Pompy kriogeniczne| Projektowanie, instalacja i konserwacja
Przedmowa
Wraz z rozwojem przemysłu chemicznego, a w szczególności wzrostem przemysłu chemicznego węgla jako substytutu ropy naftowej w ostatnich latach, urządzenia do separacji powietrza zmierzają w kierunku większych skal, wyższych poziomów ciśnienia produktu gazowego, większej ilości produktów ciekłych, wyższej czystości produktu, niższych kosztów operacyjnych oraz stabilnej i niezawodnej pracy urządzeń. W procesach separacji powietrza, procesach sprężania wewnętrznego i produkcji argonu bez wodoru powszechnie stosuje się kriogeniczne pompy cieczy (zwane dalej kriogenicznymi pompami cieczy) jako pompy procesowe i pompy produkcyjne. Kriogeniczne pompy cieczy odgrywają kluczową rolę w procesach separacji powietrza, a ich stan roboczy bezpośrednio wpływa na to, czy cały proces separacji powietrza może spełnić cele projektowe.
Jako wiodący w branży dostawca sprzętu do gazów kriogenicznych,Zoiun Fluid & Gas Equipment Co., Ltd.zgromadził duże doświadczenie w projektowaniu i stosowaniu pomp do cieczy kriogenicznych. Obecnie dostarczamy sprzęt, który spełnia międzynarodowe standardy, aby zapewnić wydajną i stabilną pracę. Ze względu na lukę technologiczną między produktami krajowymi i zagranicznymi, krajowe pompy do cieczy kriogenicznych są zazwyczaj stosowane w zastosowaniach wysokociśnieniowych, niskoprzepływowych lub niskoprzepływowych, wysokociśnieniowych, podczas gdy instalacje separacji powietrza o wydajności powyżej 20,000 Nm³/h często wykorzystują zagraniczne marki pomp do cieczy kriogenicznych.
Popularne marki zagraniczne to CRYOSTAR, CRYOMEC i ACD. Pompy do cieczy kriogenicznych są generalnie klasyfikowane na pompy pionowe i pompy poziome na podstawie ich konstrukcji. Pompy poziome są głównie używane do cieczy o małym natężeniu przepływu, takich jak pompy argonowe, pompy tlenowe w małych jednostkach separacji powietrza i pompy napełniające. Pionowe pompy do cieczy kriogenicznych są głównie używane w wewnętrznych jednostkach separacji powietrza sprężonego o stosunkowo dużych natężeniach przepływu, takich jak duże pompy procesowe separacji powietrza. Ten artykuł skupi się na pompach pionowych.
Projektowanie inżynieryjne pomp do cieczy kriogenicznych
Zasady projektowania
>Procesy rozdzielania powietrza obejmują pompy ciekłego tlenu, pompy ciekłego argonu, pompy ciekłego azotu, a czasami pompy napełniające, wszystkie zaprojektowane z jedną w użyciu i jedną w trybie gotowości. Dla ułatwienia instalacji, konserwacji i bezpieczeństwa każda pompa cieczy jest wykonana z oddzielnej komory zimnej, umieszczonej poza główną komorą zimną jednostki rozdzielania powietrza. Aby ułatwić konserwację, przegroda jest używana do oddzielenia dwóch pomp, a panel wykonany jest z Q235B i wzmocniony sekcjami w odpowiednich miejscach. W procesie projektowania i produkcji,Zoiun Fluid & Gas Equipment Co., Ltd.zapewnia wytrzymałość konstrukcyjną, uwzględniając jednocześnie wygodę obsługi i konserwacji.
>CRYOSTAR wykorzystuje konstrukcję kołnierzową do górnego podparcia swoich pomp. Kaifeng Air Separation Group Research Institute wykorzystuje 30 mm grubości stalową płytę do otwarcia otworu w górnej części małej komory chłodniczej, podczas gdy ACD zazwyczaj wytwarza osobną podporę, aby spełnić wymagania konstrukcyjne. Podpory urządzeń i podpory rurowe używane w wewnętrznej komorze są wykonane ze stali nierdzewnej, aby zapewnić wytrzymałość materiału w środowiskach kriogenicznych. Elastyczna taśma PTFE jest używana jako poduszka na połączeniu między rurociągiem kriogenicznym a podporą rury. Użycie podpory z otworem w płycie stalowej o grubości 30 mm może lepiej uszczelnić komorę chłodniczą pompy, zapobiegając wymianie ciepła między zewnętrznym wilgotnym powietrzem a powietrzem wewnątrz komory chłodniczej, poprawiając w ten sposób efekt izolacji komory chłodniczej.ZojunInżynierowie zastosowali podobne środki przy projektowaniu komór chłodniczych, aby mieć pewność, że nasz sprzęt pracuje stabilnie nawet w ekstremalnie niskich temperaturach.
>Przewód wylotowy cieczy na wlocie pompy musi być wyprowadzony z góry rurociągu. Ponieważ rurociąg gazu grzewczego pompy jest zainstalowany na rurociągu wylotowym pompy, należy zainstalować filtr. Rurociąg gazu grzewczego pompy musi być również wyprowadzony z góry rurociągu. Podpory rurociągów wlotowego i wylotowego pompy muszą być w stanie wytrzymać naprężenia spowodowane skurczem rurociągów wewnątrz komory chłodniczej i spełniać wymagania producenta pompy dotyczące podparcia.Zojunprzywiązuje szczególną uwagę do racjonalnego rozmieszczenia rurociągów podczas projektowania urządzeń, aby zapewnić stabilność urządzeń w różnych warunkach pracy.
>Za zaworem wlotowym pompy montuje się zawór bezpieczeństwa, a poziom ciśnienia zmienia się na 5 barg (1 bar=10^5 Pa).
>Do pompy należy zainstalować rurociąg powrotny gazu, który może być bezpośrednio odpowietrzany lub odsyłany do komory chłodniczej. W przypadku odsyłania do komory chłodniczej rurociąg powrotny gazu musi zawsze utrzymywać nachylenie w górę. Wiele miejsc nie stosuje się do rysunków podczas konfiguracji rurociągu, co powoduje, że pompa cieczy kriogenicznej nie uruchamia się prawidłowo, a nawet tworzy uszczelnienie cieczy. W ostatnich latach powszechną praktyką stało się odsyłanie odparowanego gazu produktu do kolumny destylacyjnej w celu zmniejszenia strat produktu i poprawy wskaźników ekstrakcji. Rozwiązania dostarczane przezZojunw pełni uwzględnić konstrukcję rurociągu powrotnego gazu, aby zapewnić płynny powrót gazu i zminimalizować straty produktu.
>Ciśnienie źródła gazu uszczelniającego pompy musi być co najmniej o 3 barg wyższe od ciśnienia wlotowego pompy, ale nie może przekraczać 15 barg.
>Przed rurociągiem gazu uszczelniającego należy zainstalować lokalny manometr.
>W pomieszczeniu, w którym znajduje się inwerter, musi zostać zainstalowana klimatyzacja, ponieważ temperatura otoczenia, w którym pracuje inwerter, nie powinna przekraczać 40 stopni.
>Należy zamontować osłonę przeciwsłoneczną nad pompą, aby zapobiec nadmiernemu wzrostowi temperatury łożysk silnika pod wpływem bezpośredniego światła słonecznego.
>Obudowa silnika musi zostać uziemiona na miejscu, aby spełnić wymagania dotyczące uziemienia silnika.
Montaż pomp do cieczy kriogenicznych
Wymagania instalacyjne
>Wszystkie zawory, rury i złączki rurowe muszą być czyste, suche i wolne od oleju przed montażem. Jeśli producent już je odtłuścił i nie zostały zanieczyszczone, odtłuszczanie nie jest wymagane podczas montażu. Jeśli występuje zanieczyszczenie olejem, odtłuszczanie jest konieczne. Procedura czyszczenia i odtłuszczania rur ze stopów aluminium jest następująca: mycie alkaliczne → płukanie czystą wodą → pasywacja kwasem azotowym → płukanie czystą wodą → odtłuszczanie → płukanie czystą wodą. Przed odtłuszczeniem należy usunąć zanieczyszczenia i śmieci z wnętrza rurociągu. Rozpuszczalnika tetrachlorometanu nie wolno stosować jako odtłuszczacza; zamiast tego należy użyć rozpuszczalnika trichloroetylenowego lub perchloroetylenowego.
>Zawory zimne wewnątrz kriogenicznej pompy cieczy zimnej powinny być instalowane jednocześnie z odpowiadającymi im podporami. Trzpień zaworu kriogenicznej cieczy powinien być pochylony w górę o 10-15 stopni. Podczas spawania rury i korpusu zaworu, zawór powinien być najpierw zamknięty, a następnie należy podjąć środki chłodzące, aby zapewnić, że temperatura spawania nie przekroczy wymaganej temperatury. Podczas instalowania zaworu kierunek strzałki na korpusie zaworu powinien być zgodny z kierunkiem przepływu cieczy, a także należy zwrócić uwagę na prawidłową instalację zaworu.
>Odległość równoległa między rurą grzewczą a rurą z cieczą kriogeniczną lub ścianą zbiornika z cieczą powinna wynosić co najmniej 300 mm, a odległość między nimi powinna wynosić co najmniej 200 mm.
>Odległość między zewnętrzną ścianą rurociągu a wewnętrzną ścianą stalowej ramy chłodni nie powinna być mniejsza niż 400 mm w przypadku rur do cieczy kriogenicznych i nie mniejsza niż 300 mm w przypadku rur do gazów kriogenicznych.
>Przy czyszczeniu rur aluminiowych nie wolno używać zardzewiałych narzędzi. Należy używać szczotki drucianej ze stali nierdzewnej.
>Odchylenie wzdłużne poziomu instalacji zainstalowanej pompy nie powinno przekraczać {{0}}.10/1000, a odchylenie poprzeczne poziomu instalacji nie powinno przekraczać 0,20/1000. Odchylenie należy mierzyć na powierzchniach kołnierza wlotowego i wylotowego pompy lub innych powierzchniach poziomych.
>Wszystkie połączenia stałe powinny być szczelne, a wszystkie urządzenia wyświetlające, urządzenia zabezpieczające i urządzenia sterujące powinny być czułe, dokładne i niezawodne.
Procedury uruchamiania pomp do cieczy kriogenicznych
Proces uruchamiania
>Zmierz izolację silnika – wartość powinna być większa niż 100 MΩ; w przeciwnym razie należy zidentyfikować przyczynę i ją usunąć.
> Otwórz rurociąg przed filtrem gazu uszczelniającego, aby przedmuchać rurociąg gazu uszczelniającego. Ciśnienie gazu uszczelniającego na miejscu powinno wynosić 5-100 bar, a wymagany punkt rosy jest poniżej -65 stopnia. Wyreguluj ciśnienie manometru gazu uszczelniającego: ciśnienie wlotowe powinno być o 0.2 bar wyższe od ciśnienia odniesienia, ciśnienie odniesienia powinno być o 0.2 bar wyższe od ciśnienia wylotowego, a ciśnienie gazu czyszczącego korpus pośredni powinno wynosić 0.2 bar.
>Zamknij zawory wlotowe i wylotowe pompy, otwórz zawór grzewczy wlotowy i zawór odpowietrzający wylotowy, aby oczyścić korpus pompy i łączące go rurociągi, a następnie zmierz punkt rosy gazu odprowadzanego z zaworu odpowietrzającego wylotowego, który powinien być niższy niż -65 stopnia. Należy przeprowadzić osuszanie spirali rurociągu zgodnie z wymaganiami procesu.
>Obrót ręczny musi być łatwy.
>Po osiągnięciu wymaganego punktu rosy należy zamknąć zawór wlotowy ogrzewania, otworzyć zawór odpowietrzający w grupie trzech zaworów na rurociągu gazu grzewczego, otworzyć zawór wlotowy pompy, zawory odpowietrzające wlotowy i wylotowy, zawór powrotny korpusu pompy oraz zawór odpowietrzający korpusu pompy i rozpocząć chłodzenie pompy.
>Gdy zawory odpowietrzające wlotu i wylotu pompy wypuszczają ciecz, a czas przekracza 4 godziny, ręczny obrót powinien być łatwy. Sprawdź, czy kierunek pompy jest prawidłowy (patrz strzałka na pokrywie silnika).
>Otwórz całkowicie zawór wlotowy pompy i zawór powrotny, ponownie upewnij się, że zawory odpowietrzające wlotowy i wylotowy pompy oraz zawór odpowietrzający korpusu pompy odprowadzają wyłącznie ciecz, bez mieszanki gazu i cieczy.
>Podobnie, ręczny obrót powinien być teraz łatwy.
>Zamknij zawór odpowietrzający wylotu pompy, stopniowo zamknij zawór odpowietrzający wlotu pompy i zawór odpowietrzający korpusu pompy, uruchom pompę, stopniowo przyspieszaj i zamknij zawór powrotny.
>Po osiągnięciu znamionowego punktu pracy pompy należy zamknąć zawór odpowietrzający na wlocie pompy (zawór na wlocie pompy musi być całkowicie otwarty).
>Kontynuuj zwiększanie prędkości i powoli zamknij zawór powrotny pompy (nie zamykaj całkowicie zaworu powrotnego pompy). Dopóki prędkość pompy, ciśnienie wylotowe i natężenie przepływu nie osiągną odpowiednich wartości, zamknij zawór odpowietrzający korpusu pompy.
>Jeśli pompa nie jest izolowana, zaleca się otwieranie zaworu odpowietrzającego pompy na 10 sekund lub do momentu wypłynięcia cieczy co 4 godziny.
Środki ostrożności podczas codziennej eksploatacji
Zalecenia dotyczące konserwacji
Jeśli wykryto kawitację, pompę należy zatrzymać i sprawdzić, a następnie ponownie uruchomić po ponownym podgrzaniu i schłodzeniu pompy. Oznaki kawitacji obejmują:
1. Wahania ciśnienia odniesienia na wskaźniku gazu uszczelniającego pompy.
2. Niestabilne ciśnienie wylotowe przy niezmienionej prędkości pompy i zaworach rurociągu.
3. Ciągły spadek różnicy ciśnień pomiędzy wlotem i wylotem, gdy prędkość pompy nie spada.
4. Brak zmiany ciśnienia wylotowego przy wzroście prędkości pompy i niezmienionym zaworze wylotowym.
5. Różnica ciśnień nie wzrasta, gdy prędkość pompy podczas rozruchu wzrasta do 1000 obr./min.
6. Słyszenie pisku dochodzącego z korpusu pompy lub występowanie znacznych wibracji w miejscu pracy.
7. Zaleca się rozebranie i oczyszczenie filtra wlotowego pompy po około tygodniu od pierwszego uruchomienia.
8. Łożyska silnika należy regularnie smarować, w zależności od modelu silnika, przy użyciu tego samego rodzaju smaru. Niedopuszczalne jest mieszanie różnych smarów.
9. Przed każdym uruchomieniem pompy należy wykonać obrót ręczny, aby zapewnić płynny obrót bez zacięć.
10. Jeśli wirnik obraca się, a ciśnienie za pompą wynosi 0 lub jeśli pompa jest naprawiana, wymagane jest ponowne podgrzanie i przepłukanie korpusu pompy i rurociągów, a punkt rosy musi zostać zmierzony poniżej -65 stopnia przed uruchomieniem.
Wniosek
W tym artykule podsumowano doświadczenia związane z projektowaniem, instalacją, uruchomieniem i eksploatacją pomp do cieczy kriogenicznych. Jako zespół technicznyZoiun Fluid & Gas Equipment Co., Ltd., zobowiązujemy się do dostarczania naszym klientom wydajnego i stabilnego sprzętu do pompowania cieczy kriogenicznych i ciągłego gromadzenia doświadczenia w praktycznych zastosowaniach. Mamy nadzieję, że te zalecenia pomogą inżynierom i personelowi technicznemu poprawić wydajność i stabilność pomp do cieczy kriogenicznych. Ścisłe przestrzeganie szczegółów technicznych i specyfikacji w rzeczywistej inżynierii będzie miało znaczący wpływ na długoterminową eksploatację i wydajność sprzętu.
