑一下1加仑沸水产生的热量,以及它与10加仑沸水产生的热量有什么不同。(不要把广义性质与材料的比热性质混淆。比热是单位质量的热容。因此,它是一种集约性质。)

例子

热量和温度的比较可以通过电弧焊产生和发射的火花来证明,但作为一个更实际的例子,我喜欢使用烟花火花,这是所有人都可以接触到的。燃烧的火花在接近5430华氏度(3000摄氏度)的温度下会释放出金属颗粒。这些火花非常热,但在正常情况下,即使温度非常高,如果被它们接触到,也不会灼伤你或你的衣服。热火花(广泛性)质量小,因此热量小。

问题