Zalo QR

Bơm ly tâm dùng trong công nghiệp dầu mỏ, hóa dầu và khí thiên nhiên - Phần 32

12 tháng 12 2018

CHÚ THÍCH: Thông tin chuyển đổi: 1 oz = 28.350 g

Dữ liệu kiểm tra Phác thảo rô to

Vị trí	Vị trí góc khối lượng thử	Kết quả đọc biên độ máy cân bằng
1	0°	14,0
2	60°	12,0
3	120°	14,0
4	180°	23,5
5	240°	23,0
6	300°	15,5
7	0°	13,5

Dữ liệu kiểm tra - Phân tích đồ họa

Hình J.3 (tiếp theo)

Hình J.3 - Ví dụ của bảng tính mất cân bằng dư hoàn thiện

Hình J.4 - Ví dụ của bảng tính mất cân bằng dư hoàn thiện -

Vòng tròn phù hợp nhất để tính mất cân bằng dư

Phụ lục K

(tham khảo)

Độ cứng của trục và tuổi thọ của hệ thống ống lót

K.1 Chỉ dẫn về độ cứng của trục đối với các loại bơm côngxôn OH2 và OH3

K.1 trình bày phương pháp đã chuẩn hóa để tính toán hệ số độ mềm trục bơm côngxôn. Nếu được quy định (xem 9.1.1.3), hệ số độ mềm của trục phải được nhà cung cấp tính toán theo các điều khoản phụ và được trình bày trong tờ dữ liệu.

Các yêu cầu vận hành và thiết kế cho bơm rô to công xôn phải được nêu chi tiết trong một số phần của tiêu chuẩn này. Điều khoản phụ này liệt kê các yêu cầu và thiết lập quy trình chuẩn hóa để tính toán hệ số độ mềm trục mà có thể được sử dụng để đánh giá các thông số mặt bên và để thiết lập đường cơ sở so sánh hệ số độ mềm trục.

Đối với trục có 2 đường kính, D₁ dưới ống lót cụm làm kín và D₂ giữa các ổ trục (Xem Hình K.1), độ cứng của trục tỷ lệ nghịch với hệ số độ mềm trục theo điều kiện thông thường, SF1 hoặc I_SF, được xác định theo công thức (K.1):

Trong đó L₁ là công xôn (đường nối tâm của bánh công tác đến ống lót ổ trục) và L₂ là khoảng cách ống lót.

Trong các thiết kế rô to điển hình của bơm tinh chế, D₂ >D₁ và L₂<L₁, tính toán điều khoản thứ hai chỉ bằng 20 % tổng giá trị I_SF, như theo quy ước, đánh giá độ mềm của trục bơm công xôn sử dụng công thức rút gọn nêu trong công thức (K.2):

CHÚ DẪN

1 Trục đã đơn giản hóa	4 Điểm cuối bánh công tác
2 Tải trọng hướng tâm trên bánh công tác	5 Đỡ (ổ trục)
3 Độ lệch	6 Bơm công xôn
^a Độ lệch tỷ lệ với tải trọng

Hình K.1 - Rô to công xôn đơn giản

Việc tính toán được rút gọn với công thức I_SF(K.2) được sử dụng rộng rãi bởi các thiết bị tinh chế trong các năm 1970 và 1980 để so sánh độ cứng của rô to bơm công xôn và quy định hệ số chi phí bảo dưỡng về giá thành của bơm mà I_SF của nó là mức bội số, điển hình là giá trị thấp nhất 1,2 của bơm được cho vận hành. Thực tế đó dẫn đến sự phát triển của độ cứng cao của rô to là cần thiết để đạt được thời gian trung bình của bơm dài hơn giữa các lần sửa chữa (MTBR) trong các năm 1990, sự rò rỉ chảy cụm làm kín trục thấp hơn để giảm được xả ra hợp chất bay hơi hữu cơ. Bởi vì sự đánh giá được áp dụng cho các bơm đối với các ứng dụng được đưa ra, sự so sánh giữa các bơm kích cỡ tương tự. Để cung cấp việc hướng dẫn chung về các giá trị của I_SF, từ đó, cần thiết để liên kết I_SF với kích cỡ của bơm.

Các khung ổ trục bơm thiết bị lọc công xôn được thiết kế theo các kích cỡ riêng biệt. Trục cho mỗi khung, từ đó được thiết kế cho mô men xoắn cực đại, khối lượng bánh công tác và tải trọng hướng tâm của bánh công tác (tĩnh và động lực học) của đáy chất lỏng lớn nhất khung có xu hướng để xử lý. Khối lượng bánh công tác là quan trọng rằng nó cần thiết cho vận tốc tới hạn uốn cong khô đầu tiên của rô to là ≥ 120 % của tốc độ vận hành liên tục lớn nhất của bơm (xem 6.9.1.2). Tại cùng thời điểm đó, độ lệch tại các bề mặt cụm làm kín được sản xuất bằng ổ chặn hướng tâm phải không được vượt quá 50 (xem 0,002 in) (6.9.3.1).

Các tải trọng được ấn định vào trục được liên kết trực tiếp tới kích cỡ của bánh công tác và do vậy, với dòng chảy, tổng cột áp và tốc độ bơm. Điều này cho phép định nghĩa về yếu tố "kích cỡ", K_t được đưa trong công thức (K.3).

K_t = (Q·H)/N (K.3)

trong đó:

Q dòng chảy ở BEP của đường kính bánh công tác lớn nhất;

H tổng cột áp tương ứng;

N vận tốc quay.

Yếu tố kích cỡ được liên kết với mô men xoắn. Bản đồ lôga kép của I_SF ngược với K_t cho các thiết kế bơm công xôn dải từ từ 25 kW tới 350 000 kW (35 hp đến 500 000 hp), với giá trị cao hơn cho các tuabin bơm lớn hơn, chỉ ra rằng dữ liệu đối với các thiết kế hiện đại rơi vào khoảng một đường thẳng, xem Hình K.2 và Hình K.3. Đường lắp khít tốt nhất thông qua đường nhánh của dữ liệu cũng được chỉ ra.

Đường nhánh về độ lắp khít tốt nhất được quy định bằng công thức (K.4) theo đơn vị SI và bằng công thức (K.5) cho đơn vị USC:

I_SF,SI = 32 · K_t ^-0,76(K.4)

I_SF,USC = 6 200 · K_t ^-0,76(K.5)

Công thức (K.4) và (K.5) bao hàm các bơm thiết bị lọc mà rôto của chúng ở mức giới hạn của mỗi khung, để đáp ứng độ lệch tĩnh và các yêu cầu động lực học của rô to của tiêu chuẩn này dựa trên các tốc độ định mức đến 3.600 r/min. Bản thiết kế đáy chất lỏng nhìn chung có các vòng xoắn gấp đôi đối với các bơm xả 100 mm (4 in) và lớn hơn. Trong một vài trường hợp các thiết kế có thể giới hạn đến 3 000 r/min.

Hình K.2 và K.3 hoặc công thức (K.4) và (K.5) có thể được sử dụng để làm sự đánh giá đầu tiên về độ cứng rô to của một bản thiết kế bơm công xôn hoặc một số lượng bản thiết kế tương tự cho các ứng dụng được đưa ra. Một bơm công xôn mà I_SF của nó nhiều hơn 1,2 lần giá trị tương đương hoặc giá trị biểu đồ là nguyên nhân để tìm kiếm sự đánh giá về bản thiết kế từ nhà sản xuất bơm.

Hình K.2 - Chỉ số tính linh hoạt của trục bơm công xôn đối nghịch với yếu tố kích cỡ

(đơn vị SI)

Hình K.3 - Chỉ số tính linh hoạt của trục bơm công xôn đối nghịch với yếu tố kích cỡ

(đơn vị USC)

K.2 Xem xét tuổi thọ hệ thống ổ trục cho các bơm OH2, OH3, BB1, BB2 và BB3

K.2 trình bày một phương pháp tính toán tuổi thọ hệ thống ổ trục. Nếu được quy định, các tính toán tuổi thọ hệ thống ổ trục phải được cung cấp (xem 6.10.1.6).

Tuổi thọ hệ thống ổ trục (tuổi thọ được tính toán về hệ thống kết hợp các ổ trục trong bơm) phải tương đương với ít nhất 25 000 h với sự vận hành tại điều kiện định mức, và ít nhất 16 000 h tại tải trọng hướng tâm và tải trọng hướng trục lớn nhất và tốc độ định mức. Điều này chứa một sự thảo luận về các yêu cầu này.

Tiêu chuẩn (ANSI/A Pl Sđt 610/ TCVN 9733 (ISO 13709) yêu cầu rằng bơm được thiết kế cho tuổi thọ 20 năm và làm việc liên tục 3 năm. Từ đó, cần thiết rằng “hệ thống" ổ trục không phải chỉ các ổ trục riêng lẻ, được thiết kế với tuổi thọ nhỏ nhất 3 năm. Điều này không phải là một vấn đề và các người sử dụng thống kê đáng tin cậy nhất chỉ ra rằng tuổi thọ ổ trục là một vấn đề chính quyết định toàn bộ độ tin cậy của bơm. Trong trường hợp đó, tuổi thọ ổ trục làm một vấn đề, là nguyên nhân gốc rễ thường liên quan đến sự bôi trơn.

Về mặt lịch sử, tiêu chuẩn này yêu cầu rằng các ổ trục «riêng lẻ» được thiết kế cho một tuổi thọ nhỏ nhất L₁_0h về 25 000 h và 16 000 h ở các tải trọng hướng tâm và tải trọng hướng trục lớn nhất và tốc độ định mức. Tuổi thọ hệ thống trục, L₁₀_h_,_sys, được tính toán sử dụng công thức (K.6). Và từ đó, ngắn hơn tuổi thọ ngắn nhất của các ổ trục riêng lẻ trong hệ thống:

(K.6)

trong đó:

L₁₀_hA tuổi thọ định mức cơ bản, L₁_0h theo ISO 281 đối với ổ trục A;

L₁₀_h_B tuổi thọ định mức cơ bản, L_10h theo ISO 281 đối với ổ trục B;

L₁₀_hN tuổi thọ định mức cơ bản, L₁_0h theo ISO 281 đối với ổ trục N;

VÍ DỤ 1: Nếu bơm có hai ổ trục bằng tuổi thọ L₁₀_h và tuổi thọ hệ thống ổ trục 25 000 h, các ổ trục riêng lẻ phải có tuổi thọ L₁_0h xấp xỉ 37 500 h. Chú ý rằng bởi vì các ổ trục kiểu con lăn được sản xuất theo các kích cỡ tiêu chuẩn, không thể rằng bất kỳ bơm đặc biệt nào phải có một tuổi thọ được tính toán L₁₀_h về mức chính xác 37 500 h cho cả các ổ trục trong hệ thống.

VÍ DỤ 2: Nếu một ổ trục có tuổi thọ được tính toán L_10h và 100 000 h, cần thiết cho ổ trục khác trong hệ thống để có một tuổi thọ được tính toán L_10h chỉ khoảng 25 700 h cho tuổi thọ hệ thống trục xấp xỉ 25 000 h.

OH2, OH3, và với các bơm có ngoại diên nhỏ hơn BB1, BB2 và BB3, không phải là các bơm "bơm được thiết kế” theo cách mỗi bộ phận không cần thiết được thiết kế cho các yêu cầu đơn đặt hàng của khách hàng đặc biệt. Nhìn chung là các dây chuyền thiết kế của các bơm, hoặc các bơm được thiết kế trước bởi nhà sản xuất để đáp ứng nhu cầu theo tiêu chuẩn này trong một phạm vi cụ thể về các điều kiện vận hành cho các ứng dụng quy định. Đây là một phần đúng về các bản thiết kế BB mà có các bản thiết kế vòng xoắn và nhiều rô to trong vòng một phần vỏ sử dụng nhiều thân ổ trục và các thiết kế buồng làm kín. Các bơm "được thiết kế trước” có thể sau đó phải được sửa đổi, khi được yêu cầu, để đáp ứng các ứng dụng duy nhất và các yêu cầu của khách hàng. Trong quy trình phát triển của dây chuyền thiết kế/dây chuyền sản xuất cho các bơm này, nhà sản xuất lựa chọn chỉnh đặt điều kiện nghiêm ngặt mà dựa vào đó nhà sản xuất mong muốn để bán “bơm tiêu chuẩn”. Các điều kiện này đa dạng phù hợp theo kinh nghiệm của nhà sản xuất với bề rộng về điều kiện làm việc các khách hàng yêu cầu. Các điều kiện này có thể được chọn để hoàn thành 98 % trong tổng cộng các điều kiện thiết bị lọc nơi mà bơm được bán, giai đoạn 10 năm.

Một khi phạm vi về các điều kiện vận hành vừa được thiết lập, nhà sản xuất chọn một số lượng các kích cỡ khung ổ trục. Đối với hầu hết các nhà sản xuất bơm, là ba hoặc bốn kích cỡ cho loại bơm này. Nhà sản xuất sau đó có sự chỉnh đặt các dự kiến hoặc sẵn có về thủy lực phù hợp với khung ổ trục khác nhau. Đối với mỗi khung ổ trục, có một sự chỉnh đặt về thủy lực mà ấn định các tải trọng lớn nhất vào các ổ trục và khung. Đối với sự chỉnh đặt về thủy lực, cần thiết rằng tuổi thọ hệ thống ổ trục nhỏ nhất đáp ứng các yêu cầu của tiêu chuẩn này. Tuy nhiên, hoàn toàn có thể có các sự chỉnh đặt về các điều kiện vận hành hoặc các thông số làm việc (như là áp suất hút cao, tốc độ vận hành thấp, các bơm vận hành ngoài vùng vận hành cho phép và vùng vận hành được ưu tiên) nơi mà bơm này không đáp ứng tất cả các yêu cầu của tiêu chuẩn này. Đối với các điều kiện này, nhà sản xuất có số lượng tùy chọn, và bao gồm việc sửa đổi thiết kế bơm để đáp ứng tất cả các yêu cầu, giới hạn phạm vi vận hành của bơm hoặc thỏa thuận với khách hàng để chấp nhận một tuổi thọ hệ thống ổ trục thấp hơn để giảm chi phí hoặc cải thiện toàn bộ tính năng ổ trục. Việc này có thể có lợi nếu các điều kiện vận hành mà các tải trọng trục khác nhau và có thể dẫn đến tải trọng mà quá thấp cho tính năng ổ trục tốt nhất.

Đối với tất cả các sự chỉnh đặt về thủy lực khác, tải trọng ổ trục là thấp hơn. Công thức về tuổi thọ ổ trục L₁₀_h, như là chức năng về tải trọng được cho bởi công thức (K.7), được lấy từ ISO 28:2007, công thức (4):

L₁₀ = (C_r/P_r)^x(K.7)

Trong đó:

C_r định mức tải trọng động lực học của ổ trục;

P_r tải trọng động lực học tương đương;

x là 3 cho ổ trục bi và 10/3 cho ổ trục lăn.

Mọi người có thể tìm thấy phương thức về xác định tải trọng ổ trục về bơm trong sách của Viện tiêu chuẩn thủy lực.

Xem xét công thức (K.6), mọi người có thể thấy rằng đối với một ổ trục được đưa ra, với một tải trọng được đưa ra, một sự giảm về tải trọng được áp dụng kết quả 10 % trong sự tăng về độ bền ổ trục xấp xỉ 37 %. Điều này có nghĩa rằng độ bền hệ thống ổ trục được tính toán cho tất cả các bơm với khung tựa được đưa ra thì lớn hơn nhiều yêu cầu độ bền hệ thống ổ trục theo tiêu chuẩn này các điều mà được áp dụng với sự thiết lập lớn nhất của động lực học đối với khung tựa đó. Hơn nữa, đối với khung tựa lớn nhất độ bền hệ thống cũng lớn hơn nếu bánh công tác ở đường kính lớn nhất ít hơn nếu trọng lượng riêng thấp hoặc áp suất hút thấp hơn được sử dụng trong vỏ giới hạn, hơn nữa, bởi vì các ổ trục kích cỡ nhỏ có các mức vượt quá tải trọng được tính toán đã được chọn, thậm chí sự thiết lập lớn nhất của động lực học có một độ bền hệ thống ổ trục được tính đến cao hơn nhiều. Điều này cho biết sự nhận thức sâu sắc tại sao yêu cầu lịch sử về độ bền L₁₀_h 25 000 h cho các ổ trục riêng lẻ không phải là một vấn đề.

Chú ý rằng có các ổ trục con lăn lớn hơn nhiều và định mức tải trọng động lực cao hơn nhiều, mà được sử dụng trong các bơm tuân thủ tiêu chuẩn này. Ứng dụng về ổ trục con lăn được giới hạn bởi kích cỡ ổ trục và tốc độ quay. Được tìm thấy bởi ngành công nghiệp bơm rằng các ổ trục lớn hơn chạy ở các tốc độ hai cực (3 000 r/min và 3 600 r/min) có xu hướng vận hành “nóng” và có thể vượt các yêu cầu nhiệt độ ổ trục lớn nhất cho phép của tiêu chuẩn này. Kết quả của điều này là, tất cả các nhà sản xuất giới hạn các ổ chặn tiếp xúc góc đến kích cỡ 7 315 hoặc 7 316 cho các máy hai cực. Điều này tương ứng với kích cỡ trục 75 mm và 80 mm (2,95 in và 3,15 in).

Trong khi vận hành nóng có hại cho chất bôi trơn và tuổi thọ ổ trục, vấn đề khó giải quyết nhất là sự trượt bi trong các ổ trục tải trọng nhẹ. Nếu nhà sản xuất bơm áp dụng các ổ trục lớn hơn cho mỗi kích cỡ khung, cần thiết rằng nhà sản xuất giới hạn ứng dụng của mỗi khung ổ trục thủy lực, mà cung cấp tải trọng ổ trục đầy đủ để giảm độ trượt bi. Điều này nghĩa rằng việc thêm các kích cỡ khung ổ trục có thể được yêu cầu để bao trùm tất cả kích cỡ bơm trong dây chuyền sản xuất, từ đó giảm số lượng sản phẩm bộ phận, các cơ hội dự trữ và trao đổi được.

Việc công bố tuổi thọ hệ thống ổ trục là giới hạn ứng dụng cho các bơm “thiết kế tiêu chuẩn”.

Xem lại: Bơm ly tâm dùng trong công nghiệp dầu mỏ, hóa dầu và khí thiên nhiên - Phần 31

Xem tiếp: Bơm ly tâm dùng trong công nghiệp dầu mỏ, hóa dầu và khí thiên nhiên - Phần 33