Симметричный дизайн является ключом к надежности и безопасности насосов. Как правило, в современных конструкциях турбомашин, особенно для экстремальных температур (высоких или низких температур) и высоких давлений, симметрия относительно оси вала является важным фактором. Симметрия конструкции, потока и напряжений для того, чтобы противостоять быстрым изменениям температуры и высоким давлениям без проблем с искажениями или перекосами, всегда должны соблюдаться при проектировании и выборе насоса. Важно, чтобы весь тепловой поток во время переходных процессов, весь поток воды, все секции, содержащие давление, и все напряжения были максимально симметричными относительно оси вала.
Скорость нагрева
Насосы чаще всего находятся под быстрым нагревом и относительно медленным охлаждением. Скорость нагрева может составлять около 400–550 ° С в минуту, а скорость охлаждения - около 40–70 ° С в минуту. Толщина корпусов насоса высокого давления может составлять 20–100 мм, что обычно является наибольшим в насосах. В большинстве случаев сильных тепловых ударов существует вероятность того, что напряжения на 5–15% от толщины корпуса преодолеют допустимый предел напряжений, особенно для насосов большого и высокого давления при высоких скоростях нагрева. В этом случае часто нет никакой опасности, поскольку частота такого удара относительно мала по сравнению с диапазоном усталости материала, и поскольку обратный удар охлаждения намного менее серьезен. На основании исследований термических свойств и напряжений для корпусов насосов следует использовать сталь с высокой прочностью на разрыв. Получающееся в результате уменьшение толщины обсадной трубы имело преимущество в виде гораздо более низкого перепада температур между стенками, и поскольку материал имел более высокий предел текучести и, следовательно, более высокие допустимые напряжения. В этих конструкциях максимально допустимые напряжения не будут выходить за пределы. Улучшение коррозионной и эрозионной стойкости также может быть достигнуто для сталей с более высокой прочностью на растяжение.
Болты корпуса
Болты, удерживающие элементы корпуса вместе, чтобы образовать систему, содержащую давление, частично подвергаются воздействию воздуха и, следовательно, будут изменять температуру менее быстро, чем стенка корпуса, которая находится в контакте с насосом. Когда насос нагревается внезапно, напряжение на болте увеличивается за счет разности температур между горячим корпусом и холодными болтами. В течение этого периода нагрева напряжения в болтах не должны превышать допустимых напряжений (допустимые напряжения должны определяться на основе предельных напряжений материалов с достаточными коэффициентами безопасности). И наоборот, когда корпус насоса охлаждается до температуры ниже температуры болтов, результирующее дифференциальное расширение вызовет уменьшение натяжения болтов. Важно, чтобы в условиях минимального напряжения болты содержали достаточный запас прочности, чтобы удерживать главные соединения от риска утечки.
