Containment-Überlegungen für magnetisch angetriebene Pumpen und Konstruktionen für integrierte Motoren in Spaltrohrmotorpumpen
F. Welche Überlegungen zum primären und sekundären Containment werden für magnetisch angetriebene Pumpen empfohlen?
A. Die wichtigste Konstruktionsüberlegung für dichtungslose Pumpen besteht darin, eine Leckage in die Atmosphäre zu verhindern. Eine Magnetkupplungspumpe (MDP) (siehe Abbildung 1) ist eine Art dichtungslose Pumpe, die einen äußeren Ring aus Permanentmagneten verwendet, um eine interne rotierende Baugruppe durch einen korrosionsbeständigen Spalttopf anzutreiben. Die Drehmomentübertragung durch eine Magnetkupplung macht eine herkömmliche Wellendichtung überflüssig.
Abbildung 1. Magnetgetriebene Pumpe (Grafiken mit freundlicher Genehmigung des Hydraulic Institute)Da das primäre Containment aufgrund von Verschleiß durch benachbarte rotierende Teile, Korrosion oder Abrieb Leckagen entwickeln könnte, kann ein sekundäres Leckage-Containment erforderlich sein. Ein sekundärer Sicherheitsbehälter ist eine sekundäre Druckbegrenzung, die im Falle eines Bruchs eines Sicherheitsbehälters einen absoluten Sicherheitsbehälter für die gepumpte Flüssigkeit bereitstellt.
Das Konstruktionsmaterial der sekundären Druckbegrenzung muss bewertet werden, um sicherzustellen, dass es mit der gepumpten Flüssigkeit kompatibel ist. Die Anforderungen und Lösungen für das sekundäre Containment variieren je nach Anwendung und Pumpenkonfiguration, daher müssen Käufer und Pumpenlieferant diese Punkte besprechen.
Das primäre und sekundäre Containment haben Auslegungsdrucknennwerte, die gleich oder größer als der maximale Betriebsdruck der Pumpe bei Nennbedingungen sind. Wenn primäre oder sekundäre Druckbarrieren für MDPs metallisch sind, sind sie für den maximal zulässigen Betriebsdruck innerhalb der Spannungswerte für die Materialien in Abschnitt VIII des Boiler and Pressure Vessel Code der American Society of Mechanical Engineers (ASME) ausgelegt.
Nichtmetallische primäre oder sekundäre Spalttöpfe werden durch Auslegung und Prüfung nachgewiesen, um ein Mindestverhältnis zwischen Berstdruck und Auslegungsdruck von 2:1 für den Druck-/Temperaturbereich aufzuweisen.
Der sekundäre Sicherheitsbehälter ist so ausgelegt, dass er Lecks für mindestens 48 Stunden im Falle einer Leckage des Sicherheitsbehälters aufhält und eine Standby-Lebensdauer von mindestens drei Jahren hat. Bei Leckage durch den Spalttopf ist der Pumpenbetrieb sofort einzustellen. Der Pumpenbenutzer ist dafür verantwortlich, Abschaltvorrichtungen und Verfahren bereitzustellen, die für die Sicherheit erforderlich sind.
Weitere Informationen finden Sie im neu überarbeiteten Standard ANSI/HI 5.1-5.6 Dichtungslose Kreiselpumpen für Nomenklatur, Definitionen, Konstruktion, Anwendung, Betrieb und Prüfung.
F. Was sind die Konstruktionsempfehlungen für integrierte Motoren, die in Spaltrohrmotorpumpen verwendet werden?
A. Eine Spaltrohrmotorpumpe (CMP) (siehe Abbildung 2) ist eine Art dichtungslose Pumpe, die eine Kreiselpumpe und einen Induktionsmotor zu einer hermetisch abgedichteten Einheit kombiniert. Der Motorrotor wird typischerweise an jedem Ende von hydrodynamischen Lagern getragen, und die Statorwicklungen und Rotorstäbe werden durch korrosionsbeständige und nichtmagnetische Auskleidungen vor der Prozessflüssigkeit geschützt. Die Flüssigkeit, die normalerweise aus dem Pumpenauslass entnommen oder von einer externen Quelle zugeführt wird, wird zum Kühlen des Motors und zum Schmieren der Lager verwendet.
Abbildung 2. SpaltrohrmotorpumpeDie Zirkulation des gepumpten Fluids im Motor muss Wärme abführen, die durch Wirbelstromverluste, Rotorspreizungsverluste und elektrische Verluste des Motors erzeugt wird. Die Statorwicklungstemperatur muss auf oder unter Werten gehalten werden, die für die in den Statorwicklungen verwendete Drahtisolationsgüte festgelegt sind. Zusammen mit der Temperatureinstellung wird ein thermischer Schutz der Statorwicklungen bereitgestellt. Darüber hinaus kann der Käufer einen Temperaturanstiegstest für die Motorwicklung spezifizieren, um sicherzustellen, dass die Motorwicklungen die maximale Isolationstemperatur bei ausgelegter Motorlast und Kühlflüssigkeitstemperatur des Motors nicht überschreiten.
Für eine zufriedenstellende Lebensdauer des CMP ist es erforderlich, saubere Flüssigkeit (kein Dampf) für die interne Lagerschmierung und Motorkühlung über den beabsichtigten Betriebsbereich der Pumpe bereitzustellen. Dies geschieht durch das Design der Einheiten und die Auswahl des richtigen Zirkulationsplans. Die Auswahl eines Zirkulationsleitungsplans hängt von der Kenntnis der Flüssigkeitseigenschaften wie Sauberkeit, Flüchtigkeit, Viskosität, spezifisches Gewicht, Toxizität, Temperatur, Korrosivität und der Tendenz zur Bildung von Feststoffen ab.
Beabsichtigte Durchflussraten, verfügbare positive Saughöhe (NPSHA), Starthäufigkeit, Kühl- oder Heizverfügbarkeit und potenzieller Verlust von Saugflüssigkeit sollten ebenfalls berücksichtigt werden. Der Käufer muss diese Anwendungsdaten dem Hersteller zur Verfügung stellen, um den am besten geeigneten Umlaufplan zu empfehlen. Da der interne Fluss für einen zuverlässigen Betrieb entscheidend ist, sind Instrumentierung und Steuerungen zur Erkennung von Flussverlusten durch die Antriebseinheit wünschenswert.
Wenn explosionsgeschützte Einheiten erforderlich sind, müssen Hersteller und Käufer die zugelassene Konstruktion auswählen, die die Temperatur-, Druck- und entsprechenden Unterteilungs-, Gruppen- und Klassenanforderungen erfüllt. Informationen zur externen Motortemperatur können vom Hersteller für die richtige Auswahl angefordert werden.