Procesní jednostupňová čerpadla NEA−NET Čerpadla NEA a NET jsou určena k čerpání ropných produktů v petrochemickém průmyslu, kde jsou významným článkem v celém složitém a náročném technologickém zařízení. Těžké provozní podmínky kladou na procesní čerpadla vysoké nároky konstrukční i materiálové z hlediska spolehlivosti pro− vozu v procesu výroby uhlovodíků, jakož i z hlediska odolnosti proti korozivním účinkům. Čerpadla NEA a NET vyhovují konstrukčním řešením co nejlépe těmto náročným požadavkům. Uplatňují se nejen v rafinériích k čerpání těžkých i lehkých složek uhlovodíků (petrolej, oleje, benzíny, topné oleje, propan, butan, čpavek atd.), ale i v horkých chemických provozech k čerpání celé řady chemických kapalin.
Použití Čerpadla NEA: na kapaliny do teploty 180 °C s hustotou 680 až 1200 kg.m−3. Pro hustoty vyšší než 1200 kg.m−3 a nižší než 680 kg.m−3 je nutné použití čerpadel dohodnout s výrobcem. Čerpadla NET: na kapaliny do teploty 450 °C a s hustotou 480 až 1200 kg.m−3.
Konstrukce Čerpadla obou řad − NEA a NET − jsou horizontální, jednostup− ňová, spirálního typu, jejichž hydraulická část je dělená kolmo k hlavní vodorovné ose a utěsněná plochým těsněním. Čerpadla řady NEA jsou typická axiálním sacím hrdlem a použi− tím na kapaliny do teploty 180 °C. Čerpadla řady NET mají naproti tomu sací hrdlo uspořádáno radiálně a směřující stejně jako hrdlo výtlačné směrem nahoru, takže tvoří nátokovou spirálu. Použití těchto čerpadel je na ka− paliny do teploty až 450 °C. Pro konstrukční shodnost obou řad čerpadel v ostatních de− tailech je další pojednání společné. Rotor čerpadla, tvořený hřídelem, oběžným kolem se zajišťovací maticí, ochranným pouzdrem hřídele a odstřikovacími kotouči, je pečlivě vyvážen. Vícekanálové oběžné kolo je uzavřené kon− strukce opatřené na obou stranách vyměnitelnými těsnicími kruhy, které tvoří se statorovými těsnicími kruhy v tělese čerpa− dla hydraulickou těsnicí spáru. Vhodně volenými průměry těsnicích kruhů a dále odlehčovací− mi otvory v oběžném kole je podstatně vyrovnána axiální síla rotoru a zároveň je tlakově odlehčena ucpávka, která je zatížena pouze nátokovým tlakem ze sací strany čerpadla. Ložiska. Hřídel čerpadla je uložen ve valivých ložiskách, umís− těných v odnímatelném ložiskovém tělese, které je soustředně umístěno na vlastní hydraulickou část a opřeno patkou. Ložis− ka jsou mazána olejem, který může být podle provozních pod− mínek chlazen vodou, proudící chladicími komorami kolem lo− žiskového prostoru. Dvojice ložisek s kosoúhlým stykem zajiš− ťuje rotor axiálně v obou směrech. Patky. Čerpadlo je upevněno na podstavcích patkami ve výši horizontální osy z důvodů dilatačních. Proti vychýlení z osy ve vodorovném směru je čerpadlo ve spodní části tělesa vedeno perem.
Materiál Vlastní hydraulická část čerpadel je provedena v různých mate− riálových variantách, jejichž přehled podávají pod zkratkovým označením LC, OC, UC, YC a ZC přehledové tabulky č. 1 a 2. Uvedená materiálová označení vyjadřují: LC − litinové provedení na bázi jemnozrnné šedé litiny OC − ocelolitinové provedení na bázi uhlíkové lité oceli UC − legované provedení na bázi chromové korozivzdorné oceli 12−14 YC − legované provedení na bázi chromniklové austenitické oceli 18/8 ZC − legované provedení na bázi chromniklomolybdenové oceli 18/9/2 Ložiskové těleso je ve všech případech z kvalitní šedé litiny.
Základová deska Čerpadla NEA a NET mohou mít dvojí úpravu základové desky: a) buď společnou základovou desku pro čerpadlo i elektro− motor. Tento způsob úpravy je standardní; b) nebo samostatnou základovou desku pod vlastní čerpadlo, přičemž elektromotor je umístěn na tzv. křížových saních. Křížové saně jsou přestavitelné tak, že poskytují možnost výměny různých druhů elektromotorů s rozdílnými rozměry upevňovacích patek v určitém rozsahu, aniž by musel být měněn základ elektromotoru. Nepřichází−li v úvahu záměna elektromotoru, je možné místo křížových saní použít pod− ložky elektromotoru, které se zalévají přímo do základu. Tyto způsoby rozdělených základových podložek čerpacího agre− gátu se dodávají jen na zvláštní požadavek. Základové desky jsou spádované do okrajové drážky, která je ukončena závitovým otvorem pro možnost napojení svodného potrubí do odpadu.
Trubkování Čerpadla NEA a NET se dodávají s úplným trubkováním v rozsa− hu čerpadla včetně uzávěrných a regulačních orgánů v jednotli− vých funkčních okruzích. Trubkování je zakončeno na přívodech a odvodech hlavními přípojkami, tvořenými šroubeními k připojení na systém chladi− cí vody, případně ucpávkové kapaliny.
Pohon Čerpadla NEA a NET mají zásadně pohon přímý. Přenos krouticí− cho momentu od poháněcího motoru je poddajnou spojkou s mezikusem. Spojkový mezikus umožňuje rychlou demontáž a výměnu roto− ru čerpadla, aniž je potřeba odpojení sacího a výtlačného potru− bí, jakož i hnacího motoru. Vyjmutí mezikusu, který je vložen mezi příruby obou polovin poddajné spojky, se uvolní dostateč− ný prostor v axiálním směru pro vysunutí úplného rotoru s lo− žiskovým a ucpávkovým tělesem jako jednoho celku z tělesa čerpadla (viz obr.).
Procesní jednostupňová čerpadla NEA−NET Informativní řez čerpadlem NEA
102
161
400.1 522 400.2 461
524 360.2 320.1 330
508
320.2
E1
D
529
923.2 502.1
360.3 507.2 U
M
210 922 C E
BA 1
A
500
502.2
230
102 161 210 230 320.1 320.2 330 360.1 360.2 360.3 400.2 412.1 412.2 400.1
Těleso čerpadla Ucpávkové těleso Hřídel Oběžné kolo Ložiska zadní Ložisko přední Ložiskové těleso Víko ucpávkového tělesa Víko zadních ložisek Víko předního ložiska „ON“ Těsnění pouzdra ucpávky Těsnění víka ucpávkového tělesa Těsnění víka ucpávkového tělesa Těsnění tělesa čerpadla
502.3 412.1 360.1 412.2 433 507.1 923.1
433 461 500 502.1 502.2 502.3 507.1 507.2 508 522 524 529 639 922
Mechanická ucpávka Měkká ucpávka Mazací kroužek Těsnicí kruh oběžného kola Těsnicí kruh přední Těsnicí kruh zadní Odstřikovací kroužek závitový Odstřikovací kroužek přední „ON“ Odstřikovací kroužek vnitřní „2“ Škrticí pouzdro ucpávky Pouzdro ucpávky Mazací pouzdro Olejoznak Matice oběžného kola
923.1 923.2 A A1 B C D E E1 M U
639
Matice zadních ložisek Matice předního ložiska Přívod chlazení ložisek Odpad z chlazení ložisek Odpad z proplachu ucpávkové příruby Přívod proplachování mechanické ucpávky Přívod proplachování měkké ucpávky Přívod chlazení ucpávky Odpad z chlazení ucpávky − pod osou standardní provedení s mechanickou ucpávkou − nad osou provedení s měkkou ucpávkou
Procesní jednostupňová čerpadla NEA−NET Informativní řez čerpadlem NET
400.1 522 400.2 461
524 360.2 320.1 330
508
320.2
E1
D
529
161
923.2 360.3 507.2
102 U
502.1 M
210 922 C E
BA 1
A
500
502.2
230
102 161 210 230 320.1 320.2 330 360.1 360.2 360.3 400.1 400.2 412.1 412.2
Těleso čerpadla Ucpávkové těleso Hřídel Oběžné kolo Ložiska zadní Ložisko přední Ložiskové těleso Víko ucpávkového tělesa Víko zadních ložisek Víko předního ložiska „ON“ Těsnění tělesa čerpadla Těsnění pouzdra ucpávky Těsnění víka ucpávkového tělesa Těsnění víka ucpávkového tělesa
502.3 412.1 360.1 412.2 433
433 461 500 502.1 502.2 502.3 507.1 507.2 508 522 524 529 639 922
Mechanická ucpávka Měkká ucpávka Mazací kroužek Těsnicí kruh oběžného kola Těsnicí kruh přední Těsnicí kruh zadní Odstřikovací kroužek závitový Odstřikovací kroužek přední „ON“ Odstřikovací kroužek vnitřní „2“ Škrticí pouzdro ucpávky Pouzdro ucpávky Mazací pouzdro Olejoznak Matice oběžného kola
923.1 923.2 A A1 B C D E E1 M U
507.1 923.1
639
Matice zadních ložisek Matice předního ložiska Přívod chlazení ložisek Odpad z chlazení ložisek Odpad z proplachu ucpávkové příruby Přívod proplachování mechanické ucpávky Přívod proplachování měkké ucpávky Přívod chlazení ucpávky Odpad z chlazení ucpávky − pod osou standardní provedení s mechanickou ucpávkou − nad osou provedení s měkkou ucpávkou
Procesní jednostupňová čerpadla NEA−NET Přehled typů a technických údajů čerpadel NEA Typ ãerpadla
32-NEA-158-6
DN hrdel (mm) sací
v˘tl.
40
32
40-NEA-180-10
50
40
50-NEA-200-12
65
50
65-NEA-180-15
80
65
70-NEA-230-14
80
65
80-NEA-205-18
100
80
80-NEA-265-16
100
80
100-NEA-230-20
150
100
100-NEA-305-16
150
100
150-NEA-400-30
200
150
200-NEA-485-25
250
200
Materiál. provedení LC OC ZC LC OC UC YC ZC LC OC LC OC LC OC LC OC LC OC YC ZC LC OC UC LC OC UC YC ZC LC OC UC LC OC ZC
Max. pfiípustn˘ tlak ve vstupním prÛfiezu ãerpadla pro n = 2900 min-1 (MPa) 1,5
Max. pfiípustn˘ tlak ve v˘stupním prÛfiezu ãerpadla (MPa) 1,75
2,2
2,5
1,4
1,75
2,1
2,5
1,3 2,1 1,4 2,1 1,2 2,0 1,4 2,1 1,0
1,75 2,5 1,75 2,5 1,75 2,5 1,75 2,5 1,75
1,8
2,5
1,2
1,75
2,0
2,5
0,9
1,75
1,6
2,5
1,0*)
1,75
1,6*)
2,5
1,0*)
1,75
1,6*)
2,5
Hmotnost informativní (kg)
Hustota kapaliny (kg.m-3)
280
350
420 460 520 560 600 ÷ 1200 630
710
780
1180 1350
*) Uvedený max. přípustný tlak ve vstupním průřezu čerpadla je pro otáčky n = 1450 min−1. Hmotnost stanovena pro čerpadlo s úplnou spojkou s mezikusem a se základovou deskou, společnou pro čerpadlo a elektromotor (avšak bez elektromotoru, který může být značně rozdílný).
Procesní jednostupňová čerpadla NEA−NET Přehled typů a technických údajů čerpadel NET
Typ ãerpadla
DN hrdel (mm)
Materiál. provedení
Max. pfiípustn˘ tlak ve vstupním prÛfiezu ãerpadla pro n = 2900 min-1 (MPa)
Max. pfiípustn˘ tlak ve v˘stupním prÛfiezu ãerpadla (MPa)
Hmotnost informativní
Hustota kapaliny
pfii teplotû kapaliny
pfii teplotû kapaliny
(kg)
(kg.m-3)
do 200 °C
do 300 °C
nad 300 °C
do 200 °C
do 300 °C
nad 300 °C
sací
v˘tl.
40-NET-180-10
65
40
370
50-NET-200-12
80
50
440
60-NET-180-15
100
65
480
70-NET-230-14
100
65
80-NET-205-18
100
80
590
80-NET-265-16
100
80
660
100-NET-230-20
150
100
750
100-NET-305-16
150
100
OC UC
3,2
2,5
2,4
1,7
1,7
1,0
4,0
3,2
2,5
550
480 ÷ 1200
820
Hmotnost stanovena pro čerpadlo s úplnou spojkou s mezikusem a se základovou deskou, společnou pro čerpadlo a elektromotor (avšak bez elektromotoru, který může být značně rozdílný).
SPOJKOVÝ MEZIKUS
Procesní jednostupňová čerpadla NEA−NET Informativní celková pracovní oblast čerpadel NEA do 180 °C
Y [J.kg−1] 2000
100−NEA−305
1000 900 800 700 600
n = 2 900
80−NEA−265 n = 2 900
200−NEA−485
500
50−NEA−200
n=2900
n = 2 900
400
n=1450
70−NEA−230 100−NEA−230 n = 2 900
40−NEA−180 n=2900
80−NEA−205
300
n = 2 900
150−NEA−400 n=1450
65−NEA−180
32−NEA−158
n=2900
n=2900
80−NEA−265 n=1450
100−NEA−305 n=1450
70−NEA−230 n=1450
50−NEA−200
n=1450
100 90 80 70 60
100−NEA−230
40−NEA−180
n=1450
n=1450
32−NEA−158 n=1450
50 40
0,3
0,4
0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1
2
3
4
5
6 7 8 9 10
20
30
40
50 60 70 80 90100
200 Q [l.s −1]
V diagramu uvedená čerpadla 40−NEA−180 a 70−NEA−230 pro otáčky n = 1450 min−1 nejsou od roku 1989 dodávána.
Procesní jednostupňová čerpadla NEA−NET Informativní celková pracovní oblast čerpadel NET do 450 °C
Y [J.kg−1] 2000
100−NET−305
1000 900 800 700 600
n=2900
80−NET−265 n=2900
70−NET−230
500
50−NET−200
n=2900
100−NET−230
n=2900
400
n=2900
40−NET−180 300
50−NET−200
n=2900
n=1450
65−NET−180 n=2900
80−NET−265 70−NET−230
n=1450
n=1450
50−NET−200 n=1450
100 90 80 70 60
100−NET−230 n=1450
40−NET−180 n=1450
50 40
0,3
0,4
0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1
2
3
4
5
6 7 8 9 10
20
30
40
50 60 70 80 90100
200 Q [l.s −1]
Procesní jednostupňová čerpadla NEA−NET Rozměry čerpadel NEA f 5 m
b
D1
3 4 1 2
3
4
5
1
2 5
500
R
h
H
D
c
a
100
=
B
=
=
F
~L
=
~M
Typ ãerpadla
Základní deska
a
b
c
f
h
m
D
D1
B
F*)
H
L
M
32-NEA-158-6
93966
105
568
155
92
220
160
40
32
630
650
475
1600
900
40-NEA-180-10
93966 93977
109
565
170
101
220
160
50
40
630 1000
650
490
1600 2000
900
50-NEA-200-12
93966
126
665
200
124
270
200
65
50
630
650
620
1600
900
65-NEA-180-15
93977
120
567
200
120
220
160
80
65
1000
650
570
2000
900
70-NEA-230-14
93977
150
655
225
135
270
200
80
65
1000
650
645
2000
900
80-NEA-205-18
93967
140
662
225
140
270
200
100
90
1400
780
645
2300
1030
80-NEA-265-16 100-NEA-230-20 100-NEA-305-16 150-NEA-400-30 200-NEA-485-25*)
95316 93967 95316 93967 95316 93967 93977 94637
175
656
260
155
315
200
100
80
200
658
250
160
315
200
150
100
174
727
300
200
335
250
150
100
220
725
370
260
400
200
200
150
254
815
400
364
455
200
250
200
1000 1400 1000 1400 1000 1400
2000 2300 2000 2300 2000 2300
780
725
780
715
780
785
1400
950
920
2500
1250
1740
1205/ 755
1015
2900
1600
R
1030 1030 1030
*) Rozměr F u čerpadla typu 200−NEA−485−25 je uveden ve dvou hodnotách proto, že část základové desky pod motorem je zúžena a tudíž roztečná šířka základových šroubů je zde menší (755). Rozměry jsou v milimetrech. Neuváděné rozměry jsou proměnlivé, ovlivněné typem a velikostí elektromotoru. Rozměr R je rovněž diferentní v téže závislosti. Rozměry základu jsou informativní a rozumějí se ve vztahu k příslušné standardní základové desce, jak je uvedena v tabulce u jednotlivých typů čerpadel jako nejčastěji používaná. Některé typy čerpadel mají i dvě standardní základové desky vzhledem k širšímu výběrovému rozsahu motorů. Příruby: připojovací rozměry přírub obou hrdel čerpadla jsou podle ČSN 13 1212.4 pro PN 25, s těsnicí drážkou pro pero podle ČSN 13 1061, mimo vnějšího průměru a tloušťky přírub. VNĚJŠÍ PŘÍPOJKY A JEJICH VÝZNAM
Centrální přípojka přívodu chladicí vody, tvořená jednotně fitinkovým šroubením G 3/ 4”. Centrální přípojka odvodu chladicí vody, tvořená jednotně fitinkovým šroubením G 1 1/4”. Přívod proplachovací (uzávěrné) kapaliny do ucpávky z případného zvláštního zdroje. Přípojku tvoří jednotně šroubení vel. 20 podle ČSN 13 7780. Odvod proplachovací (uzávěrné) kapaliny z ucpávky v případě jejího použití ze zvláštního zdroje. Přípojku tvoří jednotně šroubení vel. 25 podle ČSN 13 7780. Odvod odpadních kapalin z okrajového žlábku základové desky. Přípojku tvoří vnitřní závitová díra G 1”.
Procesní jednostupňová čerpadla NEA−NET Rozměry čerpadel NET f
e a
5 m
b
D1
D 6
3
4
5
1
2 R
5
500
3 4 1 2
h
H
c
5
=
100
B
=
=
~L
Typ ãerpadla 40-NET-180-10
Základní deska 93966 93977
=
F ~M
a
b
c
e
f
h
m
70
565
170
60
101
220
160 200
D
D1
B
65
40
630 1000
F
H
L
M
650
490
1600 2000
900
50-NET-200-12
93977
80
665
200
60
124
270
200
80
50
1000
650
620
2000
900
65-NET-180-15
93977
90
567
200
100
120
220
160
100
65
1000
650
570
2000
900
70-NET-230-14
93977
90
655
225
80
135
270
200
100
65
1000
650
645
2000
900
80-NET-205-18
93967
105
662
225
90
140
270
200
100
80
1400
780
645
2300 1030
80-NET-265-16
95316 93967
100
656
260
85
150
315
200
100
80
1000 1400
780
725
2000 1030 2300
100-NET-230-20
95316
120
658
250
100
160
315
200
150
100
1000
780
715
2000 1030
100-NET-305-16
93967
130
727
300
100
200
335
250
150
100
1400
780
785
2300 1030
R
Rozměry jsou v milimetrech. Neuváděné rozměry jsou proměnlivé, ovlivněné typem a velikostí elektromotoru. Rozměr R je rovněž diferentní v téže závislosti. Rozměry základu jsou informativní a rozumějí se ve vztahu k příslušné standardní základové desce, jak je uvedena v tabulce u jednotlivých typů čerpadel jako nejčastěji používaná. Některé typy čerpadel mají i dvě standardní základové desky vzhledem k širšímu výběrovému rozsahu motorů. Příruby: připojovací rozměry přírub obou hrdel čerpadla jsou podle ČSN 13 1213.4 pro PN 40, s těsnicí drážkou pro pero podle ČSN 13 1061, mimo vnějšího průměru a tloušťky přírub. VNĚJŠÍ PŘÍPOJKY A JEJICH VÝZNAM
Centrální přípojka přívodu chladicí vody, tvořená jednotně fitinkovým šroubením G 3/ 4”. Centrální přípojka odvodu chladicí vody, tvořená jednotně fitinkovým šroubením G 1 1/4”. Přívod proplachovací (uzávěrné) kapaliny do ucpávky z případného zvláštního zdroje. Přípojku tvoří jednotně šroubení vel. 20 podle ČSN 13 7780. Odvod proplachovací (uzávěrné) kapaliny z ucpávky v případě jejího použití ze zvláštního zdroje. Přípojku tvoří jednotně šroubení vel. 25 podle ČSN 13 7780. Odvod odpadních kapalin z okrajového žlábku základové desky. Přípojku tvoří jednotně vnitřní závitová díra G 1”. Přívod eventuální nízkotlaké páry pro speciální mechanickou ucpávku Sigma−CRANE se sedlem „L“ pro kapaliny nad 230 °C. Přípojku tvoří kruhová příruba s připojovacím vnitřním závitem G 1”.
Procesní jednostupňová čerpadla NEA−NET
Hřídelová ucpávka u čerpadel NEA a NET je pečlivě provedena k dosažení nejlepšího těsnicího účinku. Může být buď s měk− kým provazcovým těsněním, anebo mechanická, která je u pro− cesních čerpadel v moderních petrochemických provozech běž− ným standardem.
Mechanická ucpávka je osvědčeného typu CRANE a může být podle provozních podmínek jednoduchá, pro dopravovaná mé− dia do cca 230 °C s proplachováním vlastní čerpanou kapalinou odebíranou z výtlačného prostoru (viz obr. 1), dále jednoduchá s dutým sedlem „L“ pro čerpaná média nad cca 230 °C bez cirkulace z výtlaku (viz obr. 2), anebo dvojitá se samostatným proplachováním a utěsněním cizí kapalinou (viz obr. 3).
Při obou druzích ucpávky má ucpávkový prostor vnější průto− kové vodní chlazení. Tlakové zatížení ucpávky je díky axiálnímu vyrovnání oběžného kola sníženo přibližně na hodnotu nátoko− vého tlaku do čerpadla, což je zvlášť výhodné pro ucpávku měk− kou s provazcovým těsněním. Při použití mechanické ucpávky je tlakové zatížení o něco vyšší, způsobené vlivem tlaku propla− chovací kapaliny.
Variant mechanické ucpávky je více, neboť také druhy a fyzikál− ně technické vlastnosti čerpaných kapalin, jakož i celkové pro− vozní podmínky jsou různorodé a vyžadují v mnoha případech jinou úpravu či kombinaci ucpávky. Vhodný typ a úprava me− chanické ucpávky čerpadla se u těchto náročných čerpacích procesů řeší individuálně z hlediska optimální výhodnosti, spo− lehlivosti a bezpečnosti provozu.
Ucpávka
Příklady mechanické ucpávky Obr. 1. Jednoduchá mechanická ucpávka 109B/Y odlehčená, s cirkulací čerpané kapaliny z výtlaku, představující zákldní provedení mechanické ucpávky pro čisté kapaliny a normální pracovní podmínky, kdy kapalina je svojí teplotou a tlakem v ucpávkovém prostoru 250°C a více pod bodem varu. Tlakové zatížení mechanické ucpávky se přibližně rovná hodnotě sacího tlaku + 1/3 měrné energie čerpadla, násobené hustotou čerpané kapaliny. Obr. 2. Jednoduchá mechanická ucpávka 109B/L odlehčená, bez cirkulace z výtlaku, avšak se zavedením nízkotlaké páry jak dosedla pro odvod tepla z těsnicích ploch, tak i pod sedlo proti tvoření pevných látek a zakoksování, jako napříilad voskového uhlíku u některých uhlovodíků. Používá se na horké kapaliny nad 230 °C. Tlakové zatížení mechanické ucpávky se rovná hodnotě sacího tlaku. Obr. 3. Dvojitá mechanická ucpávka 109/W+190B/Y s cirkulací tlakové proplachovací kapaliny ze zvláštního zdroje, používaná na částečně znečiš− těné kapaliny, na kapaliny se špatnými mazacími vlastnostmi, nebo které nesmějí unikat do atmosféry, případně při použití u vakuových destilací v rafinériích. Tlak proplachovací kapaliny musí být vždy vyšší o 0,2 − 0,4 MPa než je tlak na sání čerpadla.
2
1
3
