3.12.7. Hệ thống điều khiển thứ cấp (secondary control system)
Tổ hợp cơ cấu (bao gồm, ví dụ: hộp áp lực phụ, bộ phận làm kín cơ khí), trong trường hợp rò rỉ từ vỏ bảo vệ hoặc ống lót stato, giảm tối thiểu việc xả chất lỏng được bơm và điều khiển an toàn việc xả chất lỏng được bơm.
CHÚ THÍCH: Nó bao gồm các điều khoản chỉ rõ sự hư hỏng vỏ bảo vệ hoặc ống lót.
CHÚ DẪN
1. | Đầu thủy lực | 5. | Cụm stato |
2. | Ổ trục | 6. | Vỏ bảo vệ |
3. | Ống lót | 7. | Rô to |
4. | Hộp đầu cáp |
|
|
Hình 1 - Ví dụ về bơm có động cơ được bọc kín (CMP)
CHÚ DẪN
1. Đầu thủy lực | 6. Khớp nối |
2. Ổ trục | 7. Động cơ chính |
3. Vỏ | 8. Tấm đế |
4. Thân ổ trục | 9. Vỏ bảo vệ: vòng nam châm trong |
5. Ổ lăn | 10. Vòng nam châm ngoài |
Hình 2 - Ví dụ về bơm dẫn động bằng từ tính (MDP)
4. Thiết kế
4.1. Quy định chung
4.1.1. Đường đặc tính
Đường đặc tính phải cho biết phạm vi vận hành cho phép của bơm. Bơm phải có một đường đặc tính ổn định. Ngoài ra, đường đặc tính cho đường kính bánh công tác nhỏ nhất và lớn nhất cũng phải được chỉ rõ.
Dòng ổn định liên tục nhỏ nhất và lớn nhất tại đó bơm có thể vận hành không vượt quá giới hạn độ ồn, rung và nhiệt độ giới hạn trong tiêu chuẩn này phải được nhà sản xuất/nhà cung cấp quy định.
4.1.2. Cột áp hút thực (NPSH)
NPSH được yêu cầu (NPSHR) phải được dựa vào việc thử nghiệm nước lạnh như đã được xác định bằng việc thử nghiệm phù hợp với ISO 9906 trừ khi được thỏa thuận khác.
Nhà sản xuất/nhà cung cấp phải tạo sẵn một đường đặc tính điển hình như một hàm của dòng nước.
Đường đặc tính NPSHR phải được dựa vào sự sụt cột áp 3 % (NPSH3).
Hệ số hiệu chỉnh cho hydrocacbon không được áp dụng cho đường đặc tính NPSHR.
Bơm phải được lựa chọn sao cho NPSH tối thiểu có sẵn (NPSHA) trong việc lắp đặt vượt quá NPSHR của bơm ít nhất bởi hệ số an toàn quy định. Hệ số an toàn này phải không được nhỏ hơn 0,5 m, nhưng nhà sản xuất/nhà cung cấp có thể quy định hệ số cao hơn đáng kể dựa vào các yếu tố sau đây:
- Kích cỡ, loại, tốc độ đặc trưng, thiết kế và đặc tính hình học thủy lực bơm;
- Tốc độ vận hành hoặc vận tốc đầu vào;
- Chất lỏng và nhiệt độ được bơm;
- Sự chống ăn mòn tạo thành lỗ hổng của vật liệu kết cấu.
4.1.3. Lắp đặt ngoài trời
Bơm phải phù hợp với việc lắp đặt ngoài trời dưới điều kiện môi trường bình thường.
Quy định hoặc điều kiện môi trường không bình thường như nhiệt độ cao hoặc thấp, môi trường ăn mòn, bão cát, do vậy bơm được yêu cầu phù hợp phải do khách hàng quy định.
4.2. Các dẫn động chính
4.2.1. Quy định chung
Các yêu cầu dưới đây phải được xem xét khi xác định yêu cầu về công suất/tốc độ của bơm.
a) Việc ứng dụng và phương pháp vận hành bơm. Ví dụ, trong sự lắp đặt để vận hành song song, phạm vi tính năng có thể chỉ với một bơm đang vận hành, phải tính đến đặc tính hệ thống.
b) Vị trí của điểm vận hành trên đường đặc tính của bơm.
c) Dòng bôi trơn tuần hoàn cho các ổ trục và sự khử tổn thất nhiệt (đặc biệt đối với bơm có tốc độ dòng chảy thấp).
d) Đặc tính chất lỏng được bơm (độ nhớt, hàm lượng chất rắn, tỷ trọng).
e) Sự tổn thất công suất, bao gồm tổn thất trượt qua sự truyền động (chỉ với bơm dẫn động bằng nam châm).
f) Điều kiện khí quyển tại hiện trường lắp bơm.
g) Phương pháp khởi động bơm:
- Nếu bơm (ví dụ như bơm để dự phòng) được khởi động tự động khi đó phải chú ý xem bơm có thể khởi động ngược với van đóng hay không, hoặc xem bơm có thể khởi động ngược với van mở hay không hoặc đang bơm vào đường ống rỗng; nghĩa là vận hành trong hệ thống bơm tại đó áp lực bơm được cung cấp chỉ để cho tổn thất do ma sát đường ống.
h) Đối với việc bố trí tốc độ thay đổi, tốc độ tối thiểu liên tục phải được nhà sản xuất/nhà cung cấp chỉ rõ nhằm đảm bảo đúng tính năng làm mát và bôi trơn ổ trục.
Dẫn động chính đòi hỏi như bộ phận truyền động đối với bơm không có cụm làm kín nằm trong phạm vi tiêu chuẩn này phải có công suất định mức đầu ra ít nhất bằng với phần trăm công suất định mức đầu vào được cho trong Hình 3, giá trị này không bao giờ được nhỏ hơn 1 kW.
Ở những vị trí xảy ra điều đó, điều này sẽ dẫn đến sự quá kích cỡ không cần thiết của bộ phận truyền động, một sự đề xuất thay thế phải được khách hàng chấp nhận.
4.2.2. Bơm dẫn động bằng từ tính
Khi xác định sử dụng bộ phận dẫn động bằng nam châm vĩnh cửu, các yêu cầu dưới đây phải được xem xét cùng với các điểm a) đến h) của 4.2.1.
a) Bộ phận dẫn động bằng từ tính phải được lựa chọn trong phạm vi vận hành cho phép với đường kính bánh công tác đã được chọn tại nhiệt độ vận hành và chú ý đến đặc tính chất lỏng được bơm.
Nếu khối lượng riêng của chất lỏng vận hành bình thường nhỏ hơn 1 000 kg/m3 phải có sự thỏa thuận đặc biệt giữa nhà cung cấp/nhà sản xuất và khách hàng để thử nghiệm và làm sạch.
b) Nhiệt được sản sinh ra do sự tổn thất dòng điện xoáy, tổn thất công suất trong vỏ, tổn thất công suất trong ổ trục và tổn thất công suất do tuần hoàn chất lỏng phải được khử bỏ bằng chất lỏng được bơm hoặc bằng sự cấp chất lỏng làm mát ngoài.
c) Nhiệt độ vật liệu từ tính phải được duy trì tại giá trị danh định hoặc dưới giá trị danh định cho vật liệu được sử dụng. Vật liệu từ tính không được lệ thuộc vào tổn thất không thuận nghịch.
d) Tổn thất từ tính không thuận nghịch tại nhiệt độ vận hành của bộ phận dẫn động bằng từ tính phải được chú ý.
Tránh dùng chất lỏng chứa các hạt từ tính nếu các hạt như thế không thể được khử bỏ một cách hiệu quả.
Việc bố trí đặc biệt có thể được áp dụng để tránh sự hình thành đá trong các khe hở khí khi bơm chất lỏng lạnh.
Bộ phận dẫn động bằng từ tính phải được thiết kế sao cho việc khởi động phải không làm cho các cụm nam châm tách khớp.
4.2.3. Bơm có động cơ được bọc kín
Động cơ được bọc kín nhìn chung được làm mát bằng việc tuần hoàn chất lỏng được bơm hoặc bằng việc sử dụng chất lỏng làm mát để khử nhiệt sinh ra bởi ống lót bảo vệ, sự tổn thất dòng điện xoáy, sự tổn thất điện động cơ và tổn thất cơ khí. Nhiệt độ cuộn dây stato phải được duy trì tại giá trị đã được thiết lập hoặc dưới giá trị đã được thiết lập cho loại cách điện đã sử dụng.
Hình 3 - Công suất đầu ra của dẫn động chính, phần trăm công suất đầu vào của bơm tại điều kiện danh định
Khi phân loại động cơ được bọc kín, ngoài các điểm a) đến h) của 4.2.1 phải xem xét đến các điều kiện dưới đây:
- tổn thất công suất trong rô to được bọc kín;
- tổn thất công suất trong các ổ trục;
- tổn thất công suất do tuần hoàn chất lỏng;
- yêu cầu phòng chống nổ.
Nhà sản xuất/nhà cung cấp phải quy định yêu cầu làm mát ngoài khi được yêu cầu.
Các cụm máy dự phòng có thể yêu cầu sự bố trí đặc biệt để phun và / hoặc sấy nóng đặc biệt nhằm ngăn chặn sự đông cứng của các chất rắn, hoặc sự hình thành đá, hoặc sự hóa cứng, hoặc độ nhớt quá thấp của chất lỏng được bơm.
Chi tiết về sự bố trí này nên được thỏa thuận giữa khách hàng và nhà sản xuất/nhà cung cấp.
4.3. Tốc độ tới hạn, sự cân bằng và sự rung
4.3.1. Tốc độ tới hạn
Tốc độ tới hạn phải được tính toán với chất lỏng.
Với một số loại bơm (như: bơm trục thẳng đứng và bơm nhiều cấp trục ngang), tốc độ tới hạn thứ nhất có thể dưới tốc độ vận hành khi đã được thỏa thuận giữa khách hàng và nhà sản xuất/nhà cung cấp.
Phải đặc biệt chú ý đến tốc độ tới hạn khi bơm được truyền động tại tốc độ thay đổi.
4.3.2. Cân bằng và sự rung
4.3.2.1. Quy định chung
Tất cả các bộ phận quay chính phải được cân bằng.
4.3.2.2. Bơm trục ngang
Sự rung chưa được lọc phải không được vượt quá giới hạn khắc nghiệt rung như được cho trong Bảng 1 khi được đo trên thiết bị thử nghiệm của nhà sản xuất/nhà cung cấp. Các giá trị này được đo xuyên tâm tại hộp trục tại một điểm vận hành đơn tại tốc độ danh định (± 5 %) và dòng danh định (± 5 %) khi vận hành không có sự tạo thành khe nứt.
Nhà sản xuất/nhà cung cấp phải xác định cấp cân bằng được yêu cầu để đạt được mức rung có thể chấp nhận được trong giới hạn quy định trong tiêu chuẩn này.
CHÚ THÍCH: Yêu cầu này thông thường có thể đạt được bằng sự cân bằng phù hợp với cấp G6.3 của ISO 1940-1.
Bảng 1 - Giá trị rung chưa được lọc lớn nhất cho phép
Giá trị tính bằng milimét trên giây
Bố trí bơm | Loại bơm và tiêu chí | |
Bơm có động cơ được bọc kín | Bơm dẫn động bằng từ tính | |
Bơm có chiều cao đường trục đỡ cứng ≤ 225 mm | 2,3 | 3,0 |
Bơm có chiều cao đường trục đỡ cứng > 225 mm | 3,0 | 4,5 |
Bơm có giá đỡ mềm | 3,0 | 4,5 |
CHÚ THÍCH: Giá trị vận tốc rung được lọc cho tần suất quay và tần suất qua bánh công tác có thể được mong chờ thấp hơn giá trị được cho trong bảng này. | ||
4.3.2.3. Bơm trục đứng
Giá trị đọc sự rung phải được thực hiện ở bích trên cùng của bộ phận dẫn động lắp trên bơm trục đứng có khớp nối cứng và gần ổ trục bơm trên cùng trên bơm trục đứng có khớp nối mềm.
Giới hạn rung cho cả bơm có ổ lăn và ổ trục có ống lót không được vượt quá giới hạn khắc nghiệt rung như được cho trong Bảng 1 trong quá trình thử nghiệm ở phân xưởng tại tốc độ danh định (± 5 %) và dòng danh định (± 5 %) khi vận hành không có sự tạo thành khe nứt 1).
4.4. Các bộ phận chứa áp suất
4.4.1. Bộ phận chứa áp chính
Bộ phận chứa áp của chất lỏng được bơm phải bằng mọi biện pháp có thể chống lại được ứng suất thu được từ áp lực làm việc tối đa cho phép và bất kỳ hiệu ứng động lực vận hành nào. Các vật liệu được làm ướt phải tương thích với nhau và phải tương thích với chất lỏng được bơm, và phải được xác định kích thước để đưa đến một tuổi thọ làm việc thích hợp.
Có thể nhận thấy rằng một số phương pháp hiệu quả phù hợp với thiết kế của các bộ phận chứa áp. Các phương pháp này có thể dựa vào mã quốc gia đã được công nhận hoặc dựa vào các phương pháp khác đã được chứng minh. Để thỏa mãn tiêu chí chấp nhận được, mỗi phương pháp thiết kế phải:
- là một quy trình được viết ra;
- ghi nhận giới hạn ứng suất của vật liệu;
- được chứng minh bằng kinh nghiệm hoặc thực nghiệm.
4.4.2. Bộ phận chứa áp thứ cấp
Phải đặc biệt chú ý đến vị trí chứa áp có sự rò rỉ, bơm phải cung cấp một bộ phận chứa áp thứ cấp.
Bộ phận chứa áp thứ cấp phải được thiết kế để cho phép lắp một bộ cảm biến theo yêu cầu của khách hàng để cho biết sự thay đổi hiện trạng và hoặc để ngừng bơm, hoặc để cảnh báo rằng cần phải chú ý và chỉnh sửa. Bộ phận chứa áp thứ cấp này phải chịu được điều kiện này khi chất lỏng được bơm bị phơi sáng trong khoảng thời gian ít nhất 48 h. Bộ phận chứa áp thứ cấp này có thể dưới áp suất, nhiệt độ làm việc tối đa cho phép và bất kỳ hiệu ứng động lực nào từ sự vận hành.
4.4.3. Điều khiển thứ cấp
Ở nơi chất lỏng ít nguy hiểm, nhưng sự rò rỉ không điều khiển được là không thể chấp nhận được vì lý do môi trường hoặc lý do thuận tiện về con người, bơm phải được cung cấp một phương tiện đề điều khiển sự rò rỉ từ bộ phận chứa áp chính.
Việc điều khiển thứ cấp phải cung cấp một phương tiện an toàn để thu gom sự rò rỉ từ bộ phận chứa áp chính và phải cho phép khử bỏ an toàn sự rò rỉ. Nhà sản xuất/nhà cung cấp phải xác định áp suất làm việc tối đa cho phép và cung cấp đầu nối có thể xả 20 % tốc độ dòng chảy bơm mà không vượt quá áp lực này.
4.4.4. Áp suất - nhiệt độ danh định
Áp suất làm việc tối đa cho phép của bơm tại điều kiện vận hành khắc nghiệt nhất phải được xác định rõ bởi nhà sản xuất/nhà cung cấp. Trong bất kỳ trường hợp nào áp suất làm việc tối đa cho phép của bơm phải không được vượt quá áp suất danh định của bích.
Áp suất thiết kế cơ bản của bơm phải là áp suất theo áp kế nhỏ nhất là 16 bar tại nhiệt độ là 20oC khi yêu cầu về độ bền kéo của vật liệu cho phép.
Trong trường hợp độ bền vật liệu không cho phép áp suất thiết kế cơ bản là 16 bar tại nhiệt độ 20oC, hoặc ở những vị trí bơm được sử dụng tại nhiệt độ khác 20oC, áp suất danh định phải được điều chỉnh theo đặc tính ứng suất - nhiệt độ của vật liệu và phải được nhà sản xuất/nhà cung cấp quy định rõ.
Vỏ bảo vệ/ống lót phải có khả năng chịu được áp suất tuyệt đối là 0,1 bar và được thiết kế một áp suất theo áp kế là 16 bar tại nhiệt độ là 250oC trong trường hợp vật liệu bằng kim loại, và chịu được chân không tuyệt đối là 0,5 bar và được thiết kế một áp suất theo áp kế là 16 bar tại nhiệt độ là 20oC trong trường hợp vật liệu phi kim.
4.4.5. Chiều dày thành
4.4.5.1. Quy định chung
Các bộ phận chứa áp, gồm vỏ bảo vệ/ống lót, phải được xác định kích thước sao cho chúng có thể chịu được áp suất làm việc cho phép tại nhiệt độ làm việc mà không bị biến dạng bất kỳ sự giao thoa nào với sự vận hành an toàn của bơm. Áp suất thử phải không gây ra bất kỳ sự biến dạng dư nào phù hợp với 6.3.1.
Vỏ hộp cũng phải phù hợp về áp suất thử thủy tĩnh (xem 6.3.1) tại nhiệt độ môi trường.
Sự cho phép ăn mòn của các bộ phận chứa áp, không kể vỏ/ống lót, phải được thỏa thuận giữa khách hàng và nhà sản xuất/nhà cung cấp bằng việc xem xét tốc độ ăn mòn của chất lỏng và vật liệu liên quan.
4.4.5.2. Bơm dẫn động bằng từ tính
Vỏ bảo vệ phải được chế tạo từ vật liệu chống ăn mòn có chiều dầy không nhỏ hơn 1 mm, phải bao gồm cả sự cho phép tổn thất ăn mòn, như đã được khách hàng chấp thuận.
4.4.5.3. Bơm có động cơ được bọc kín
Độ dầy thành nhỏ nhất của ống lót phải là 0,3 mm và bằng vật liệu chống ăn mòn.
4.4.6. Vật liệu
Vật liệu được sử dụng cho các bộ phận chứa áp phải phụ thuộc vào chất lỏng được bơm và ứng dụng bơm (xem Điều 5).
4.4.7. Đặc điểm cơ học
4.4.7.1. Sự tháo dỡ
Bơm được tốt nhất là thiết kế trong kết cấu “rút ra phía sau” để cho phép tháo được bánh công tác, trục, cụm dẫn động từ và ổ trục mà không làm ảnh hưởng đến đầu nối vào và đầu nối ra của bích. Điều khoản phải được lập để có thể tách rời dễ dàng các bộ phận (ví dụ, kích kiểu vít).
4.4.7.2. Kích kiểu vít
Khi kích kiểu vít được cung cấp như là một phương tiện tách các bề mặt tiếp xúc, mặt đối tiếp phải được khoét rộng để nhận kích vít ở vị trí làm hư hỏng bề mặt có thể tạo ra một mối nối rò rỉ hoặc một sự lắp yếu. Không nên sử dụng vít có lỗ đặt chìa vặn, nếu có thể.
4.4.7.3. Vỏ làm nóng và vỏ làm mát
Vỏ để làm nóng và làm mát phải được cung cấp ở những vị trí được yêu cầu.
Vỏ làm nóng phải được thiết kế cho áp suất vận hành nhỏ nhất là 6 bar tại nhiệt độ (hơi) là 200oC hoặc 6 bar tại nhiệt độ (chất lỏng truyền nhiệt) là 350oC. Vỏ làm mát phải được thiết kế cho áp suất vận hành tối thiểu là 6 bar tại nhiệt độ 170oC.
Nhà sản xuất/nhà cung cấp phải quy định khi nào sự đốt nóng hoặc làm mát ngoài được yêu cầu. Phụ lục E cung cấp hệ thống điển hình.
4.4.7.4. Miếng đệm của bộ phận chứa áp
Tấm đệm của bộ phận chứa áp phải được thiết kế phù hợp với điều kiện làm việc cho phép và điều kiện thử thủy tĩnh. Chúng phải được giới hạn với bên khí quyển để ngăn chặn sự thổi.
4.4.7.5. Bắt bu lông ngoài
Bu lông hoặc vít cấy nối các bộ phận chứa áp, ví dụ: thân bơm và vỏ bơm có khớp từ hoặc động cơ được bọc kín phải có kích cỡ tối thiểu là 12 mm.
CHÚ THÍCH: Nếu vì không gian giới hạn, việc sử dụng bu lông hoặc vít cấy M 12 là không thực tế, có thể được phép sử dụng bu lông hoặc vít cấy nhỏ hơn.
Bu lông được lựa chọn (phân loại theo đặc tính) phải phù hợp với áp lực tối đa cho phép sử dụng quy trình làm kín khít thông thường. Nếu tại một số điểm cần phải sử dụng mối lắp xiết có chất lượng đặc biệt, mối lắp xiết có thể thay thế nhau cho các điểm khác phải có chất lượng tương tự.
4.4.7.6. Giá đỡ vỏ cho nhiệt độ cao
Với những ứng dụng của bơm dẫn động bằng từ tính khác kiểu kết cấu nối cứng có nhiệt độ làm việc trên 350oC, giá đỡ đường trục của thân bơm phải được cung cấp.
4.5. Nhánh, vòi phun và đầu nối đa dạng
4.5.1. Kích thước
Điều này liên quan đến đầu nối chất lỏng để bơm hoặc để vận hành hoặc để bảo dưỡng.
4.5.2. Các nhánh đầu vào và đầu ra
Nhánh đầu vào và đầu ra phải được bắt bích và trong trường hợp bơm ly tâm một tầng phải được thiết kế cho áp suất danh định tương tự, trừ khi nhà sản xuất/nhà cung cấp bơm khẳng định rằng điều này không được và nhấn mạnh yêu cầu giảm áp suất.
4.5.3. Thông hơi và xả
4.5.3.1. Cả một cụm bao gồm hộp, phần dẫn động và hệ thống đường ống được nhà sản xuất cung cấp phải tự thông hơi hoặc được trang bị các đầu nối thông hơi.
4.5.3.2. Toàn bộ vùng chứa chất lỏng được bơm bao gồm cả hệ thống đường ống được bên bán cung cấp phải có thể xả được.
Khách hàng phải thông báo khi yêu cầu bổ sung mối nối phun rửa tạo cho thiết bị được phun rửa trước khi tháo rời.
CHÚ THÍCH: Các đầu nối để thông hơi và để xả thường không được khoan lỗ.
Yêu cầu và/hoặc đơn đặt hàng nên nêu rõ các mối nối để thông hơi và để xả được yêu cầu phải khoan.
Với bơm nhiều tầng, cơ cấu xả nên được thỏa thuận giữa khách hàng và nhà sản xuất/nhà cung cấp .
4.5.4. Đầu nối áp kế
Mối nối áp kế tại các nhánh đầu vào và đầu ra phải có thể được cung cấp.
CHÚ THÍCH: Mối nối áp kế thường không được khoan lỗ.
Yêu cầu và/hoặc đơn đặt hàng nên quy định các đầu nối áp kế được yêu cầu phải khoan lỗ.
4.5.5. Tấm chắn
Vật liệu tấm chắn (nút, phôi, bích đặc, v.v...) phải phù hợp với chất lỏng được bơm. Phải chú ý đến khả năng phù hợp của sự kết hợp vật liệu để chống ăn mòn và giảm tối thiểu rủi ro mắc kẹt hoặc xây xát các ren vít.
4.5.6. Mối nối ống bổ sung
Toàn bộ mối nối ống bổ sung phải được chế tạo từ vật liệu thích hợp, kích cỡ, độ dày phù hợp với chế độ làm việc quy định.
Đường kính trong nhỏ nhất là 8 mm và độ dầy thành là 1 mm. Các đường kính và độ dầy thành lớn hơn thường được ưa thích hơn.
Hệ thống đường ống bổ sung phải được cung cấp các mối ghép tháo được để cho phép tháo dỡ một cách dễ dàng.
Loại mối nối phải được thỏa thuận giữa khách hàng và nhà sản xuất.
Với các mối nối ≥ DN 25, các mối nối được bắt bích phải được sử dụng và có công suất phù hợp với áp suất làm việc.
1) Đối với giới hạn chấp nhận tại hiện trường, xem ISO 10816-3.