چکیده

در این مقاله جامع، به بررسی مفهوم MAWP (حداکثر فشار کاری مجاز) در پمپ‌های سانتریفیوژ می‌پردازم.
تفاوت آن با سایر پارامترهای فشار، روش محاسبه بر اساس استاندارد API 610، و ارتباط حیاتی آن با تست هیدرواستاتیک را به طور کامل بیان خواهم کرد. این اطلاعات می تواند برای مهندسان، اپراتورها و مدیران نگهداری در صنایع نفت، گاز و پتروشیمی مفید واقع شود .
البته این مطلب یک جمع بندی از محتواهای خوبی است که راجب این موضوع در اینترنت پیدا کردم.
در ضمن برای تنظیم محتوا و فرمول نویسی از هوش مصنوعی deepseek هم استفاده کردم.
امیدوارم که مورد پسند علاقه مندان این حوزه قرار گیرد و با کامنت هایتان به غنای این مطلب بیفزایید.

محاسبه آنلاین MAWP

درک مفهوم MAWP و اهمیت آن

MAWP یا Maximum Allowable Working Pressure به عنوان یک پارامتر اساسی در طراحی و بهره‌برداری از پمپ‌های سانتریفیوژ شناخته می‌شود. این مقدار بیانگر بیشترین فشاری است که یک تجهیز تحت فشار می‌تواند در شرایط عملیاتی عادی و در دمای طراحی مشخص تحمل کند. درک صحیح از MAWP نه تنها ایمنی فرآیند را تضمین می‌کند، بلکه از خسارات مالی جدی نیز جلوگیری می‌نماید.

1.1 تعریف فنی MAWP

MAWP حداکثر فشاری است که یک تجهیز تحت فشار (مانند پمپ سانتریفیوژ) می‌تواند به طور مداوم و ایمن در شرایط عملیاتی عادی تحمل کند. این مقدار بر اساس محاسبات مهندسی، خواص مواد، و شرایط طراحی تعیین می‌شود و معمولاً روی پلاک مشخصات تجهیز درج می‌گردد.

1.2 وابستگی MAWP به دما

یکی از جنبه‌های حیاتی MAWP، وابستگی آن به دمای عملیاتی است.مقاومت مواد با افزایش دما کاهش می‌یابد.
اگر فلنج فولادی کلاس 150 در دمای اتاق 20 بار را تحمل می کند همان فلنج در دمای 200 درجه شاید بتواند نهایتاٌ 13 بار را تحمل کند
به همین دلیل، روی پلاک تجهیزات معمولاً MAWP همراه با دمای متناظر درج می‌شود:
MAWP = 10 bar @ 200°C

محاسبه MAWP در پمپ‌های سانتریفیوژ طبق استاندارد API 610

3.1 رویکرد API 610 در تعیین MAWP

طبق اطلاعات ارائه شده در پست لینکدین ، استاندارد API 610 فرمول ثابت و یکپارچه‌ای برای محاسبه MAWP ارائه نمی‌دهد. در عوض، MAWP پمپ بر اساس کمترین مقدار MAWP در بین اجزای حیاتی تعیین می‌شود.

3.2 اجزای مؤثر در محاسبه MAWP پمپ

محاسبه MAWP برای یک پمپ سانتریفیوژ بر اساس چندین فاکتور انجام می‌شود:

1.فشار طراحی: MAWP باید حداقل برابر با فشار طراحی مشخص شده توسط خریدار باشد
2.خواص مواد: تنش مجاز مواد پمپ در دمای طراحی نقش حیاتی ایفا می‌کند
3.ضخامت دیواره: ضخامت اجزای پمپ، به‌ویژه محفظه (کِیسینگ)
4.راندمان اتصال: برای اجزای جوش‌داده شده، راندمان جوش در محاسبه MAWP در نظر گرفته می‌شود
4.فاکتورهای ایمنی: فاکتورهای ایمنی برای اطمینان از توانایی پمپ در تحمل فشارهای غیرمنتظره

3.3 تعیین MAWP پمپ بر اساس ضعیف‌ترین جزء

MAWP یک پمپ با ارزیابی کمترین MAWP در بین اجزای فردی آن تعیین می‌شود:
MAWP محفظه: با استفاده از فرمولی که خواص مواد، ضخامت دیواره و فاکتور ایمنی را در نظر می‌گیرد
MAWP پروانه: بر اساس خواص مواد، ضخامت و ملاحظات طراحی تعیین می‌شود
MAWP شفت: با در نظر گرفتن خواص مواد، قطر و فاکتورهای تمرکز تنش محاسبه می‌شود
کمترین MAWP: MAWP پمپ بر پایه کمترین مقدار تعیین‌شده برای هر یک از اجزا تنظیم می‌شود

اگر استاندارد API610 را چک کنیم و مطلب زیر را را برای MAWP خواهیم دید

خلاصه و ترجمه ساده بند ۶.۳.۵ از استانداردAPI610 توسط هوش مصنوعی :

فشار کاری مجاز (MAWP) پمپ باید حداقل برابر با بیشترین فشار تخلیه بعلاوه ۱۰٪ اختلاف فشار بیشترین فشار باشد. علاوه بر این، این فشار نباید از مقدار مشخص شده در زیر کمتر باشد:

الف) برای پمپ‌های خاص:
این گروه شامل پمپ‌های چندطبقه محوری، پمپ‌های بین‌یاتاقانی یک یا دو مرحله‌ای و پمپ‌های با محفظه تک و معلق عمودی می‌شود.
برای این پمپ‌ها، فشار کاری باید حداقل برابر با فشار مجاز فلنج‌های استاندارد PN20 از جنس چدن یا فولاد باشد.

نکته: استانداردهای آمریکایی مانند ANSI Class 125 یا ۱۵۰ معادل این استاندارد اروپایی در نظر گرفته می‌شوند.

ب) برای سایر پمپ‌ها:
برای همه پمپ‌های دیگر، فشار کاری باید حداقل معادل ۴ مگاپاسکال (۴۰ بار یا ۶۰۰ psi) در دمای ۳۸ درجه سانتی‌گراد باشد.

محفظه مکانیکال سیل (محفظه و گلند سیل):
این قطعات نیز باید بتوانند در برابر همان فشار و دمای مجاز محفظه پمپ مقاومت کنند.

ویدئو آموزش محاسبه MAWP

یکی از ویدئوهایی خوبی که در اینترنت دیدم ویدئوی زیر از آقای مهندس پایدار نوبخت بود که به نظرم مطالعه آن می تواند مفید باشد عکس زیر از این ویدئو به نظرم خیلی آموزنده است

نکته:در محاسبه فشار shut off باید با مشتری به توافق برسید که فشار shut off در چه حالتی محاسبه شده است تا فشار هیدرواستاتیک نیز بر اساس آن محاسبه گردد.

تست هیدرواستاتیک و ارتباط آن با MAWP

4.1 الزامات تست هیدرواستاتیک

طبق ASME Section VIII، هر تجهیز تحت فشار باید پیش از بهره‌برداری تحت آزمون هیدرواستاتیک قرار گیرد:
فشار تست معمولاً ۱.۳ تا ۱.۵ برابر MAWP در نظر گرفته می‌شود
اگر تست در دمایی غیر از دمای طراحی انجام شود، ضریب تصحیح تنش مجاز (S) لحاظ می‌گردد

4.2 مثال عملی تست هیدرواستاتیک

اگر MAWP یک پمپ سانتریفیوژ ۱۰ بار باشد، این پمپ باید در تست هیدرواستاتیک با حداقل ۱۳ بار تحت فشار قرار گیرد. این آزمون با آب انجام می‌شود تا در صورت شکست، انرژی آزاد شده کمتر از شکست ناشی از گاز باشد.

4.3 اهداف تست هیدرواستاتیک

تأیید مقاومت مکانیکی تجهیز
شناسایی نشتی یا عیوب ساخت
اطمینان از تطابق طراحی با واقعیت
آزادسازی تنش‌های پسماند

4.4 تنظیم شیرهای اطمینان

شیر اطمینان قبل از رسیدن تجهیز به MAWP وارد عمل می‌شود. برای مثال:
برای پمپی با MAWP = 20 bar و فشار طراحی = 18 bar
شیر اطمینان روی 18 bar تنظیم می‌شود
این تنظیم اجازه نمی‌دهد فشار از این مقدار فراتر رود

نتیجه‌گیری

MAWP یک پارامتر اساسی در طراحی و بهره‌برداری ایمن از پمپ‌های سانتریفیوژ است. درک صحیح از این مفهوم و تفاوت آن با سایر پارامترهای فشار، برای مهندسان و اپراتورهای صنعتی ضروری است. تست هیدرواستاتیک به عنوان یک آزمون حیاتی، تضمین می‌کند که تجهیزات می‌توانند در شرایط اضطراری مقاومت لازم را داشته باشند.

منابع و مراجع

استاندارد API 610 – Centrifugal Pumps for Petroleum, Petrochemical and Natural Gas Industries
استاندارد ASME Section VIII – Pressure Vessels
پست تخصصی لینکدین در مورد MAWP در پمپ‌های سانتریفیوژ
ویدئوی آموزشی محاسبات فشار