화학 공정 펌프를 선택하기 전에 무엇을 알아야 합니까?

화학 공정 펌프란 무엇이며 특별한 고려가 필요한 이유는 무엇입니까?

에이 화학 공정 펌프 화학 제조, 석유화학 정제, 제약 생산, 수처리 및 관련 공정 산업에서 부식성, 독성, 마모성, 가연성 또는 기타 위험한 유체를 처리하도록 특별히 설계된 산업용 펌프입니다. 표준 워터 펌프 또는 일반 유틸리티 펌프와 달리 화학 공정 펌프는 처음부터 공격적인 매체의 파괴적인 영향을 견디면서 확장된 서비스 간격 동안 안정적이고 누출 없는 작동을 유지하도록 설계되었습니다. 화학 공정 환경에서 펌프 고장의 결과는 비용이 많이 드는 생산 중단 시간부터 치명적인 안전 사고까지 다양합니다. 이것이 바로 펌프 선택, 재료 사양 및 밀봉 배열이 일반 산업 응용 분야보다 훨씬 더 엄격하게 처리되는 이유입니다.

화학 공정 펌프의 설계 철학은 봉쇄, 내구성 및 유지 관리성이라는 세 가지 우선 순위에 중점을 두고 있습니다. 봉쇄란 장애 조건 및 밀봉 실패를 포함한 모든 작동 조건에서 공정 유체가 환경이나 인력에 도달하는 것을 방지하는 것을 의미합니다. 내구성이란 몇 달이 아닌 몇 년 단위로 측정된 서비스 수명 동안 마모, 부식 및 열 응력에 저항하는 재료와 유압 설계를 선택하는 것을 의미합니다. 유지 관리성이란 최소한의 분해로 마모 부품을 신속하게 교체할 수 있도록 펌프를 설계하여 평균 수리 시간을 줄이고 공장에서 예비 부품 재고를 효율적으로 관리할 수 있도록 하는 것을 의미합니다. 화학 서비스용 장비를 지정하기 전에 다양한 펌프 설계에서 이러한 우선순위가 어떻게 처리되는지 이해하는 것이 필수적입니다.

어떤 유형의 화학 공정 펌프를 사용할 수 있으며 각각 언제 사용됩니까?

화학 공정 펌프는 각각 특정 유체 특성, 유량 요구 사항 및 압력 조건에 적합한 몇 가지 기본 작동 원리로 제공됩니다. 적용 분야에 잘못된 펌프 유형을 선택하면 재료가 얼마나 잘 지정되었는지에 관계없이 효율성이 떨어지고 조기 마모가 발생하며 유지 관리가 자주 개입됩니다.

원심 공정 펌프

원심 펌프는 화학 공정 플랜트에서 가장 널리 사용되는 유형으로, 정유소, 화학 단지 및 제약 시설의 모든 펌프 설치의 대부분을 차지합니다. 회전하는 임펠러를 통해 유체에 에너지를 전달하고 유체가 볼류트 또는 디퓨저 케이싱을 통과할 때 운동 에너지를 압력으로 변환합니다. 원심 펌프는 저점도 유체, 고유량 및 중간에서 높은 수두가 필요한 응용 분야에 가장 적합합니다. 일부 구성에서는 자체 프라이밍이 가능하고 가변 속도 드라이브를 통해 쉽게 제어할 수 있으며 임펠러 트리밍을 통해 광범위한 유압 성능을 제공합니다. ANSI B73.1 및 ISO 2858은 화학 원심 펌프의 주요 치수 표준으로 제조업체 간의 호환성을 보장하고 유지 관리 및 예비 부품 관리를 단순화합니다.

용적식 펌프

공정 유체가 점성이 있고 전단에 민감하며 정밀한 계량이 필요하거나 낮은 유량으로 매우 높은 압력으로 펌핑해야 하는 경우 용적식 펌프가 적절한 선택이 됩니다. 기어 펌프, 로브 펌프, 프로그레시브 캐비티 펌프, 다이어프램 펌프 및 피스톤 펌프가 모두 이 범주에 속합니다. 원심 펌프와 달리 정변위 펌프는 시스템 배압에 관계없이 회전 또는 행정당 고정된 용량을 제공하므로 정량 적용 분야와 원심 임펠러가 효과적으로 처리할 수 없는 수지, 폴리머, 슬러리 및 페이스트와 같은 유체에 이상적입니다. 용적형 펌프의 유량은 토출 밸브를 조절하는 대신 속도나 행정 길이를 조정하여 제어됩니다. 이렇게 하면 과도한 압력이 형성되고 장비가 손상될 수 있습니다.

자기 구동 및 캔형 모터 펌프

독성이 높거나 발암성이 있거나 초순수 유체를 취급할 때와 같이 누출이 전혀 없는 것이 절대적 요구 사항인 경우 자기 결합 씰리스 펌프 또는 캔 모터 펌프는 기계적 샤프트 씰을 완전히 제거합니다. 자기 구동 펌프에서 임펠러는 회전 샤프트가 펌프 케이스를 관통하지 않고 격납 쉘을 통해 토크를 전달하는 자기 커플링을 통해 구동 모터에 연결됩니다. 캔형 모터 펌프는 모터 고정자와 펌프 케이싱을 단일 밀봉 장치에 통합하고 공정 유체가 모터 베어링을 윤활하게 합니다. 두 설계 모두 본질적으로 누출 방지 기능이 있으며 제약 API 생산, 염소 처리, 불화수소산 서비스 및 공정 유체의 미량 방출조차 허용되지 않는 기타 응용 분야에 널리 지정됩니다.

화학 공정 펌프 구성에 어떤 재료가 사용됩니까?

재료 선택은 화학 공정 펌프 사양에서 기술적으로 가장 까다로운 측면입니다. 펌프 케이싱, 임펠러, 샤프트 및 밀봉 구성 요소는 모두 작동 온도에서 적절한 기계적 강도를 유지하면서 공정 유체에 의해 나타나는 특정 부식성 및 침식성 공격 메커니즘을 견뎌야 합니다. 다음 표에는 가장 일반적인 건축 자재와 일반적인 화학 서비스 응용 분야가 요약되어 있습니다.

재료 선택은 1차 공정 유체뿐만 아니라 세척제, 멸균 매체, 미량 오염 물질 및 펌프 수명 동안 펌프가 직면할 수 있는 모든 장애 조건도 고려해야 합니다. 정상적인 작동 조건에서는 잘 작동하지만 부식성 청소 주기 동안 빠르게 부식되는 펌프는 조기에 작동하지 않습니다. 펌프 제조업체와 전문 부식 공학 참고자료의 부식 데이터 테이블을 참조하고 가능한 경우 실제 공정 유체에서 쿠폰 테스트를 통해 검증하면 재료 선택 결정에 대한 최고의 신뢰도를 얻을 수 있습니다.

기계적 밀봉은 화학 공정 펌프에서 어떻게 작동하며 왜 중요한가요?

메카니컬 씰은 기존의 씰링된 화학 공정 펌프에서 유지 관리가 가장 많이 필요하고 고장이 발생하기 쉬운 구성 요소입니다. 이는 공정 유체가 펌프 케이싱에서 나오는 회전 샤프트를 따라 빠져나가는 것을 방지하여 샤프트가 자유롭게 회전할 수 있도록 하면서 봉쇄를 유지합니다. 메카니컬 씰은 두 개의 정밀하게 겹쳐진 씰 면으로 구성됩니다. 하나는 샤프트와 함께 회전하고 다른 하나는 씰 하우징에 고정되어 있으며 스프링 힘과 유체 압력에 의해 접촉되어 있습니다. 면 사이의 얇은 유체 필름은 윤활과 냉각을 제공하고, 탄성 보조 씰은 씰 구성 요소 자체 주변의 누출을 방지합니다.

단일 대 이중 기계적 밀봉

에이 single mechanical seal is the simplest and most economical arrangement, appropriate for fluids that are not highly toxic, do not polymerize or crystallize on the seal faces, and can tolerate a minimal controlled leakage to atmosphere. Double mechanical seals consist of two seal sets arranged either back-to-back or face-to-face, with a barrier or buffer fluid circulated between them by an external seal support system. The barrier fluid is maintained at a pressure above or below the process fluid pressure depending on the configuration, preventing any process fluid from reaching the atmosphere even if the inner seal faces wear. Double seals are mandated by environmental regulations and safety codes for pumps handling volatile organic compounds, carcinogens, and other hazardous substances classified under emissions standards such as EPA 40 CFR Part 63 or the EU Industrial Emissions Directive.

화학 서비스용 씰 표면 재료

씰 표면 재료 페어링은 화학 서비스에 매우 중요합니다. 탄화규소와 탄화규소는 가장 일반적인 고성능 조합으로 탁월한 경도, 내화학성 및 열 전도성을 제공합니다. 탄화규소에 비해 탄소 흑연은 공회전 저항이 필요하거나 공정 유체의 윤활성이 좋지 않은 경우에 선호됩니다. 불화수소산 및 기타 불화물 함유 스트림의 경우 탄화규소가 불화물에 의해 공격을 받기 때문에 탄화텅스텐 또는 특수 세라믹 표면 재료가 지정됩니다. 탄성 O-링과 보조 씰도 공정 유체와 호환되어야 합니다. EPDM, Viton(FKM), PTFE 및 Kalrez(FFKM)는 각각 서로 다른 화학적 호환성 범위와 온도 제한을 다룹니다.

펌프를 선택하기 전에 어떤 주요 성능 매개변수를 정의해야 합니까?

에이ccurate hydraulic and process data are prerequisites for selecting a chemical process pump that will operate reliably at its best efficiency point and meet the process system's requirements throughout its operating range. Submitting incomplete or estimated data to a pump manufacturer leads to oversized or undersized equipment, excessive recirculation, cavitation, and mechanical failures that become apparent only after commissioning.

• 흐름율: 정상 작동 유량, 최소 연속 안정 유량, 펌프가 전달해야 하는 최대 유량을 정의합니다. 최소 안정 유량 미만으로 지속적으로 작동하는 원심 펌프는 재순환, 진동 및 임펠러 및 씰 구성 요소의 마모 가속화를 경험합니다.
• 총 차동 헤드: 정적 높이 차이, 파이프 마찰 손실, 피팅 손실, 흡입 용기와 배출 용기 사이의 압력 차이를 고려하여 지정된 유량에서 시스템 저항을 계산합니다. 이는 토출 용기의 압력만이 아니라 펌프가 생성해야 하는 수두입니다.
• 순 흡입 헤드 사용 가능(NPSHa): 흡입 용기 압력, 유체 증기압, 정적 수두 및 흡입 라인 마찰 손실을 기반으로 펌프 흡입 플랜지의 NPSHa를 계산합니다. 임펠러 침식과 유압 불안정을 유발하는 캐비테이션에 대한 적절한 여유를 제공하려면 펌프에 필요한 NPSHr이 NPSHa보다 최소 0.5~1.0미터 아래에 있어야 합니다.
• 유체 특성: 작동 온도, 증기압, 고체 함량 및 입자 크기(해당하는 경우)에서의 유체 밀도 및 점도, 그리고 중합, 결정화 또는 침전물 형성 경향을 제공합니다. 약 50센티스토크 이상의 점도에는 펌프에 게시된 수성 기반 성능 곡선에 보정 계수를 적용해야 합니다.
• 작동 온도 범위: 시동 또는 스팀아웃 중 정상 작동 온도, 최대 가동 온도, 최소 온도를 지정합니다. 상승된 온도에서 펌프 구성품 간의 열팽창 차이는 간극, 베어링 하중 및 씰 성능에 영향을 미칩니다.
• 의무 분류: 펌프를 연속 사용, 간헐 사용 또는 대기 서비스로 분류합니다. 연속 사용 펌프는 짧은 기간 동안만 가끔씩 작동하는 펌프보다 더 보수적인 크기와 더 견고한 씰 및 베어링 배열이 필요합니다.

서비스 수명을 극대화하려면 화학 공정 펌프를 어떻게 유지관리해야 합니까?

최고의 사양을 갖춘 화학 공정 펌프라 할지라도 유지 관리 관행이 부적절할 경우 성능이 저하되고 조기에 고장날 수 있습니다. 펌프 유형, 서비스 심각도 및 프로세스 중요도에 맞춰 구성된 구조화된 신뢰성 중심의 유지 관리 프로그램은 수명 주기 비용과 계획되지 않은 가동 중지 시간을 최소화하는 가장 효과적인 접근 방식입니다.

• 기계적 밀봉 플러시 계획 관리: 매 정기 검사 시 씰 플러시 또는 배리어 유체 시스템이 올바른 유속 및 압력에서 작동하는지 확인하십시오. 플러시 흐름의 손실은 화학 서비스에서 조기 밀봉 실패의 주요 원인이며 플러시 시스템 표시기를 간단히 모니터링하여 예방할 수 있는 경우가 많습니다.
• 진동 모니터링: 펌프와 모터 베어링에 진동 센서를 설치하고 시운전 시 기본 진동 신호를 설정합니다. 진동 수준이 높아지면 치명적인 고장이 발생하기 몇 주 전에 임펠러 마모, 캐비테이션, 정렬 불량 또는 베어링 성능 저하를 나타내므로 긴급 수리가 아닌 계획된 유지 관리가 가능합니다.
• 에이lignment verification: 작동 중 열 증가로 인해 냉간 정렬 위치를 기준으로 펌프 및 모터 샤프트 중심선이 이동합니다. 핫 서비스 중인 펌프는 설치 중 주변 온도뿐만 아니라 작동 온도에서도 샤프트 정렬이 올바른지 확인하기 위해 역 다이얼 표시기 또는 레이저 정렬 장비를 사용하여 핫 정렬해야 합니다.
• 베어링 윤활 관리: 그리스 윤활 베어링의 경우 제조업체의 윤활 일정을 정확하게 따르십시오. 과도한 그리스 공급은 부족한 그리스 공급만큼 해로우며 휘젓는 손실로 인해 베어링 과열을 유발합니다. 오일 윤활 베어링 프레임에는 베어링 손상이 발생하기 전에 오염이나 성능 저하를 감지하기 위해 정기적인 오일 레벨 점검과 주기적인 오일 분석이 필요합니다.
• 유압 성능 추세: 정기적으로 펌프 차압과 유량을 모니터링하고 펌프 성능 곡선에 대한 작동점을 표시합니다. 더 낮은 헤드와 더 높은 유량 쪽으로 작동 지점이 이동하는 것은 임펠러 마모 또는 마모된 링으로 인한 내부 재순환을 나타내는 반면, 더 높은 헤드와 더 낮은 유량 쪽으로의 이동은 흡입 제한 또는 막힘을 나타냅니다.

펌프 수리 이력을 문서화하고 반복되는 고장 패턴을 분석하면 유지보수 엔지니어가 근본 원인을 식별하고 고장 주기를 깨는 설계 또는 운영 변경을 구현할 수 있습니다. 특정 서비스에서 3~6개월마다 씰을 교체해야 하는 펌프는 씰 설계, 플러시 배열 또는 작동 조건을 수정해야 한다는 명확한 신호를 보내고 있으며 근본 원인을 해결하는 것이 일반적인 유지 관리 활동으로 만성적인 씰 교체를 받아들이는 것보다 변함없이 더 비용 효율적입니다.