Dagli acquari agli acidi, dalle ammine all'ammoniaca, dagli acceleratori di particelle atomiche allo xilene, le pompe di processo magnetiche possono essere trovate in condizioni estreme. Questo articolo esplora le caratteristiche di base delle pompe a trascinamento magnetico (in lega e non metalliche) e i relativi sistemi di accompagnamento.

Le pompe magnetiche si sono evolute in modo significativo dalle loro prime permutazioni negli acquari che proteggevano i costosi Centropyge resplendens (Resplendent Angelfish). Oggi, le pompe ad accoppiamento magnetico (azionamento magnetico) eccellono nel servizio con acidi come alternativa ai componenti metallici della tenuta meccanica che tendono a corrodersi. Gli azionamenti magnetici API sono ideali per i servizi di ammine e idrocarburi all'interno delle raffinerie e le pompe a trascinamento magnetico in lega per impieghi gravosi possono pompare in sicurezza ammoniaca liquida pericolosa. L'Atomic Particle Super Collider da 9 miliardi di dollari al CERN (Centre European Research Nuclear) di Ginevra, in Svizzera, contiene un tunnel criogenico che opera vicino allo zero assoluto a 2 Kelvin (-271,15 gradi C o -456 gradi F) che include pompe ad accoppiamento magnetico in lega raffinata .

Questi sono alcuni esempi all'interno del"Una lista"di tossine liquefatte. Praticamente tutte le sostanze chimiche tossiche presenti nell'elenco EPA delle sostanze chimiche regolamentate TRI (Toxic Release Inventory) possono essere pompate in modo sicuro a livelli di scarico zero con pompe ad accoppiamento magnetico in lega o non metalliche, a seconda dell'idoneità dei materiali della pompa bagnata.

Come dimostrano questi esempi, le pompe a trascinamento magnetico sono un tipo di pompa versatile. Sono dotati di innesti magnetici a zero emissioni, estremità idrauliche indipendenti e innesti magnetici separati vicino HP e coppia. I motori indipendenti delle pompe a trascinamento magnetico sono conformi ai requisiti dell'impianto.

Design e standard del Mag-Drive

Caratteristiche di progettazione ISO-2858

I design delle pompe di processo magnetiche seguono da vicino i parametri di progettazione ISO-2858. Il design ISO è essenzialmente una pompa DIN dotata di flange ANSI. I vantaggi tecnici delle pompe ISO includono giranti completamente chiuse che riducono i carichi di spinta assiale e forniscono giochi operativi sicuri anche in condizioni di temperatura estreme. La migliore stabilità idraulica con velocità inferiori per le pompe ISO rispetta il"5-7 Regola della velocità"(vale a dire, aspirazione a 5 fps e scarica a 7 fps), in particolare a 3.500 giri/min.

I valori NSS (Net Suction Specific Speed) inferiori soddisfano i requisiti per i processi critici e le raffinerie. Le tolleranze di progettazione per flusso, prevalenza, efficienza e dimensioni consentono l'intercambiabilità diretta tra i produttori ISO. L'ampia copertura idraulica ISO garantisce efficienze ottimali con numerose dimensioni intermedie della pompa, incluse giranti nominali da 5 pollici, 6 pollici e 8 pollici, anche nei modelli più grandi.

Standard API per pompe a pedale e linea centrale

L'API-610 10a edizione. la specifica consente design con piedini che forniscono intercambiabilità dimensionale al di sotto di 300 gradi F (150 gradi C). Le pompe montate sulla linea centrale sono consigliate per temperature più elevate nelle pompe centrifughe convenzionali a sbalzo. Tuttavia, l'eccentricità della tenuta meccanica non è un problema per le pompe a trascinamento magnetico. Le pompe a trasmissione magnetica ad accoppiamento stretto possono gestire fino a 500 gradi F, evitando problemi di allineamento del telaio di alimentazione e del giunto.

La specifica della pompa senza tenuta API-685 richiede il montaggio sulla linea centrale, ma era destinata a pressioni estremamente elevate e servizi pericolosi.

Le pompe di processo a turbina in lega monostadio e multistadio possono essere costruite secondo le specifiche API-610 10th Edition o API-685 per requisiti di bassa portata/alta prevalenza.

Specifiche Alloy Mag-Drive (centrifuga e turbina).

Applicazioni Mag-Drive in lega

Fonti di induzione del calore della pompa senza tenuta in lega

La tabella 1 specifica le fonti di induzione del calore della pompa per le pompe senza tenuta in lega. Le perdite di corrente parassita sia per la trasmissione magnetica in lega (involucri posteriori) che per le motopompe in scatola (gusci isolanti) si riducono del quadrato della velocità (ad esempio, le pompe a 1.750 giri/min hanno il 25 percento delle perdite generate a 3.500 giri/min). I controlli VFD possono offrire un rapido ROI solo per il risparmio energetico. Le perdite di corrente parassita sono lineari rispetto allo spessore che definisce la pressione, la temperatura, la corrosione e la resistenza alla rottura.

L'induzione del calore del motore inerente alle motopompe in scatola è costante indipendentemente dalla velocità, con calore residuo presente durante i cicli di spegnimento. Potrebbero essere necessari controlli ausiliari per"caldaie basse"vicino al punto di infiammabilità.

Mag Drive

Motore in scatola

1) Perdite da correnti parassite

Campo magnetico permanente

Campo elettromagnetico

2) Avvolgimenti statore motore

n/a, (motore esterno)

Statore motore TENV

3) Slittamento dell'armatura del motore

n/a, (motore esterno)

Rotore interno della pompa

4) Attrito della boccola interna

Trascurabile

Trascurabile

5) Ricircolo interno

Dipende dal dimensionamento della pompa

Dipende dal dimensionamento della pompa

Gamma di prestazioni per azionamenti magnetici centrifughi e turbine in lega

Gamma di prestazioni con azionamento magnetico centrifugo in lega

• Pompaggio a servizio continuo con portate da moderate ad elevate
• Adatto per liquidi estremamente pericolosi o tossici
• Portate da 8 a 4.000 gpm (da 2 a 1.000 m3/ora)
• Prevalenze fino a 1.173 m (3.850 piedi)
• Pressioni di sistema dal vuoto fino a 7.250 psig (500 bar)
• Temperatura da -150 gradi F/-100 gradi C a +650 gradi F/343 gradi C (840 gradi F con scambiatore di calore)

Gamma di prestazioni Mag-Drive per turbine in lega

Pompaggio a servizio continuo con portate da basse a moderate

• Adatto per alta pressione differenziale o di sistema
• Gestisce fino al 20% di gas trascinato e resiste al blocco del vapore
• Flussi fino a 45 gpm (10 m3/ora)
• Prevalenze fino a 990 m (3.250 piedi)
• Pressioni di sistema dal vuoto fino a 7.250 psig (500 bar)
• Temperatura da -150 gradi F/-100 gradi C a +650 gradi F/343 gradi C (840 gradi F con scambiatore di calore)

Requisiti di bassa portata per pompe centrifughe e a turbina

Induzione del calore a basso flusso e cavitazione ad alta prevalenza

Il calore per attrito di ricircolo del liquido di processo all'interno delle pompe centrifughe che operano al di sotto dei flussi minimi stabili non può essere evitato, indipendentemente dal bilanciamento della girante o dal design del guscio di contenimento. L'induzione di calore dal ricircolo interno può portare a cavitazione ad alta prevalenza dall'energia che viene impartita nel liquido. I materiali isolanti dell'involucro termoplastico o fluoroplastico hanno un basso tasso di conduttività termica.

Valori nominali di portata della pompa centrifuga

Le pompe centrifughe sono progettate per portate da moderate ad elevate con l'efficienza ottimale al BEP (Best Efficiency Point). La linea guida accettata per l'applicazione delle pompe centrifughe varia dal 10 percento a destra del BEP e dal 20 percento a sinistra. Questa linea guida viene utilizzata per garantire efficienze idrauliche ottimali e prevenire sia il runout che la cavitazione ad alta prevalenza.

Passa allo spegnimento e al controllo del flusso

Le pompe a turbina sono classificate per il servizio continuo in sistemi a bassa portata e alta prevalenza. Le variazioni delle altezze differenziali hanno un effetto minimo sulla portata della pompa della turbina a causa dell'elevato aumento fino all'arresto. Le caratteristiche dinamiche della pompa a turbina consentono la regolazione della valvola di controllo senza bypass. Si consigliano filtri di aspirazione per pompe a turbina (dimensione 100 mesh) se sono presenti particelle solide e per detriti di avviamento.

Specifiche dell'unità magnetica non metallica

Applicazioni tipiche per azionamenti magnetici non metallici

Le applicazioni tipiche per le pompe a trascinamento magnetico non metalliche includono tutti i prodotti chimici corrosivi monitorati da EPA, acidi corrosivi (HCL, H2SO4, HF, nitrico, fosforico, acetico, ecc.), sostanze caustiche (idrossido di sodio, idrossido di potassio, ecc.), cloro , ipoclorito di sodio, soluzioni alogene (cloro, fluoro, bromo, HCL caldo), liquidi ad alta purezza e liquidi preziosi.

Fluoroplastici e termoplastici

I tassi di permeazione dei materiali non metallici (fluoroplastici e termoplastici) dipendono dal grado, dallo spessore e dalla densità del materiale della pompa, dalla concentrazione e dalla temperatura del liquido di processo e dalla pressione del sistema. Le pompe a trascinamento magnetico dotate di rivestimenti in fluoroplastica offrono un'ampia resistenza chimica, ma i rivestimenti con uno spessore compreso tra 0,100 e 0,125 pollici richiedono ispezioni di manutenzione a seguito di alterazioni del sistema, cavitazione, solidi trascinati o"calamita caduta"da un cedimento interno del cuscinetto.

Le caratteristiche meccaniche dei materiali delle pompe non metalliche sono compromesse dalle temperature estreme (ad es. resistenza alla trazione con temperature elevate, infragilimento con temperature basse, ecc.).

Curve di resistenza alla trazione

Termoplastici estrusi lavorati

Le pompe a trascinamento magnetico sono disponibili in materiali termoplastici estrusi lavorati con maggiore densità per resistere alla permeazione o alla perforazione a causa di spessori delle pareti dell'involucro più elevati. Tuttavia, le tubazioni in acciaio legato o rivestito devono essere adeguatamente supportate e possono essere necessarie connessioni di tubi flessibili in caso di cicli o variazioni di temperatura estreme.

Termoplastici stampati

I componenti termoplastici stampati, in particolare il PP composito rinforzato con vetro, possono essere attaccati e permeati da molti prodotti chimici corrosivi (ad es. sostanze caustiche, cloruri, fluoruri, bromuri, ecc.) a causa dell'incisione e dell'assorbimento delle fibre di vetro, che portano alla permeazione. Gli involucri termoplastici stampati con porte filettate NPT non hanno la durezza necessaria per garantire una tenuta stagna.

Disturbi e monitoraggio del sistema

Run-out o cavitazione ad alta prevalenza

Le pompe a trascinamento magnetico devono essere fornite con linee guida di portata minima e massima che indichino i limiti operativi continui sicuri della pompa entro i parametri del sistema. Ad esempio, una prevalenza insufficiente è una fonte primaria di guasti alle pompe centrifughe a causa delle condizioni di run-out e dei requisiti di picco di NPSH. La cavitazione ad alta prevalenza può verificarsi quando si opera al di sotto di portate minime stabili.

Funzionamento a secco

Le pompe più piccole possono essere dotate di cuscinetti in carbonio che forniscono lubrificazione intrinseca per resistere al funzionamento a secco intermittente. Il carbonio non è pratico per le pompe di processo ad alta capacità a causa dei carichi sui cuscinetti. I rivestimenti diamantati per il carburo di silicio possono fornire una protezione limitata finché il rivestimento superficiale non è usurato. Il monitoraggio del flusso o della potenza è la migliore protezione contro il funzionamento a secco.

Testa morta

A seconda dei sistemi di circolazione interna dei cuscinetti, può essere accettabile un effetto deadhead intermittente. I limiti operativi consigliati devono essere specificati dal produttore in base alla stabilità dei liquidi di processo.

Consegna dei solidi

Le pompe di processo Mag-drive progettate con circolazione del cuscinetto a livello del prodotto possono essere dotate di vari piani di lavaggio API per la gestione del particolato solido. È richiesta una considerazione speciale per la natura dei solidi (ad es. percentuale, durezza, dimensione, ferroso, legante o non legante, ecc.). In genere si raccomanda un adeguato lavaggio o filtraggio del sistema di tubazioni di processo, prima dell'avvio.

Sistemi di monitoraggio

I monitor di potenza lineare sono un mezzo efficace e non invasivo di protezione della pompa con la capacità unica di rilevare la cavitazione. La misurazione del flusso può essere preferita nei processi con viscosità, pesi specifici e temperature variabili. Le sonde di temperatura per le pompe in lega offrono protezione contro le porte di lubrificazione ostruite o l'interferenza dei componenti rotanti. Le sonde di rilevamento del liquido e la tenuta sugli alloggiamenti dell'adattatore offrono un contenimento secondario.

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