Lebenszykluskosten von dichtungslosen Pumpen, Grundplattendesigns und Schlammpumpenlaufrädern
F. Welche Faktoren sind bei der Durchführung einer Lebenszykluskostenbewertung für eine dichtungslose Kreiselpumpe zu berücksichtigen?
A. Für dichtungslose Kreiselpumpen gibt es einen erheblichen Erstkostenzuschlag. Je nach Typ sind diese Kosten ein Vielfaches einer vergleichbaren Pumpe mit konventioneller Gleitringdichtung. Die Kosten einer Magnetkupplungspumpe sind in erster Linie mit den Kosten der Magnete verbunden, die zur Übertragung des Drehmoments erforderlich sind.
Dichtungslose Pumpen können für viele Anwendungen basierend auf einer Lebenszykluskostenanalyse ausgewählt werden. Jede Anwendung wird individuell geprüft, aber allgemeine Bereiche, die in einer Lebenszykluskostenanalyse berücksichtigt werden können, sind:
Negativ für dichtungslose Pumpen
Anfängliche Kapitalkosten
Zusätzliche Instrumentierung, falls erforderlich
Geringere Antriebseffizienz
Variable Kostenelemente basierend auf der Benutzererfahrung
Unterschiedliche Wartungskosten (zahlreiche Umfragen haben gezeigt, dass der Ausfall von Gleitringdichtungen die Hauptkosten für die Pumpenwartung sind)
Kosten des Produktionsausfalls im Zusammenhang mit der Systemzuverlässigkeit
Reduzierte Instrumentierungskosten im Vergleich zu komplexen Dichtungssystemen
Positiv für dichtungslose Pumpen
Überwachungsfreistellung für flüchtige Emissionen nach dem Luftreinhaltegesetz
Kosten für die Flüssigkeitsentsorgung infolge eines Dichtungsversagens
Risiko im Zusammenhang mit Personal- oder Brandverlusten
Kosten für alternative Dichtungssysteme zur Erfüllung von Umweltemissionskontrollanforderungen, wie z. B. Doppeldichtung und Konformität
Wert verlängerter Betriebszeiten zwischen Geräteumläufen
Platzersparnis im Vergleich zu komplexen Dichtungssystemen
Kosten für Kühlwasser
Die Wirtschaftlichkeit kann zunächst schwer zu beurteilen sein, bis Erfahrungen mit Betriebs-, Wartungs- und Überwachungskosten gesammelt wurden. Aufzeichnungen über diese Überlegungen sind für den Pumpenauswahlprozess wertvoll.
F. Was sind einige Grundplattenkonstruktionen und -überlegungen für Kreiselpumpen?
A. Grundplattenkonstruktionen für Kreiselpumpen umfassen unter anderem den Einpresstyp und den Nichteinpresstyp. Die vergossene Grundplatte ist so konzipiert, dass Fugenmasse unter die Basis gegossen werden kann. Der in die Basis eingebrachte Mörtel trägt zur eingebauten Steifigkeit und Dämpfung der Basisplatte bei. Siehe Abbildung 1.3.8.2.1a.
Abbildung 1.3.8.2.1a. Vergossene Grundplatte, Stahlblech
Die Querträger, die bei dieser Art von Sockel verwendet werden, sind normalerweise so konstruiert, dass sie in den Mörtel einrasten, um einer Durchbiegung oder Vibration der Grundplatte noch besser zu widerstehen. Typischerweise ist die dafür gewählte Querträgergeometrie ein L-Profil (dargestellt in Abbildung 1.3.8.2.1a), ein T-Profil oder ein I-Profil.
Abbildung 1.3.8.2.2. Grundplatte ohne Mörtel
Wenn die Grundplatte geschlossen ist (z. B. kann Mörtel aufgrund des Vorhandenseins einer Ablaufwanne oder Deckplatte nicht in den Umfang der Grundplatte gegossen werden), müssen Mörtellöcher vorgesehen werden, damit der Mörtel in den Sockel eingebracht werden kann.
Der verwendete Mörtel kann entweder zementartig oder auf Epoxidbasis sein. Die Oberflächenvorbereitung, die erforderlich ist, damit eine Grundplatte erfolgreich mit dem Mörtel verbunden werden kann, hängt davon ab, welcher Mörtel verwendet wird. Daher müssen Verkäufer und Kunde im Voraus vereinbaren, welche Art von Vergussmörtel verwendet wird.
Die Grundplatte in Abbildung 1.3.8.2.1a ist typisch für eine gefertigte Grundplatte. Gusseiserne Grundplatten sind ein weiteres Beispiel. Die Möglichkeit, Merkmale – wie Verstrebungen, Mörtellöcher und geneigte Oberflächen – eingegossen zu lassen, bietet eine hochfunktionale und wirtschaftliche Lösung für viele Anwendungen.
Die Grundplatte ohne Mörtel wird direkt auf einem Fundament platziert, ohne dass Mörtel verwendet wird, um das Innere der Basis zu füllen, um sie mit dem Fundament zu verriegeln. Wegen des Verlusts an Versteifung, der normalerweise durch den Mörtel bereitgestellt wird, müssen Nicht-Mörtel-Untergründe typischerweise strukturell steifer sein als vergleichbare Untergründe mit Mörtel.
Querträger müssen nicht im Mörtel einrasten und können daher auf der Grundlage ausgewählt werden, dass sie die beste Versteifungswirkung bieten. Aus diesem Grund werden bei dieser Konstruktion häufig rechteckige Hohlprofile verwendet. Der Vorteil dieser Bauweise gegenüber einer vergossenen Bauweise ist eine vereinfachte Montage.
Die Tragwerkskonstruktion muss steifer sein als eine gleichwertige Unterlage aus Mörtel. Außerdem müssen die strukturellen Eigenfrequenzen von allen Gerätebetriebsfrequenzen getrennt werden. Denn die aussteifenden und dämpfenden Wirkungen des Mörtels stehen nicht zur Verfügung.
Der Typ ohne Einpressmörtel wird häufig in Offshore-Installationen verwendet, bei denen die Masse von Einpressmörtel und Beton vermieden werden muss. Dieser Typ kann für alle Arten von Kreiselpumpen vorgesehen werden. (Eine mehrstufige, axial geteilte Zwischenlagerpumpe ist in Abbildung 1.3.8.2.2 dargestellt).
Weitere Informationen zu anderen Grundplattenausführungen – einschließlich Vormörtel, Grundplatte und freistehend – finden Sie unter ANSI/HI 1.3 Rotodynamische (Zentrifugal-)Pumpen für Konstruktion und Anwendung.
F. Welche Arten von Laufrädern werden in Schlammpumpenanwendungen verwendet?
A. Sowohl halboffene als auch geschlossene Laufräder werden in Gülleanwendungen eingesetzt. Die Kontrolle der Leckage in die Ansaugung wird normalerweise mit einer Kombination aus Reinigungs- oder Ausstoßschaufeln am Laufrad und engen axialen Abständen erreicht. Da diese Axialspiele mit zunehmendem Verschleiß zunehmen, sollten die Pumpen so angeordnet werden, dass eine einfache Einstellung des Spiels möglich ist, um die Leistung aufrechtzuerhalten. Enge Radialspiele verschleißen schnell, wenn Feststoffe vorhanden sind, und können nicht einfach durch externe Einstellung korrigiert werden und sollten nur bei geringen Konzentrationen feiner Schlämme verwendet werden. Eine Axialspielanordnung zwischen dem Laufradeinlassdurchmesser und der Auskleidung ist üblich, um eine Leckagekontrolle für Anwendungen mit hohem Verschleiß bereitzustellen.
Die Befestigungsmethoden für das Laufrad variieren je nach Hersteller und Serviceanforderungen. Unterschiedliche Schraub- und Gewindeausführungen werden erfolgreich eingesetzt. Beim Pumpen von stark abrasiven Schlämmen sollte die Laufradbefestigung vor Verschleiß geschützt werden, um die Lebensdauer zu optimieren. Für diesen Schutz wird typischerweise ein Laufrad mit Innengewinde in Anwendungen mit hohem Verschleiß verwendet.
Die Auswuchtanforderungen für Laufräder von Schlammpumpen unterscheiden sich von denen für klare Flüssigkeiten. Es wird erwartet, dass ein Laufrad, das für den Betrieb mit klaren Flüssigkeiten ausgewuchtet ist, während des größten Teils seiner Betriebslebensdauer im Wesentlichen im Gleichgewicht bleibt. Wenn sich ein Laufrad einer Schlammpumpe abnutzt, beginnt es aufgrund der Erosion des Metalls entlang der Verschleißflächen natürlich, sein Gleichgewicht zu verändern. Folglich müssen die Lager und Wellen in einer Schlammpumpe für eine große Laufradunwucht ausgelegt werden.
Im Allgemeinen werden Laufräder von Schlammpumpen auf einen geringeren Standard ausgewuchtet (höhere Restunwucht) als Laufräder für klare Flüssigkeiten. Die zulässigen Niveaus der Restunwucht werden vom Hersteller festgelegt und basieren auf einer Reihe von Betriebs- und Konstruktionsfaktoren.