Spaltrohrmotorpumpen, Magnetkupplungen und dichtungslose Kreiselpumpen
F. Welche Überlegungen zum primären und sekundären Containment werden für Spaltrohrmotorpumpen empfohlen?
A. Eine Spaltrohrmotorpumpe (CMP) ist eine Art dichtungslose Pumpe, die eine gemeinsame Welle hat, um die Pumpe und den Motor in einer einzigen abgedichteten Einheit zu verbinden (siehe Abbildung 1). Die gepumpte Flüssigkeit wird durch den Motor zirkuliert, aber durch eine korrosionsbeständige Statorauskleidung vom Stator isoliert. Der Motorrotor wird durch eine korrosionsbeständige Rotorauskleidung geschützt.
Abbildung 1. Spaltrohrmotorpumpe: mehrstufig (Grafiken mit freundlicher Genehmigung des Hydraulic Institute)
Die wichtigste Konstruktionsüberlegung für dichtungslose Pumpen besteht darin, eine Leckage in die Atmosphäre zu verhindern. Da das primäre Containment aufgrund von Verschleiß durch angrenzende rotierende Teile, Korrosion oder Abrieb Leckagen entwickeln kann, kann ein sekundäres Leckage-Containment oder -Kontrolle erforderlich sein, wenn dies vom Käufer angegeben wird. In diesen Fällen liegt der Schwerpunkt der Konstruktion auf der Verhinderung von Leckagen in die Atmosphäre im Falle eines Bruchs des primären Containments.
Das Material der Sekundärdruckbegrenzung wird bewertet, um die Kompatibilität mit der gepumpten Flüssigkeit sicherzustellen. Die Anforderungen und Lösungen für sekundäre Eindämmung und Steuerung variieren je nach Anwendung und Pumpenkonfiguration, daher müssen Käufer und Pumpenlieferant diese Punkte besprechen.
Das primäre und sekundäre Containment oder die Steuerung müssen über Nenndruckwerte verfügen, die gleich oder größer als der maximale Betriebsdruck der Pumpe bei Nennbedingungen sind.
Wenn vom Käufer angegeben, ist die sekundäre Eindämmungsbarriere des CMP so ausgelegt, dass sie den zulässigen Betriebsdruck für mindestens 48 Stunden im Falle einer Leckage der Statorauskleidung hält und eine Standby-Lebensdauer von mindestens drei Jahren hat. Wenn ein ölgefüllter Stator mit Druckentlastungsventil verwendet wird, müssen Vorkehrungen für eine sichere Eindämmung jeglicher Leckage hinter der Statorauskleidung getroffen werden. Wenn vom Käufer angegeben, wird der Hersteller Mittel zur regelmäßigen Überprüfung des sekundären Containments bereitstellen.
Im Falle einer Leckage durch die Statorauskleidung den Betrieb der Pumpe sofort einstellen. Der Käufer ist verantwortlich für die Bereitstellung von Abschaltvorrichtungen und Verfahren, die für die Sicherheit erforderlich sind.
F. Was sind die Konstruktionsempfehlungen für Magnetkupplungen in einer Magnetkupplungspumpe?
A. Eine Magnetkupplungspumpe (MDP) ist eine Art dichtungslose Pumpe, die einen äußeren Ring aus Permanentmagneten verwendet, um eine interne rotierende Baugruppe durch einen korrosionsbeständigen Spalttopf anzutreiben (siehe Abbildung 2). Permanentmagnete haben je nach Pollage hohe Anziehungskräfte auf Eisenmetalle und hohe Anziehungs- oder Abstoßungskräfte auf Begleitmagnete.
Abbildung 2. Magnetkupplungspumpe: mehrstufig
Benutzer müssen beim Zerlegen oder Zusammenbauen der Antriebseinheit äußerste Sorgfalt walten lassen, um Schäden an Komponenten und Personenschäden zu vermeiden. Methoden zum Führen und Trennen von Flanschen sind in der Konstruktion vorgesehen, um eine sichere Demontage und Remontage des Magnetantriebsabschnitts zu ermöglichen.
Der Hersteller berücksichtigt das zum Beschleunigen der Innenrotorbaugruppe erforderliche Drehmoment unter Berücksichtigung der Beschleunigungsrate des Antriebsmotors. Der Hersteller berücksichtigt auch das maximal angegebene spezifische Gewicht, die Viskosität, die Temperatur und den Durchfluss.
Eine Verschlechterung der Magnetstärke muss ebenfalls berücksichtigt werden. Der Hersteller erstellt unter Berücksichtigung dieser Faktoren Anwendungsrichtlinien für spezifische Konstruktionen.
Durch Wirbelstrom und Ventilationsverluste erzeugte Wärme wird durch die gepumpte Flüssigkeit oder durch die Zufuhr von externer Kühlflüssigkeit abgeführt. Die Drehmomentkapazität ist abhängig von der mechanischen Konstruktion der Kupplung, der Temperatur und dem verwendeten Magnetmaterial. Der Benutzer der Pumpe muss die Temperatur des Magnetmaterials auf oder unter den Nennwerten für das verwendete Material halten, um einen sicheren Betrieb zu gewährleisten.
Ein Verlust des Kühlstroms oder eine Entkopplung führt zu einer schnellen Erwärmung eines elektrisch leitfähigen Spalttopfs. Wenn der Pumpenrotor entkoppelt wird, führt ein fortgesetztes Drehen der äußeren Magnetbaugruppe zu einer schnellen Erwärmung der inneren Magnetbaugruppe. Auch wenn die Ex-Schutz-Klassifizierung von Magnetkupplungen normalerweise nicht erforderlich ist, müssen Benutzer Vorsichtsmaßnahmen treffen, wenn potenziell brennbare Dämpfe vorhanden sind, die mit dem Spalttopf in Kontakt kommen könnten.
Der Umgang mit Flüssigkeiten, die magnetisch angezogene Partikel enthalten, muss vermieden werden, es sei denn, Partikel können effektiv durch einen Magnetfilter entfernt werden, da solche Partikel durch die permanenten Magnetfelder gesammelt werden und Erosion und Blockierung von Flüssigkeitsströmungskanälen verursachen können.
Der Hersteller muss Materialien identifizieren, die für Teile verwendet werden, die im Falle eines Versagens des primären Spalttopfs oder der inneren Magnetauskleidung mit der gepumpten Flüssigkeit in Kontakt kommen.
Der äußere Magnetträger (der äußere Stahlteil der äußeren Magnetbaugruppe) muss mit einer korrosions-/hitzebeständigen Farbe oder Beschichtung versehen sein, mit Ausnahme von passgenauen Passungen mit geringem Spiel. Wenn die äußeren Magnete aus Neodym bestehen, sind sie beschichtet oder lackiert, um Korrosion zu verhindern, und die äußere Magnetbaugruppe ist so konstruiert, dass sie während des Zusammenbaus leicht von verirrten Eisenpartikeln gereinigt werden kann.
F. Welche Materialüberlegungen werden für dichtungslose Kreiselpumpen empfohlen?
A. Bei der Auswahl eines Fertigungsmaterials für dichtungslose Kreiselpumpen ist eine sorgfältige Berücksichtigung des Korrosionsschutzes wichtig. Der Hersteller sollte dem Käufer eine Anleitung zur Auswahl von Materialien speziell für die betreffende Konstruktion geben (wie z. B. primäre Eindämmungsvorrichtung und Rotoreinkapselungselemente). Der Käufer muss alle korrosiven Chemikalien angeben, die in der jeweiligen Konstruktion oder Anwendung verwendet werden. Verbindungen, die Spannungsrisskorrosion oder Wasserstoffversprödung verursachen können, sollten enthalten sein.
Wenn Teile aus austenitischem Edelstahl, die Bedingungen ausgesetzt sind, die interkristalline Korrosion fördern, durch Schweißen hergestellt werden sollen, müssen sie aus kohlenstoffarmen oder stabilisierten Güten bestehen. Kleinere benetzte Teile, die normalerweise nicht identifiziert werden – wie Muttern, Bolzen, Federn, Unterlegscheiben und Keile – sollten eine Korrosionsbeständigkeit aufweisen, die mindestens der von Hauptteilen entspricht. Auf Anfrage muss der Hersteller chemische und physikalische Zertifikate für Laufrad, Welle und drucktragende Teile liefern, wie zwischen Käufer und Hersteller vereinbart. Stopfen, Kugelstrahlen oder Imprägnieren sollte nicht verwendet werden, um Reparaturen an druckbeaufschlagten oder benetzten Metallteilen durchzuführen.
Die Betreiber müssen das Schweißen von Rohrleitungen und primären Druckbegrenzungsschweißungen durchführen, und der Käufer und der Hersteller müssen sich auf Verfahren einigen, die in Übereinstimmung mit einem branchenweit anerkannten Schweißstandard qualifiziert sind. Schweißreparaturen müssen gemäß den geltenden Materialspezifikationen, Normen, Vorschriften oder wie zwischen Käufer und Hersteller vereinbart durchgeführt werden.