ANSI-Kreiselpumpen erklärt: Standards, Auswahl und Wartung

Wenn eine Prozesspumpe an einer Säuretransferleitung ausfällt, endet der Produktionsausfall nicht mit dem Pumpenausfall. Es dauert jede Stunde, die damit verbracht wird, auf einen Ersatz zu warten, der dem ursprünglichen Fußabdruck entspricht. ANSI-Kreiselpumpen wurden entwickelt, um dieses Problem zu beseitigen. Da sie dem ANSI B73.1-Standard entsprechen, kann eine Pumpe eines Herstellers ohne Nacharbeit durch eine konforme Einheit eines anderen Herstellers auf derselben Grundplatte, mit denselben Rohrleitungen und Kupplungen ersetzt werden. Diese dimensionale Austauschbarkeit in Kombination mit dem Back-Pull-Out-Design ist der Grund, warum ANSI-Kreiselpumpen nach wie vor das Arbeitstier im chemischen und industriellen Prozessservice sind.

Was eine ANSI-Kreiselpumpe ausmacht

Der ANSI B73.1-Standard gilt für horizontale, endansaugende, einstufige, fliegende Kreiselpumpen, die in chemischen Prozessanwendungen eingesetzt werden. Die Norm spezifiziert nicht nur die hydraulische Leistung, sondern physikalische Abmessungen. Die Höhe der Wellenmittellinie, die Position der Bolzenlöcher, die Positionen der Saug- und Druckdüsen sowie die Kupplungsabmessungen sind alle definiert, sodass Pumpen derselben Größenklasse unabhängig vom Hersteller direkt austauschbar sind.

Diese Standardisierung schafft praktische Vorteile für Anlagenbetreiber. Der Lagerbestand kann reduziert werden, da eine einzelne Pumpe oder eine komplette Pumpe einer bestimmten Größe mehrere Installationen bedienen kann. Die Wartung wird schneller, da die Pumpe nicht vor Ort umgebaut werden muss. Durch die Funktion zum Herausziehen nach hinten kann das rotierende Element, einschließlich Laufrad und Gleitringdichtung, entfernt werden, während das Gehäuse mit der Rohrleitung verbunden bleibt. Eine Reparatur, die das Entleeren einer Leitung und das Trennen von Flanschen erfordern würde, kann stattdessen mit einer neuen oder umgebauten rotierenden Baugruppe innerhalb von Stunden abgeschlossen werden.

Die meisten ANSI-Pumpen sind mit einem einzigen geschlossenen Laufrad, einem Spiralgehäuse und einer Gleitringdichtungskammer ausgestattet, die der standardisierten Bauform entspricht. Die Flansche entsprechen in der Regel der ASME-Klasse 150 oder 300 und die Konstruktionsmaterialien reichen von Gusseisen über Edelstahl, Legierungen bis hin zu mit Kunststoff oder Elastomer ausgekleideten Versionen für besonders aggressive Chemikalien.

ANSI vs. API 610: Den Unterschied verstehen

Ingenieure vergleichen ANSI-Pumpen häufig mit API 610-Pumpen, wenn sie eine neue Installation planen. Die beiden Standards sind keine direkten Konkurrenten; Sie adressieren unterschiedliche Betriebsbereiche.

Eine ANSI-Pumpe ist normalerweise die richtige Wahl für Säuren, Ätzmittel, Lösungsmittel und Prozesswasser bei moderaten Drücken und Temperaturen, bei denen ein schneller Austausch und niedrigere Anschaffungskosten wichtiger sind als die ultimative Zuverlässigkeitsmarge. Eine API 610-Pumpe wird für den Kohlenwasserstoff- und Raffineriebetrieb bevorzugt, wo hohe Temperaturen, hoher Druck und die Folgen eines Lecks eine schwerere und teurere Maschine rechtfertigen.

Wenn die Anwendung zwischen den beiden liegt, wird die WMC OH2-Serie API 610 Standard-Chemiepumpen bieten die überhängende, mittig montierte Konfiguration mit der Dichtungskammer- und Lagergehäusetechnik an, die bei anspruchsvolleren Anwendungen zu finden ist. Die Anpassung der Pumpenklasse an die Prozessbedingungen statt den Kauf der schwersten verfügbaren Option hält sowohl die Zuverlässigkeit als auch die Kapitalkosten unter Kontrolle.

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Schlüsselkomponenten und wie sie sich auf die Leistung auswirken

Das Verständnis der Hauptkomponenten einer ANSI-Kreiselpumpe hilft sowohl bei der Auswahl als auch bei der Fehlerbehebung.

Das Gehäuse ist eine Spirale, ein spiralförmiger Durchgang, der die vom Laufrad erzeugte Geschwindigkeit in statischen Druck umwandelt. Das Gehäusematerial muss mit der Flüssigkeit kompatibel sein, da Korrosionszulässigkeit und Temperaturgrenzen am Gehäuse ebenso berücksichtigt werden wie am Laufrad. Für saubere Prozessflüssigkeiten ist das Laufrad normalerweise geschlossen; Für Flüssigkeiten mit Feststoffanteil oder für viskose Medien stehen offene oder halboffene Laufräder zur Verfügung.

Welle und Lagergehäuse bestimmen die mechanische Stabilität der Pumpe. Die Welle muss steif genug sein, um die Durchbiegung an den Dichtungsflächen zu begrenzen, da übermäßige Unrundheit die häufigste Ursache für Leckagen bei Gleitringdichtungen ist. Die Lager werden für eine Lebensdauer von mindestens L10 ausgewählt und das Gehäuse muss die Wärme im Dauerbetrieb ausreichend ableiten.

In der Dichtungskammer, manchmal auch Stopfbuchse genannt, tritt die rotierende Welle in das Gehäuse ein. ANSI B73.1 standardisiert die Grundabmessungen der Kammer, aber die Innengeometrie und die Anordnung der Spül- und Quenchanschlüsse beeinflussen, wie effektiv die Gleitringdichtung gekühlt und gereinigt wird. Für viele Anwendungen ist eine zylindrische Kammer mit einer einfachen Spülleitung ausreichend, während für aggressive oder polymerisierende Flüssigkeiten eine große oder konische Kammer mit einem speziellen Dichtungsunterstützungssystem spezifiziert ist.

Für einfache chemische Aufgaben ist die Prozesschemische Pumpen der Serie DCZ OH1 bieten eine horizontale Endansaugkonstruktion mit weit verbreiteten Materialoptionen und einer nach hinten herausziehbaren Baugruppe, so dass auf die Gleitringdichtung und das Laufrad zugegriffen werden kann, ohne dass die Rohrflansche brechen. Die vom Hersteller getroffenen Designentscheidungen und nicht nur die Maßnorm bestimmen, wie einfach die Pumpe über ihre gesamte Lebensdauer gewartet werden kann.

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So wählen Sie eine ANSI-Kreiselpumpe aus

Die Auswahl beginnt mit der hydraulischen Belastung. Definieren Sie zuerst die Durchflussrate und die gesamte dynamische Förderhöhe und bewerten Sie erst dann Materialien und Dichtung. Die wichtigsten hydraulischen Zahlen sind die Durchflussrate in Gallonen pro Minute oder Kubikmeter pro Stunde, die gesamte dynamische Förderhöhe in Fuß oder Metern und die verfügbare positive Nettosaughöhe oder NPSH.

Der erforderliche NPSH-Wert der Pumpe muss mit einem deutlichen Spielraum unter dem verfügbaren Wert liegen. Als Faustregel gilt ein Rand von mindestens 2 bis 3 Fuß, bei heißen Flüssigkeiten, großen Höhen und flüchtigen Flüssigkeiten ist jedoch mehr erforderlich. Wenn der Spielraum nicht ausreicht, kavitiert die Pumpe: Im Laufradauge bilden sich Blasen, die kollabieren, das Laufrad erodieren, die Lager vibrieren lassen und die Dichtung beschädigen. NPSH ist kein Wert, der nach der Bestellung neu berechnet werden muss; Es sollte die Pumpenauswahl steuern.

Die Materialauswahl richtet sich nach der chemischen Konzentration und Temperatur der Flüssigkeit. Für neutrales Wasser und milde Chemikalien sind Gehäuse aus Gusseisen oder Sphäroguss mit einem Laufrad aus Edelstahl üblich. Für korrosive Säuren und Chloride können CF8M-Edelstahl, Legierungen mit hohem Nickelgehalt oder eine PTFE-ausgekleidete Konstruktion erforderlich sein. Ein Lieferant sollte bestätigen, dass Gehäuse, Laufrad, Wellenhülse und Verschleißringe alle mit der Flüssigkeit bei der erforderlichen Temperatur kompatibel sind.

Die Siegelanordnung ist die letzte wichtige Entscheidung. Oft reicht eine einzelne Gleitringdichtung mit einfacher Spülung aus, für giftige, brennbare oder polymerisierende Medien sollten jedoch Doppeldichtungen mit Sperrflüssigkeit in Betracht gezogen werden. Wenn Leckagen vollständig vermieden werden müssen, ist eine dichtungslose Pumpe mit Magnetantrieb die Alternative, und viele Konstruktionen mit Magnetantrieb entsprechen derselben ANSI-Grenze.

Bei Anwendungen, die rund um die Uhr laufen, ändert der Arbeitszyklus die Anforderungen an Lager und Schmierung. Pumpen, die für den intermittierenden Chargenbetrieb geeignet sind, können im Dauerbetrieb zu heiß werden. Kontinuierliche Industriekreiselpumpen sind mit größeren Lagergehäusen und Schmierkapazitäten ausgestattet, die die Betriebstemperaturen über lange Zeiträume stabil halten. Diese Unterscheidung sollte vor dem Kauf vom Hersteller bestätigt werden.

Wo ANSI-Kreiselpumpen eingesetzt werden

ANSI-Kreiselpumpen kommen überall dort zum Einsatz, wo korrosive, gefährliche oder abrasive Chemikalien mit vorhersehbarer Zuverlässigkeit gefördert werden müssen. Die größte installierte Basis befindet sich in chemischen Verarbeitungsanlagen, wo die Pumpen Säuren, Laugen, Lösungsmittel, Monomere und Prozesszwischenprodukte fördern. Sie kommen gleichermaßen häufig in Wasser- und Abwasseraufbereitungssystemen vor, wo sie Gerinnungsmittel, Flockungsmittel, Chemikalien zur pH-Kontrolle und Transferdienste verarbeiten, sowie in Zellstoff- und Papierfabriken, wo Bleichchemikalien und Rückgewinnungsströme aggressiv sind.

Textilfärbereien verlassen sich auf ANSI-Pumpen, um einen Prozess zu bewältigen, der an einem einzigen Produktionstag von starken Säuren zu ätzenden Laugen wechselt, was sowohl die benetzten Materialien als auch die Dichtungskammer unter Druck setzt. In Öl- und Gasanlagen werden ANSI-Pumpen für die Injektion von Aminen, Glykolen und Chemikalien eingesetzt, während kritische Kohlenwasserstoffe im Allgemeinen unter die API-Spezifikationen fallen. Bergbaubetriebe verwenden ANSI-Pumpen für Flotationsreagenzien und Anlagenwasser, wodurch die korrosive Seite der Anlage von der stark verschleißenden Schlammhandhabungsseite getrennt bleibt.

In jeder dieser Branchen ist die Herausforderung dieselbe: Bestätigen Sie den Maßstandard, überprüfen Sie die benetzten Materialien und passen Sie den Dichtungsplan an den tatsächlichen Prozesszyklus an. Bei einer Installation, bei der die Pumpe als Teil des Prozesssystems und nicht als isolierte Maschine behandelt wird, treten in der Regel die wenigsten unerwarteten Ausfälle auf. Die Chemische Prozesspumpen der ICP OH1-Serie sind ein Beispiel für eine Linie im ANSI-Stil, die für die Materialauswahl und Dichtungskonfigurationen entwickelt wurde, die von Chemie- und Industrieanwendern häufig gefordert werden. Hinweise zu den prozessseitigen Faktoren finden Sie unter Auswahl der richtigen Industriepumpe für die chemische Verarbeitung .

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Inspektion und Wartung von ANSI-Pumpen

Wenn eine ANSI-Pumpe den Betrieb zur Inspektion verlässt, bestimmt die Qualität der Demontagedaten den Wert der Überholung. Erfassen Sie Vibrationspegel, Lagertemperaturen, Dichtungsleckraten sowie Saug- und Förderdrücke vor dem Abschalten. Diese Messwerte bilden die Basislinie, die Ihnen sagt, ob sich die Pumpe auf einen Fehlerzustand zubewegt oder normal läuft.

Sobald die Pumpe geöffnet ist, prüfen Sie das Laufrad auf Erosion und Korrosion, insbesondere an den Schaufelkanten und der Verschleißringoberfläche. Messen Sie das Spiel des Verschleißrings; Eine Überschreitung des Herstellergrenzwerts um mehr als 0,010 Zoll bei einer kleinen Pumpe oder um mehr als 0,010 Zoll bei einer größeren Pumpe verringert die Effizienz und erhöht die interne Leckage. Überprüfen Sie die Welle auf Unrundheit und auf Riefen unter der Dichtungshülse. Untersuchen Sie die Lager auf Abplatzungen, Brinellbildung oder Verfärbungen und stellen Sie sicher, dass die Dichtungsflächen flach und frei von thermischen Rissen sind.

Der Zusammenbau sollte ebenso diszipliniert erfolgen wie die Inspektion. Ziehen Sie die Gehäuseschrauben in der empfohlenen Reihenfolge an, überprüfen Sie die Kupplungsausrichtung entsprechend der Herstellertoleranz und drehen Sie die Welle von Hand, um sicherzustellen, dass das Laufrad nicht an den Verschleißringen reibt. Bei einer Back-Pull-Out-Pumpe muss das rotierende Element ohne Widerstand in das Gehäuse gleiten. Wenn es festklemmt, üben die Rohrleitungen eine Belastung auf das Gehäuse aus; Diese Belastung verkürzt die Lebensdauer des Lagers und führt dazu, dass die Dichtung innerhalb weniger Wochen undicht wird.

Der Erfolg von ANSI-Kreiselpumpen beruht auf einem einfachen Konstruktionsvorteil: standardisierte Abmessungen, vorhersehbare Ersatzteile und ein Design, das auf Wartung ausgelegt ist. Die praktische Botschaft für Käufer und Anlagenbetreiber ist gleichermaßen einfach. Beginnen Sie mit der hydraulischen Leistung und der NPSH-Marge, wählen Sie Materialien und Dichtungen entsprechend der tatsächlichen Flüssigkeitskonzentration und -temperatur aus und arbeiten Sie mit einem Hersteller zusammen, der die Einhaltung der Norm dokumentieren und die Pumpe nach der Installation unterstützen kann. Auf diese Weise ist eine ANSI-Kreiselpumpe eines der zuverlässigsten Ausrüstungsteile in einer Prozessanlage.