Pompe criogeniche| Progettazione, installazione e manutenzione
Prefazione
Con lo sviluppo dell'industria chimica, in particolare l'ascesa dell'industria chimica del carbone come sostituto del petrolio negli ultimi anni, le apparecchiature di separazione dell'aria stanno orientandosi verso scale più grandi, livelli di pressione del prodotto gassoso più elevati, prodotti più liquidi, maggiore purezza del prodotto, costi operativi inferiori e funzionamento stabile e affidabile delle apparecchiature. Nei processi di separazione dell'aria, i processi di compressione interna e produzione di argon privo di idrogeno impiegano comunemente pompe per liquidi criogenici (di seguito denominate pompe per liquidi criogenici) come pompe di processo e pompe di produzione. Le pompe per liquidi criogenici svolgono un ruolo cruciale nei processi di separazione dell'aria e le loro condizioni operative influenzano direttamente se l'intero processo di separazione dell'aria può soddisfare gli obiettivi di progettazione.
In qualità di fornitore leader del settore di apparecchiature per gas criogenici,Azienda: Zoiun Fluid & Gas Equipment Co., Ltd.ha accumulato una vasta esperienza nella progettazione e applicazione di pompe per liquidi criogenici. Attualmente forniamo apparecchiature che soddisfano gli standard internazionali per garantire un funzionamento efficiente e stabile. A causa del divario tecnologico tra prodotti nazionali ed esteri, le pompe per liquidi criogenici nazionali sono in genere utilizzate in applicazioni ad alta pressione, bassa portata o bassa portata, alta pressione, mentre gli impianti di separazione dell'aria con capacità superiori a 20,000 Nm³/h utilizzano spesso marchi esteri di pompe per liquidi criogenici.
I marchi esteri più comuni includono CRYOSTAR, CRYOMEC e ACD. Le pompe per liquidi criogenici sono generalmente classificate in pompe verticali e pompe orizzontali in base alla loro struttura. Le pompe orizzontali sono utilizzate principalmente per liquidi a bassa portata come pompe per argon, pompe per ossigeno in piccole unità di separazione dell'aria e pompe di riempimento. Le pompe per liquidi criogenici verticali sono utilizzate principalmente in unità di separazione dell'aria a compressione interna con portate relativamente elevate, come grandi pompe di processo di separazione dell'aria. Questo articolo si concentrerà sulle pompe verticali.
Progettazione ingegneristica di pompe per liquidi criogenici
Principi di progettazione
>I processi di separazione dell'aria coinvolgono pompe per ossigeno liquido, pompe per argon liquido, pompe per azoto liquido e talvolta pompe di riempimento, tutte progettate con una in uso e una in standby. Per facilitare l'installazione, la manutenzione e la sicurezza, ogni pompa per liquidi è realizzata con una scatola fredda separata, posizionata all'esterno della scatola fredda principale dell'unità di separazione dell'aria. Per facilitare la manutenzione, viene utilizzata una partizione per separare le due pompe, con il pannello realizzato in Q235B e rinforzato con sezioni in posizioni appropriate. Nel processo di progettazione e produzione,Azienda: Zoiun Fluid & Gas Equipment Co., Ltd.garantisce la resistenza strutturale tenendo conto al contempo della praticità di utilizzo e manutenzione.
>CRYOSTAR utilizza una struttura a flangia per il supporto superiore delle sue pompe. Il Kaifeng Air Separation Group Research Institute utilizza una piastra di acciaio spessa 30 mm per aprire un foro nella parte superiore della piccola scatola fredda, mentre ACD generalmente realizza un supporto separato per soddisfare i requisiti strutturali. I supporti delle apparecchiature e i supporti dei tubi utilizzati nella scatola interna sono tutti realizzati in acciaio inossidabile per garantire la resistenza del materiale in ambienti criogenici. Il nastro elastico in PTFE viene utilizzato come ammortizzatore nel collegamento tra la tubazione criogenica e il supporto del tubo. L'utilizzo di un supporto con un'apertura della piastra di acciaio spessa 30 mm può sigillare meglio la scatola fredda della pompa, impedendo lo scambio di calore tra l'aria umida esterna e l'aria all'interno della scatola fredda, migliorando così l'effetto isolante della scatola fredda.ZoiunGli ingegneri hanno adottato misure simili anche nella progettazione delle cold box per garantire che le nostre apparecchiature funzionino stabilmente anche a temperature estremamente basse.
>La linea di scarico del liquido all'ingresso della pompa deve essere condotta fuori dalla parte superiore della conduttura. Poiché la conduttura del gas di riscaldamento della pompa è installata sulla conduttura di uscita della pompa, è necessario installare un filtro. Anche la conduttura del gas di riscaldamento della pompa deve essere condotta fuori dalla parte superiore della conduttura. I supporti per le condutture di ingresso e uscita della pompa devono essere in grado di resistere allo stress causato dalla contrazione delle condutture all'interno della cold box e soddisfare i requisiti di supporto del produttore della pompa.Zoiunpresta particolare attenzione alla razionalità della disposizione delle condotte durante la progettazione delle apparecchiature per garantirne la stabilità in diverse condizioni di lavoro.
>Dopo la valvola di ingresso della pompa viene aggiunta una valvola di sicurezza, con il livello di pressione modificato a 5 barg (1 bar=10^5 Pa).
>È necessario installare una tubazione di ritorno del gas per la pompa, che può essere direttamente sfiatata o riportata alla cold box. Se riportata alla cold box, la tubazione di ritorno del gas deve sempre mantenere una pendenza verso l'alto. Molti siti non seguono i disegni durante la configurazione della tubazione, con conseguente mancato avvio della pompa del liquido criogenico, anche se si forma una tenuta liquida. Negli ultimi anni, riportare il gas prodotto vaporizzato alla colonna di distillazione per ridurre lo spreco di prodotto e migliorare i tassi di estrazione è diventata una pratica comune. Le soluzioni fornite daZoiunconsiderare attentamente la progettazione della condotta di ritorno del gas per garantire un ritorno regolare del gas e ridurre al minimo gli sprechi di prodotto.
>La pressione della sorgente del gas di tenuta della pompa deve essere almeno 3 barg superiore alla pressione di ingresso della pompa, ma non deve superare i 15 barg.
>Un manometro locale deve essere installato prima della sigillatura della condotta del gas.
>È necessario installare un condizionatore d'aria nella sala inverter, poiché la temperatura ambiente di funzionamento dell'inverter deve essere inferiore a 40 gradi.
>Si consiglia di installare un parasole sopra la pompa per evitare che la luce solare diretta provochi un aumento eccessivo della temperatura dei cuscinetti del motore.
>Per soddisfare i requisiti di messa a terra del motore, l'alloggiamento del motore deve essere messo a terra in loco.
Installazione di pompe per liquidi criogenici
Requisiti di installazione
>Tutte le valvole, i tubi e i raccordi per tubi devono essere puliti, asciutti e privi di olio prima dell'installazione. Se il produttore li ha già sgrassati e non sono stati contaminati, non è necessario sgrassarli durante l'installazione. In caso di contaminazione da olio, è necessario sgrassarli. La procedura di pulizia e sgrassatura per tubi in lega di alluminio è la seguente: lavaggio alcalino → risciacquo con acqua pulita → passivazione con acido nitrico → risciacquo con acqua pulita → sgrassaggio → risciacquo con acqua pulita. Prima di sgrassare, è necessario rimuovere detriti e rifiuti all'interno della tubazione. Non utilizzare solvente al tetraclorometano come sgrassante; al suo posto utilizzare solvente al tricloroetilene o al percloroetilene.
>Le valvole fredde all'interno della scatola fredda della pompa per liquidi criogenici devono essere installate simultaneamente con i relativi supporti. Lo stelo della valvola della valvola per liquidi criogenici deve inclinarsi verso l'alto di 10-15 gradi. Quando si salda il tubo e il corpo della valvola, la valvola deve essere prima chiusa e devono essere prese misure di raffreddamento per garantire che la temperatura di saldatura non superi la temperatura richiesta. Quando si installa la valvola, la direzione della freccia sul corpo della valvola deve allinearsi con la direzione del flusso del liquido e si deve prestare attenzione alla corretta installazione della valvola.
>La distanza parallela tra il tubo di riscaldamento e il tubo del liquido criogenico o la parete del contenitore del liquido deve essere di almeno 300 mm, mentre la distanza di attraversamento deve essere di almeno 200 mm.
>La distanza tra la parete esterna della tubazione e la parete interna del telaio in acciaio della cold box non deve essere inferiore a 400 mm per le tubazioni per liquidi criogenici e non inferiore a 300 mm per le tubazioni per gas criogenici.
>Quando si maneggiano tubi in alluminio, non si devono usare utensili arrugginiti, ma si deve usare una spazzola metallica in acciaio inossidabile.
>La deviazione del livello di installazione longitudinale della pompa installata non deve superare {{0}}.10/1000 e la deviazione del livello di installazione trasversale non deve superare 0.20/1000. La deviazione deve essere misurata sulle superfici della flangia di ingresso e di uscita della pompa o su altre superfici orizzontali.
>Tutti i collegamenti fissi devono essere ben saldi e tutti gli strumenti di visualizzazione, i dispositivi di protezione di sicurezza e i dispositivi di controllo elettrico devono essere sensibili, precisi e affidabili.
Procedure di messa in servizio per pompe per liquidi criogenici
Processo di messa in servizio
>Misurare l'isolamento del motore: il valore deve essere superiore a 100 MΩ; in caso contrario, è necessario identificare e risolvere la causa.
> Aprire la tubazione davanti al filtro del gas di tenuta per soffiare la tubazione del gas di tenuta. La pressione in loco del gas di tenuta deve essere di 5-100 bar e il requisito del punto di rugiada è inferiore a -65 gradi. Regolare la pressione del manometro del gas di tenuta: la pressione di ingresso deve essere 0,2 bar superiore alla pressione di riferimento, la pressione di riferimento deve essere 0,2 bar superiore alla pressione di uscita e la pressione del gas di spurgo del corpo intermedio deve essere 0,2 bar.
>Chiudere le valvole di ingresso e di uscita della pompa, aprire la valvola di riscaldamento di ingresso e la valvola di sfiato di uscita per spurgare il corpo della pompa e le tubazioni di collegamento e misurare il punto di rugiada del gas scaricato dalla valvola di spurgo di uscita, che dovrebbe essere inferiore a -65 gradi. Il trattamento di deumidificazione della voluta della tubazione dovrebbe essere eseguito come richiesto dal processo.
>La rotazione manuale deve essere facile.
>Una volta che il punto di rugiada soddisfa i requisiti, chiudere la valvola di riscaldamento in ingresso, aprire la valvola di sfiato nel gruppo a tre valvole sulla tubazione del gas di riscaldamento, aprire la valvola di ingresso della pompa, le valvole di sfiato in ingresso e in uscita, la valvola di ritorno del corpo pompa e la valvola di sfiato del corpo pompa e iniziare a raffreddare la pompa.
>Quando le valvole di sfiato di ingresso e uscita della pompa scaricano liquido e il tempo supera le 4 ore, la rotazione manuale dovrebbe essere facile. Controllare se la direzione della pompa è corretta (vedere la freccia sul coperchio terminale del motore).
>Aprire completamente la valvola di ingresso e la valvola di ritorno della pompa, verificare nuovamente che le valvole di sfiato di ingresso e di uscita della pompa e la valvola di sfiato del corpo della pompa scarichino solo liquido, senza miscele gas-liquido.
>Allo stesso modo, la rotazione manuale dovrebbe risultare semplice in questa fase.
>Chiudere la valvola di sfiato in uscita dalla pompa, chiudere gradualmente la valvola di sfiato in ingresso dalla pompa e la valvola di sfiato del corpo pompa, avviare la pompa, accelerare gradualmente e chiudere la valvola di ritorno.
>Quando ci si avvicina al punto di funzionamento nominale della pompa, chiudere la valvola di spurgo di ingresso della pompa (la valvola di ingresso della pompa deve essere completamente aperta).
>Continuare ad aumentare la velocità e chiudere lentamente la valvola di ritorno della pompa (non chiudere completamente la valvola di ritorno della pompa). Finché la velocità della pompa, la pressione di uscita e la portata non raggiungono i valori appropriati, chiudere la valvola di sfiato del corpo pompa.
>Si consiglia di aprire la valvola di sfiato della pompa per 10 secondi o finché il liquido non fuoriesce ogni 4 ore quando la pompa non è isolata.
Precauzioni durante il funzionamento quotidiano
Raccomandazioni per la manutenzione
Se viene rilevata cavitazione, la pompa deve essere fermata e ispezionata, e riavviata dopo averla riscaldata e raffreddata. I segnali di cavitazione includono:
1. Fluttuazione della pressione di riferimento sul manometro del gas di tenuta della pompa.
2. Pressione di uscita instabile quando la velocità della pompa e le valvole della tubazione rimangono invariate.
3. Diminuzione continua della pressione differenziale tra ingresso e uscita quando la velocità della pompa non diminuisce.
4. Nessuna variazione nella pressione di uscita quando la velocità della pompa aumenta e la valvola di uscita rimane invariata.
5. La pressione differenziale non aumenta quando la velocità della pompa sale a 1000 giri/min durante l'avvio.
6. Si avverte uno stridio proveniente dal corpo della pompa o vibrazioni significative in loco.
7. Si consiglia di smontare e pulire il filtro di ingresso della pompa circa una settimana dopo la messa in funzione iniziale.
8. I cuscinetti del motore devono essere lubrificati regolarmente in base al modello del motore, con lo stesso tipo di lubrificante utilizzato; non è consentita la miscelazione di lubrificanti diversi.
9. La rotazione manuale deve essere eseguita prima di ogni avvio della pompa per garantire una rotazione regolare e senza inceppamenti.
10. Se la girante ruota e la pressione dietro la pompa è 0, o se la pompa viene riparata, è necessario riscaldare e spurgare il corpo della pompa e le tubazioni, e il punto di rugiada deve essere misurato al di sotto di -65 gradi prima dell'avvio.
Conclusione
Questo articolo riassume le esperienze relative alla progettazione, installazione, messa in servizio e funzionamento delle pompe per liquidi criogenici. Come team tecnico diAzienda: Zoiun Fluid & Gas Equipment Co., Ltd., ci impegniamo a fornire apparecchiature di pompaggio per liquidi criogenici efficienti e stabili per i nostri clienti e ad accumulare continuamente esperienza in applicazioni pratiche. Ci auguriamo che queste raccomandazioni possano aiutare il personale tecnico e ingegneristico a migliorare l'efficienza e la stabilità delle pompe per liquidi criogenici. La rigorosa aderenza ai dettagli tecnici e alle specifiche nell'ingegneria effettiva avrà un impatto significativo sul funzionamento e sulle prestazioni a lungo termine dell'apparecchiatura.
