DuPont Vespel CR 6100 SANTRİFÜJ POMPALARDA KULLANILAN SABİT AŞINMA PARÇALARI İÇİN UYGULAMA VE MONTAJ KILAVUZU

Transkript

1 DuPont Vespel CR 6100 SANTRİFÜJ POMPALARDA KULLANILAN SABİT AŞINMA PARÇALARI İÇİN UYGULAMA VE MONTAJ KILAVUZU

2 Akışkan proses endüstrisinde kompozit malzemelerin kullanımı; pompalarda vibrasyonu düşüren, mekanik salmastra ömrünü uzatan, iki bakım arasındaki süreyi uzatan, yatak sarma riskini ve bakım maliyetlerini azaltan, verimliliği arttıran etkileri bir arada toplamıştır. Amerikan Petrol Enstitüsü nün (API) en son yayımladığı, santrifüj pompa standartları versiyonu olan API 610, 10. baskısında (ISO standart 13709), yukarıda belirtilen faydalardan ayrıntılı biçimde bahsedilmiştir. Aşınma Ringlerinin Özellikleri Giriş CR 6100 DuPont Vespel grubunun bir ürünüdür. Yapı itibariyle kompozit malzeme olup karbon liflerinin Teflon floro-karbon reçine matriksi içinde tutulmasıyla üretilmiştir. (PFA/CF Güçlendirilmiş kompozit, kütlesel olarak %20 oranında, x-y düzleminde dağınık olarak yerleştirilmiş karbon lifler). Vespel CR yılından itibaren rafinerilerde, kimya sanayisinde, enerji santrallerinde ve diğer akışkan proses ünitelerinde yer alan binlerce pompada kullanılmıştır. Pompalarda, metal ve diğer kompozit malzemeden imal edilmiş aşınma ringleri yerine Vespel CR 6100 kullanılabildiği gibi, boğaz burçlarında ve şaft yataklamalarında, pompaların güvenilirliğini ve performansını arttırmak amacıyla kullanılmaktadır. Aşınma ringleri pompada yüksek ve alçak basınç bölümlerinde döner ve sabit parçalar arasında daha dar bir boşluk verilerek monte edilebilir. Geçmişte aşınma ringleri metalden imal edilmiştir, bu durum yağsız ve kuru çalışma ortamlarında pompanın yatak sarmasına, ani pompa hatalarına ve yüksek enerji kayıplarına neden olmaktaydı. Metal ringler kullanılırken döner ve sabit ekipman arasındaki boşluk arttırılarak aksaklıklar önlenmeye çalışılır, fakat bu sayede pompa verimi, emme şartları ve pompa vibrasyonu olumsuz etkilenir. Vespel CR 6100 malzemesi daha az boşluk verilerek monte edildiği için, pompa verimliliğini arttırırken aynı zamanda yatak sarma riskini ortadan kaldırır. ( Bakınız Şekil 1.) Vespel CR 6100 ürününün en önemli özelliklerinden biri de pompa yataklarındaki yatak sarma riskini azaltması ve pompa içindeki döner ve sabit ekipman arasıdaki boşluğu % 50 ve daha fazla oranda azaltabilmesidir. Şekil 1. Aşınma Ringlerinin Kullanım Yerleri Aşınma Ringi A Kesit Görüntüsü (A - BAKIŞI) 2 A Boğaz Burcu

3 Vespel CR-6100 Aşınma Ringlerinin İşletme ve Güvenlik Açısından Faydaları Dizayn Dışı Çalışma Koşullarının Etkileri CR 6100 aşınma ringlerinin birbirine DuPont Vespel temasından meydana gelecek hasar riskini azaltır. Aynı doğrultuda mekanik arızaları, dizayn dışı çalışma koşullarında oluşabilecek hataları ve kuru çalışma sırasında doğabilecek sorunları azaltır. Metal aşınma ringi kullanıldığı durumlarda, sürtünmeden dolayı aşırı ısınma meydana gelir, bu durum malzemenin aşırı ısınmasından (sürtünme kaynağı) dolayı yatak sarmasına yol açar. Bu durum kesinlikle büyük enerji kayıplarına ve tehlikeli durumlar oluşmasına sebep olur. Bu nedenle yüksek maliyet oluşturabilecek ekipman hasarları ve proses akışkanının istenmeyen şekilde atmosfere bırakılması gibi olumsuz sonuçlar meydana gelebilir. Vespel CR 6100 aşınma ringleri yatak sarmalarını minimize eder, pompalarda meydana gelen bozulma oranını düşürür ve pahalı döküm malzemelerin hasar görmesini büyük ölçüde engeller. Bu sayede yüksek bakım maliyetlerinden kaçınılmış olunur. Vespel CR 6100 aşınma ringleri aynı zamanda kuru çalışma ortamlarının oluşturacağı olumsuz etkileri minimize eder. Pompaların emme kayıplarında, dizayn dışı çalışma koşullarında, şaft hızının çok düşük olduğu durumlarda veya ilk çalıştırma anında yatak sarma olasılıklarını azaltır. Metal ringlerin kullanıldığı durumlarda ve yukarıda bahsedilen çalışma koşullarında aşırı ısınma, yatak sarma, servis dışı kalma gibi tamir ve bakım sonuçları doğurmaktadır. Hidrolik olarak dizayn dışı çalışma koşulları veya mekanik yanlışlıklar sonucunda şaftta esneme ve aşınma ringlerinin merkezden kaçık çalışması görülür, bunun sonucu olarak aşınma ringleri birbirine temas eder. Bu durumda pompanın yatak sarmasına ve pompanın servis dışı kalmasına neden olur. Vespel CR 6100 bu duruma mahal vermez ve bu çalışma koşulu altında pompa çalışmasını sürdürür. ( Bakınız Şekil 2.) Bakım Avantajları Pompa bakım personeli için Vespel CR 6100 ün montajı çok kolaydır, bu sayede bakım için ayrılan süre çok azdır. Bu durum pompanın çalışma süresini uzatır ve uzun zamanlı ekipman tamir işlemlerini kısaltır. Vespel CR 6100 parçaları çok çabuk işlenip kolay monte edildiği için bakım zamanı çok kısadır. Vespel CR mm den (1/8 ) maksimum 125,4 cm (10 ) et kalınlığına kadar işlenebilir, bu sayede bütün pompa modellerinde kullanılabilir. Vespel CR-6100 ün malzeme özelliklerinden dolayı standart tornada yüksek hızlarda ve pasolarda kolaylıkla işlenebilir. Diğer metal aşınma ringleri gibi ısıl işlem ve yüzey sertleştirmesi gerektirmez. Bunlara ek olarak Vespel CR 6100 evrensel kimyasal uygunluğuna sahiptir ve metal aşınma ring malzemelerinin kullanıldığı her yerde çalışabilir. Şekil 2. Dizayn dışı çalışma koşullarının sisteme etkisi B KESİT GÖRÜNTÜSÜ (B BAKIŞI) B 3

4 Santrifüj Pompa Aşınma Parçalarında Kullanılan DuPont Vespel CR 6100 Özellikleri Vespel CR 6100 birçok özelliği bir arada sunmaktadır. Düşük ısıl katsayısı, yüksek sıcaklıklara dayanımı, kimyasal uyumluluğu, rahat işlenebilme karakteristiği, yüksek mukavemeti, düşük sürtünme katsayısı ve yüksek PV ( basınç-hız ) kapasitesi sayesinde bir çok proses uygulamasında kullanılabilir. Düşük ısıl katsayısı, sürtünme katsayısı, aşınma oranı ve yüksek basınç hız kapasitesi sayesinde kuru çalışma ortamlarında çalışmasına olanak sağlar. Vespel CR-6100 ün kolay işlenebilirliği ve yüksek darbe mukavemeti sayesinde montaj ve çalışma esnasında oluşabilecek kırılma, aşırı kavitasyon, rulman ve yüksek vibrasyon hatalarının oluşma riskini büyük ölçüde düşürür. Çalışma Açıklığın Azaltılmasının Avantajları Yatak sarma riski azaltıldığında, aşınma ringi açıklığı azaltılabilir. Böylece aşınma ringi açıklığı azaltılması sonucunda pompanın güvenilirliği ve performansı artar. Tablo A da Vespel CR 6100 aşınma ringi açıklığı ile API standartlarındaki değerler karşılaştırılmıştır. Aşınma ring açıklığı azaltıldığında aşınma ringleri hidrodinamik rulman gibi çalışma özelliği gösterir buda rulman verimini arttırır. Bu olay Lomakin Etkisi olarak adlandırılır. Aşınma ringinde oluşan radyal kuvvet, diferansiyel basınç, hız, proses akışkanının özellikleri ve aşınma ringi açıklığı neticesinde oluşur. Böylelikle, aşınma ringi açıklığının azaltılması ile rotor üzerindeki hidrolik radyal kuvvetler artar. Birçok pompa tipinde, bu artan hidrolik kuvvetler, ortalama pompa vibrasyonunu, şaft eğikliğini önler ve pompa ömrünü uzatır. Açıklığın azalması ile pompanın re-sirkülasyon miktarı azalır ve birim güç başına düşen akış miktarı artar, bu sayede pompa verimi artmış olur. Büyük pompalarda veya çoklu uygulamalarda yıllık kazancın yadsınamayacak kadar çok olduğu görülmüştür. Diğer bir deyişle, açıklığın azaltılması mevcut ekipmanın üretim kapasitesini arttırır. Ek olarak, açıklığın azaltılması sonucunda çalışma koşullarının zor olduğu yerlerde; Gerekli Net Emme Basıncı (NPSHR) cm arasında azalır. Tablo A: Vespel CR 6100 çalışma açıklığının minimum API standartları ile karşılaştırılması. Yuva Çapı (in) Yuva Çapı (mm) Vespel CR-6100 Açıklığı API Minimum Açıklığı in (0.187 mm) in (0.381 mm) in (0.203 mm) in ( mm) in ( mm) in ( mm) in (0.254 mm) in ( mm) in ( mm) in (0.508 mm) 4

5 Uygulama Kılavuzu DuPont Vespel CR 6100 pompa aşınma ringi, boğaz ve şaft yataklama uygulamalarında kullanılır. Şekil 3. Malzeme imalat tipleri Çalışma Sınırları Vespel CR 6100 kriyojenik ortamlarda, 288 C (550 F) deki ortamlarda rahatlıkla çalışabilir. Vespel CR-6100 ün x-y düzlemindeki ısıl genleşmesi sayesinde çalışma sıcaklığının üstüne çıksa bile çalışmaya devam eder. (Şekil 3 te x-y ve z düzlemlerindeki dağılım gösterilmiştir.) Geçme toleransı ve bırakılacak eksenel boşlukların, sıcaklık etkisi düşünülerek hesaplanmasına dikkat edilmelidir. En iyi performans aşındırıcı olmayan durumlarda elde edilir. Vespel CR 6100 katı konsantrasyonun az olduğu kullanım yerlerinde kolaylıkla monte edilir, ancak performansın birçok değişkeni olduğundan dolayı sabit değildir, bu durumlar ön aşınmaya neden olabilir. Not: Bütün fiber destekler x-y düzleminde dağınık şekilde yerleştirilmiştir. Şekil 4. Vespel CR 6100 aşınma ringlerinin ve boğaz burçlarının bir radyal pompadaki montaj esasları gösterilmiştir. Boru içindeki düşük yoğunluktaki birikintiler ve bilinen kirlilikler ürün için problem oluşturmaz. Kullanıcılar bütün ayarlamalarını saha koşullarını göz önüne alarak yapmalıdırlar. Tablo B: Vespel CR-6100 ün kullanılabileceği pompa parçaları. Pompa Tipi Vespel CR-6100 Radyal ve dikey pompalar (API Pompaları) Sabit aşınma ringleri ve boğaz burçları Tek kademeli Sabit aşınma ringleri ve boğaz burçları Çoklu kademeli dikey Dikey Aşınma Ringleri Sabit aşınma ringleri, boğaz burçları, kademe arası yataklama ve basınç düşürme burçları Sabit aşınma ringleri, boğaz burçları, kademe arası yataklama ve basınç düşürme burçları Vespel CR 6100 santrifüj pompaların çoğu tipinde sabit aşınma ringi olarak kullanılmaktadır (Tablo B). Aşındırıcı olmayan ortamlarda çalışan pompalarda ve çalışma sıcaklığının 288 C den küçük olduğu çalışma koşullarında, Vespel CR 6100 aşınma ringlerinin çalışma boşluğu azaltılarak kullanılabilir, bu sayede pompanın güvenilirliği ve performansı arttırılır. Vespel CR 6100 aynı zamanda dizayn dışı kullanıma yatkın kullanım alanlarında kullanılabilir, bu sayede metal aşınma ringlerinden oluşacak yatak sarma problemi minimize edilir ve pompa aynı zamanda yağsız çalışma koşularında çalışmaya devam eder. Boğaz Yataklaması Mekanik salmastraları dış etmenlerden korumak için genellikle dışarıdan su verilmesi gerekir. Bu esnada dar bir çalışma boşluğuna sahip boğaz yataklaması kullanılır. Bu boşluk bir bariyer görevi yapar, bu bariyer sayesinde de akışkan sıvısından dış ortam uzak tutulmuş olur. Vespel CR 6100 boğaz burçları; yay takviyeli, dar aralıklı özel olarak imal edilmiş karbon burçların yerine kullanılabilir. Vespel CR 6100 malzemesi diğerlerine kıyasla maliyet bazında çok daha ekonomiktir. Montajı daha kolay ve özel imalat burçlara göre daha dayanıklı ve uzun ömürlüdür. Vespel CR-6100 un daha düşük çalışma boşluğunda çalışabilir olması sayesinde diğer yataklama tiplerine göre performansı daha fazladır. 5

6 Dikey Pompa Parçaları DuPont Vespel CR 6100 dikey pompaların şaft yataklamasında, aşınma ringlerinde, boğaz yataklamasında kullanılabilir.(şekil 5) Genellikle bu tip parçalar kauçuk, bronz, karbon veya diğer malzemelerden imal edilmektedir, bu tip malzemeler yerine Vespel CR 6100 kullanarak pompanızı daha verimli hale getirebilirsiniz. (Bazı dikey pompa uygulamalarında ek bir açıklık istenmektedir, montaj bölümündeki dikey pompa notlarına bakınız.) Şekil 5. Vespel CR-6100 in dikey pompalardaki kullanım yerleri 6

7 Montaj Kılavuzu Adım 2: Tablo 3 ten dönme açıklığını bulunuz. Ek A, Tablo 3; parça çapına bağlı olarak dönme açıklığını gösterir. Diğer ısıl genleşeme katsayısı yüksek olan malzemelerden farklı olarak Vespel CR 6100 çalışma boyunca maruz kaldığı bütün sıcaklıklarda, montaj sırasında verilen açıklık sabit kalmaktadır. Bunun nedeni sıcaklık arttıkça, malzeme içindeki stres alınmış olup, iç çap aynı oranda büyüyecektir. Sıcaklık doğrulaması sadece fan ve kovan farklı malzemeden olduğunda yapılmalıdır. (bu uygulama bütün aşınma ringi malzemeleri için geçerlidir.) Basitçe tanımlamak gerekirse ekipmanının iç çapı belirlenerek, tablodan Vespel CR 6100 için uygun açıklık değeri seçilmelidir. DuPont Vespel CR 6100 pompa parçaları kolayca işlenebilir ve monte edilebilir. Vespel CR 6100 işlendikten sonra veya direk olarak kullanılabilir. Vespel CR 6100 çok ince et kalınlığında dahi monte edilebilir (Ek A, Tablo 5), son kullanıcı sıklıkla Vespel CR 6100 ü mevcut metal aşınma ringinin içinde bir burç gibi kullanmayı, malzemenin en kolay kullanım yolu olarak düşünür. Vespel CR 6100 hem bir bilezikle hem de olduğu gibi kullanılabilme özelliğine sahiptir. Önemli olan doğru, düzgün, istenen açıklıkta ve istenen geçme toleransında monte edilebilmesidir. Adım 1: Tablo 1 ve Tablo 2 den uygun sıkı geçme toleranslarını bulunuz. Metallerin x-y eksenindeki (aşınma ringlerinin iç ve dış çapları boyunca) ısıl genleşme katsayıları Vespel CR-6100 den çok yüksektir, ortam sıcaklığındaki sıkı geçme değerleri ile pompa çalışma esnasındaki sıkı geçme değerleri farklı olacaktır. Seçim yaparken maksimum çalışma sıcaklığını ve maksimum parça çapını kullanınız. A. Ek A, Tablo 1; (Karbon Çelik): Vespel CR 6100 karbon çelik bir parçada uygulandığında ( veya ısıl genleşme katsayısı benzer bir malzemede ) uygulama sıcaklık aralıklarına ve çap aralıklarına göre sıkı geçme toleranslarını göstermektedir. Not: Eğer mümkünse sıkı geçme işleminden sonra Vespel CR 6100 malzemesinin iç çapının işlenmesi önerilir. Bu uygulama yüzey kalitesini ve oluşabilecek merkezden kaçıklığı önleyecektir. Dik Pompalar İle İlgili Not: Birçok çok kademeli dik pompada montaj, açıklık değeri Vespel CR 6100 için istenen minimum değerden daha fazla olan kılavuz geçmeler yardımı ile yapılır. Bu tip durumlarda yapılması gereken, bakım personelinin Vespel CR-6100 ü monte ederken şaft rulman açıklığını normal değerlerin üstünde tutması veya rotor kaçıklığını önlemek için bölümler arasındaki kılavuz geçmeleri sıkmaları gerekmektedir. Adım 3: Son Açıklığın Ayarlanması DuPont Vespel CR 6100 ün içinde eksenel karbon fiberler bulunmaktadır, bu özelliği sayesinde x-y düzleminde düşük ısıl genleşme katsayısına sahiptir. Z ekseninde, ısıl genleşme katsayısı fazladır (reçinede olduğu gibi). Bu özelliği sayesinde istenen açıklık değerinde montaj kolaylığı sağlamaktadır. Ek A, Tablo 4 te 550 F (288 C) a kadar olan uygulamalardaki birim eksenel uzunluktaki istenen açıklık değeri gösterilmektedir. B. Ek A, Tablo 2; (Paslanmaz Çelik): Vespel CR-6100 ün 300 serisi paslanmaz çelik bir malzemede uygulandığında (veya ısıl genleşme katsayısı benzer bir malzemede) uygulama sıcaklık aralıklarına ve çap aralıklarına göre sıkı geçme toleranslarını göstermektedir. Not: Genellikle et kalınlığının 0,250 inch (6,25 mm) ten küçük olduğu ringlerde, çaptaki azalma oranı ile sıkı geçme toleransı arasındaki oranı 1/1 dir. (örn.;sıkı geçme toleransı inch (0.381 mm) ise, iç çaptaki azalma da inch (0.381 mm) olacaktır. Şekilde pah kırma ve kılavuz yerleri gösterilmiştir. 7

8 Adım 4: Delik İçine Presleme DuPont Vespel CR 6100 Hidrolik veya mil pres kullanarak sıkı geçirilir. Sıkı geçme öncesinde metal deliğin bütün köşelerindeki keskin uçlarda pah kırılmalıdır. Aynı zamanda çoğu kullanıcı Vespel CR-6100 ü monte ederken geçme köşesinin 2 milimetreye kadar işlenmesi, pres ile kılavuz geçme montaj işlemini kolaylaştırdığını deneyimleri ile tespit etmiştir. Şekil 6. Diferansiyel Basıncın Tutma Eğilimi DB Adım 5: Sabitleme Bütün deneyimlerimizde gördüğümüz üzere uygun sıkı geçme toleransları ile monte edilen uygulamalarda, sıkı geçme sonrası Vespel CR 6100 aşınma ringleri, fazladan bir mekanik kilitlemeye ihtiyaç duymaz. Diferansiyel basıncın olduğu durumlarda (Şekil 6 da görüldüğü gibi) diferansiyel basınç Vespel CR 6100 aşınma ringini boğaza doğru bir kuvvetle sıkıştırmakta; fakat diferansiyel basıncın olmadığı durumlarda aşınma ringini tutmak için radyal pinler kullanılabilir. (Şekil 6, B) Tipik olarak tutucu içindeki kılavuz geçmenin minimum 0.06 inch (1,524 mm) kalınlıkta olması istenilmektedir, bu sayede aşınma ringinin tutucu içinde diferansiyel basınç etkisi ile sıkışmasını engeller. Tutucunun radyal kalınlığı minimum in (3.175 mm) olmalıdır. Diferansiyel basıncın fazla olduğu veya özellikli pompaların kullanıldığı yerlerde, montaj yapılmadan önce mühendislik çalışmaları yapılmalıdır. Daha fazla bilgi ve destek için lütfen bizimle irtibata geçiniz. A Diferansiyel Basınç B Diferansiyel Basınç Yok 8

9 Ek A Tablo 1A: Karbon Çelik Gövde/Kafa İngiliz Birimleri CTE = 6.5 x 10 6 in/in/f Montajda tavsiye edilen sıkı geçme değerleri. Yuva Çapı (in) Pompa Çalışma Sıcaklığı, F Ortam sıcaklığı Tablo 1B: Karbon Çelik Gövde/Kafa SI Birimleri CTE = 11.8 x 10 6 cm/cm/c m Montajda tavsiye edilen sıkı geçme değerleri. Yuva Çapı (mm) Pompa Çalışma Sıcaklığı, C Ortam sıcaklığı

10 Tablo 2A: 300 Serisi Paslanmaz Gövde/Kafa İngiliz Birimleri CTE = 9.60 x 10 6 in/in/f Montajda tavsiye edilen sıkı geçme değerleri. Yuva Çapı (in) Pompa Çalışma Sıcaklığı, F Ortam sıcaklığı Tablo 2B: 300 Serisi Paslanmaz Gövde/Kafa SI Birimleri CTE = 17.4 x 10 6 cm/cm/c Montajda tavsiye edilen sıkı geçme değerleri. Yuva Çapı (mm) Pompa Çalışma Sıcaklığı, C Ortam sıcaklığı

11 Tablo 3A: Tavsiye edilen çalışma açıklığı İngiliz Birimleri Yuva çapı (in) Çapsal Açıklık (in) Tablo 3B: Tavsiye edilen çalışma açıklığı SI Birimleri Yuva Çapı (mm) Çapsal Açıklık (mm) Tablo 4A: Eksenel Son Açıklık İngiliz Birimi Tablo 4B: Eksenel Son Açıklık SI Birimi Çalışma Sıcaklığı, F Birim eksenel uzunluk için,inch başına bırakılacak eksenel son açıklık Tablo 5A: Minimum Et Kalınlığı İngiliz Birimi Yuva çapı (in) Minimum Et Kalınlığı (in) > Çalışma Sıcaklığı, C Birim eksenel uzunluk için,mm. başına bırakılacak eksenel son açıklık Tablo 5B: Minimum Et Kalınlığı SI Birimi Yuva çapı (mm) Minimum Et Kalınlığı (mm) >

12 Phone: VESP (8377) Fax: Web: vespel.dupont.com The data listed here fall within the normal range of properties, but they should not be used to establish specification limits nor used alone as the basis of design. The DuPont Company assumes no obligations or liability for any advice furnished or for any results obtained with respect to this information. All such advice is given and accepted at the buyer s risk. The disclosure of information herein is not a license to operate under, or a recommendation to infringe, any patent of DuPont or others. Since DuPont cannot anticipate all variations in actual end-use conditions, DuPont makes no warranties and assumes no liability in connection with any use of this information. CAUTION: This product is not permitted to be sold for use in medical applications involving any implantation in the human body or where contact with internal body fluids or tissues will equal or exceed 24 hours. For applications involving contact of less than 24 hours, see DuPont Medical Caution Statement H or contact your DuPont sales representative. Copyright 2009 DuPont. The DuPont Oval Logo, DuPont, The miracles of science, Teflon, and Vespel trademarks or trademarks of E.I. du Pont de Nemours and Company or its affiliates. All rights reserved. are registered K (09/09) Printed in the U.S.A.