تکنولوژی جبران حرارتی تطبیقی ​​برای پمپ های گریز از مرکز چیست؟

فناوری جبران حرارتی تطبیقی ​​یک ویژگی حیاتی است که در پمپ‌های-گریز از مرکز فشار بالا-به خصوص پمپ‌های فشار بالا{2}در حرارت بالا-که در صنایع شیمیایی و پتروشیمی زغال‌سنگ استفاده می‌شود-برای رسیدگی به انبساط حرارتی ناهموار اجزای ناشی از درجه حرارت استفاده می‌شود. یک مثال ساختاری معمولی پمپ دو پوششی API 610 BB5 است. هدف اصلی این فناوری جذب فعال یا جبران تغییرات ابعادی ناشی از تفاوت‌های دما و حفظ فاصله‌های بحرانی پایدار (مانند فاصله‌های آب‌بندی و یاتاقان)، در نتیجه اطمینان از قابلیت اطمینان آب‌بندی و پایداری عملیاتی در شرایط دمایی شدید است.

• اصول فنی: چرا "انطباق پذیری" مورد نیاز است؟

تحت شرایط{0}دما و فشار بالا{1}در شرایط عملیاتی معمولی در صنایع شیمیایی زغال سنگ (مانند پمپ های گردش هیدروژناسیون برای مایع سازی مستقیم زغال سنگ، که در آن دمای متوسط می تواند به 455-482 درجه و فشار ورودی تا 21 مگاپاسکال برسد)، اجزای پمپ{5}}شامل درجات{5}متغییر{5}، از جمله گیره های فلزی، متغیرهای مختلف و فلزی انبساط حرارتی به دلیل تفاوت در مواد و دمای عملیاتی.

محدودیت های رویکردهای سنتی:در حالی که روش‌های مرسوم «گرم کردن پمپ» می‌توانند مشکل را کاهش دهند، اما اساساً به افزایش آهسته و یکنواخت دمای بدنه پمپ برای به حداقل رساندن استرس حرارتی متکی هستند. با این حال، تحت شرایط عملیاتی شدید شامل نوسانات سریع دما یا گرادیان های حرارتی مداوم، گرم شدن به تنهایی نمی تواند به طور کامل انبساط حرارتی ناهموار را که در طول عملیات دینامیکی رخ می دهد، از بین ببرد. این می تواند منجر به ناهماهنگی سطوح آب بندی، خرابی فاصله ها یا حتی تشنج روتور شود.
هسته راه حل تطبیقی:این فناوری از یک مکانیسم جبران حرارتی پویا یکپارچه برای تنظیم خودکار موقعیت‌ها یا فاصله‌های اجزای مربوطه به‌جای تکیه بر مداخله دستی یا سازه‌های ثابت، به‌طور خودکار-چه به صورت غیرفعال یا نیمه{1}}فعال-در پاسخ به تغییرات دما استفاده می‌کند. هدف این است که اطمینان حاصل شود که پمپ به طور خودکار فاصله های عملیاتی بهینه را در کل انتقال از حالت سرد به حالت گرم حفظ می کند.

• ویژگی های ساختاری و روش های اجرا

جبران حرارتی تطبیقی ​​یک جزء واحد نیست، بلکه یک استراتژی طراحی ساختاری سیستماتیک است که معمولاً جنبه های زیر را در بر می گیرد:

جزء جبران کننده هسته: جبران کننده حرارتی

این یک جزء کلیدی برای دستیابی به جبران تطبیقی ​​است. معمولاً بین پوشش پمپ و محفظه داخلی یا بین پوشش بیرونی و محفظه داخلی نصب می‌شود (اختراع چینی CN202203122U، ادعای 3، به صراحت پیکربندی را توصیف می‌کند که در آن یک جبران‌کننده حرارتی بین پوشش پمپ و پوشش داخلی قرار می‌گیرد). وظیفه اصلی آن جبران تفاوت در تغییر شکل محوری ناشی از تغییرات دما بین پوشش داخلی و خارجی یا بین اجزای مختلف است. یک مثال معمولی جبران‌کننده‌ای است که در پمپ‌های لوله‌ای{4}}چند مرحله‌ای استفاده می‌شود که دارای بدنه مخروطی بریده‌شده و فنرهای چندبرگی است که به صورت شعاعی از آن بدنه امتداد می‌یابند. هنگامی که دما تغییر می کند، تغییر شکل الاستیک فنرهای برگ، تغییرات طول محوری بین اجزای مجاور را جذب می کند، در نتیجه پیش بار مورد نیاز برای آب بندی بین مرحله ای حفظ می شود.

متغیر-شفت محرک با قطر

این یک طراحی تطبیقی ​​پیچیده است. با پیکربندی شفت محرک با قطر متغیر در امتداد محور طولی آن، طراحی درجات مختلف انبساط حرارتی تجربه شده در طول آن را متعادل کرده و جبران می‌کند. اصل اساسی این است که تغییر در قطر اینرسی حرارتی، سختی موضعی و حاشیه‌های فاصله نسبت به اجزای عایق حرارتی اطراف در مقاطع مختلف- را تغییر می‌دهد. به طور خاص، در دماهای بالا، قطر شفت به تدریج از انتهای گرم به سمت انتهای سرد افزایش می‌یابد، در نتیجه یک پروفایل فاصله ثابت‌تر بین شفت و اجزای ثابت اطراف (مانند آستین‌های عایق حرارتی یا حفره‌های آب‌بند) حفظ می‌شود.

اجزای جبران شناور و انعطاف پذیر

طرح‌های جبرانی خودتنظیم شونده به طور گسترده در مناطق حیاتی مانند یاتاقان‌ها و مهر و موم‌ها استفاده می‌شوند:

آستین/حلقه شناور:اینها اجزای شناور هستند-که دارای طرح‌های قطعه‌بندی شده یا ساختارهای پشتیبانی الاستیک هستند-که بین آستین و محور روتور یا بین صفحات رانش قرار دارند. آنها به جای اتکا به "انبساط یا انقباض خودکار" خود مواد بوش، انحرافات بعدی ناشی از نوسانات دما را از طریق انطباق ساختاری جبران می کنند. بوش های گلویی شناور با فاصله شعاعی کافی (مطابق با API 682) طراحی شده اند تا امکان شناور یا لغزش شعاعی را فراهم کنند، در حالی که آب بندی های شناور از ساختارهای قطعه بندی شده و لایه های میانی الاستیک برای کاهش تنش های انبساط حرارتی استفاده می کنند. این اجزا با جبران خودکار تغییرات ابعادی{6}}القای دما، استفاده از مواد با سختی بالا و مقاوم در برابر سایش (مانند کاربید سیلیکون و سرامیک) را در پمپ‌های با درجه حرارت بالا ممکن می‌سازند.

واشرهای جبران الاستیک:می‌توان از واشرهای فلزی پیچیده-مارپیچ فشاری{1} کنترل‌شده بین مجموعه کارتریج و محفظه پمپ استفاده کرد. در دماهای بالا، تراکم پذیری ذاتی این واشرها فضای لازم را برای انبساط حرارتی فراهم می کند و در نتیجه تنش های وارده بر اجزا را در حین انبساط کاهش می دهد.

هم{0}}طراحی جبران حرارتی و مدیریت حرارتی

جبران حرارتی تطبیقی ​​اغلب نیاز به هماهنگی با استراتژی های مدیریت حرارتی سیستم دارد:
عایق حرارتی و سرمایش:عایق های حرارتی یا حفره های عایق بین بدنه پمپ و محفظه آب بندی قرار می گیرند تا انتقال حرارت به قسمت های آب بندی و یاتاقان را به حداقل برسانند. به طور همزمان، سیال درون محفظه آب بندی به طور فعال از طریق گردش خون خنک می شود-با استفاده از حفره های خنک کننده یا مبدل های حرارتی لوله ای خارجی-برای دفع گرما.
سیستم گرمایش پمپ منحصر به فرد:مکمل مکانیسم جبران ساز، یک سیستم گرمایش پمپ با کنترل خودکار با نرخ گرمایش تنظیم شده است. از طریق کنترل برنامه ریزی شده، محیط داخل پمپ وارد شده و در یک مرحله به طور یکنواخت گرم می شود و در نتیجه تنش حرارتی در منبع آن کاهش می یابد.

فناوری جبران حرارتی تطبیقی ​​با یکپارچه‌سازی عناصر ساختاری اصلی-مانند جبران‌کننده‌های حرارتی، -شفت‌های قطر متغیر، و مجموعه‌های جبران شناور{2}}با اقدامات مدیریت حرارتی مانند عایق‌کاری حرارتی، خنک‌کننده، و روش‌های گرم کردن برنامه‌ریزی‌شده، راه‌حلی جامع را تشکیل می‌دهد. اساساً، رویکرد را از «مقاومت» در برابر انبساط حرارتی به «انطباق و هدایت» آن تغییر می‌دهد. این پمپ را قادر می‌سازد تا به‌طور خودکار فاصله‌های بحرانی پایدار را علی‌رغم نوسانات شدید دما حفظ کند، در نتیجه اطمینان آب‌بندی و پایداری عملیاتی طولانی‌مدت- را تضمین می‌کند. این فناوری یک عامل کلیدی برای تولید داخلی و کارکرد قابل اعتماد پمپ‌های-در دمای بالا-در بخش‌هایی مانند مواد شیمیایی زغال سنگ و پتروشیمی است.