Per comprendere le perdite della pompa centrifuga, è importante innanzitutto comprendere il funzionamento di base di una pompa centrifuga. Quando il flusso entra attraverso l'occhio della girante della pompa e risale le palette della girante, il fluido ha una pressione e una velocità inferiori. Quando il flusso passa attraverso la voluta, la pressione aumenta e la velocità aumenta. Il flusso esce quindi attraverso lo scarico, a quel punto la pressione è elevata ma la velocità rallenta. Il flusso che entra nella pompa deve uscire dalla pompa. La pompa impartisce prevalenza (o pressione), il che significa che aumenta l'energia del fluido della pompa.
Alcuni guasti dei componenti di una pompa centrifuga, come giunti, giunti idraulici, giunti statici e cuscinetti, causeranno il guasto dell'intero sistema, ma circa il sessantanove per cento di tutti i guasti della pompa derivano dal malfunzionamento del dispositivo di tenuta.
LA NECESSITÀ DI TENUTE MECCANICHE
Una tenuta meccanicaè un dispositivo utilizzato per controllare le perdite tra un albero rotante e un recipiente pieno di liquido o gas. La sua responsabilità principale è controllare le perdite. Tutte le guarnizioni perdono: devono farlo per mantenere una pellicola fluida sull'intera faccia della tenuta meccanica. La perdita che fuoriesce dal lato atmosferico è piuttosto contenuta; la perdita di un idrocarburo, ad esempio, viene misurata da un misuratore di COV in parti/milione.
Prima che venissero sviluppate le tenute meccaniche, gli ingegneri in genere sigillavano una pompa con una baderna meccanica. L'imballaggio meccanico, un materiale fibroso solitamente impregnato di un lubrificante come la grafite, veniva tagliato in sezioni e riempito in quello che veniva chiamato "premistoppa". Un premistoppa è stato quindi aggiunto sul retro per comprimere il tutto. Poiché la baderna è a diretto contatto con l'albero, richiede lubrificazione, ma sottrarrà comunque potenza.
Di solito un “anello a lanterna” consente di applicare l'acqua di scarico all'imballaggio. L'acqua, necessaria per lubrificare e raffreddare l'albero, fuoriuscirà nel processo o nell'atmosfera. A seconda dell'applicazione, potrebbe essere necessario:
- dirigere l'acqua di lavaggio lontano dal processo per evitare contaminazioni.
- evitare che l'acqua di scarico si raccolga sul pavimento (spruzzi eccessivi), che è sia una preoccupazione dell'OSHA che una preoccupazione di pulizia.
- proteggere la scatola del cuscinetto dall'acqua di scarico, che può contaminare l'olio e eventualmente portare al guasto del cuscinetto.
Come con ogni pompa, ti consigliamo di testare la tua pompa per scoprire i costi annuali necessari per funzionare. Una pompa di imballaggio può essere conveniente da installare e mantenere, ma se calcoli quanti litri d'acqua consuma al minuto o all'anno, potresti rimanere sorpreso dal costo. Una pompa a tenuta meccanica potrebbe potenzialmente farti risparmiare molti costi annuali.
Data la geometria generale di una tenuta meccanica, ovunque sia presente una guarnizione o un o-ring, esiste un potenziale punto di perdita:
- Un o-ring dinamico (o guarnizione) eroso, usurato o sfregato durante il movimento della tenuta meccanica.
- Sporco o contaminazione tra le tenute meccaniche.
- Un'operazione fuori progettazione all'interno delle tenute meccaniche.
I CINQUE TIPI DI GUASTI DEL DISPOSITIVO DI SIGILLATURA
Se la pompa centrifuga presenta una perdita incontrollata, è necessario verificare attentamente tutte le potenziali cause per determinare se è necessaria una riparazione o una nuova installazione.
1. Fallimenti operativi
Trascurare il punto di migliore efficienza: stai utilizzando la pompa al punto di migliore efficienza (BEP) su una curva delle prestazioni? Ogni pompa è progettata con un punto di efficienza specifico. Quando si utilizza la pompa al di fuori di tale regione, si creano problemi con il flusso che causano il guasto del sistema.
Prevalenza di aspirazione positiva netta (NPSH) insufficiente: se non si dispone di una prevalenza di aspirazione sufficiente per la pompa, il gruppo rotante può diventare instabile, causare cavitazione e provocare un guasto della tenuta.
Operare a testa vuota:Se si imposta la valvola di controllo su un valore troppo basso per strozzare la pompa, è possibile soffocare il flusso. Il flusso intasato provoca il ricircolo all'interno della pompa, che genera calore e favorisce il guasto della tenuta.
Funzionamento a secco e sfiato improprio della tenuta: una pompa verticale è la più suscettibile poiché la tenuta meccanica è posizionata sulla parte superiore. Se lo sfiato non è corretto, l'aria può rimanere intrappolata attorno alla guarnizione e non sarà in grado di evacuare il premistoppa. La tenuta meccanica fallirà presto se la pompa continua a funzionare in queste condizioni.
Basso margine di vapore:Questi sono fluidi lampeggianti; gli idrocarburi caldi lampeggeranno una volta esposti alle condizioni atmosferiche. Quando il film fluido passa attraverso la tenuta meccanica, può lampeggiare sul lato atmosferico e causare guasti. Questo guasto si verifica spesso con i sistemi di alimentazione della caldaia: l'acqua calda a 250-280ºF lampeggia con una caduta di pressione sulle facce della tenuta.
2. Guasti meccanici
Il disallineamento dell'albero, lo squilibrio dell'accoppiamento e lo squilibrio della girante possono tutti contribuire ai guasti della tenuta meccanica. Inoltre, dopo l'installazione della pompa, se i tubi imbullonati sono disallineati, si sottoporrà notevolmente alla pompa. È inoltre necessario evitare una base difettosa: la base è sicura? È stuccato correttamente? Hai il piede molle? È avvitato correttamente? E infine, controlla i cuscinetti. Se la tolleranza dei cuscinetti si riduce, gli alberi si muoveranno e causeranno vibrazioni nella pompa.
3. Guasti dei componenti della tenuta
Hai una buona coppia tribologica (lo studio dell'attrito)? Hai scelto le combinazioni di rivestimento corrette? Che dire della qualità del materiale della faccia della tenuta? I vostri materiali sono appropriati per la vostra applicazione specifica? Hai selezionato le guarnizioni secondarie adeguate, come guarnizioni e o-ring, predisposte per attacchi chimici e termici? Le molle non devono essere intasate o i soffietti corrosi. Infine, tieni d'occhio le distorsioni della faccia dovute alla pressione o al calore, poiché una tenuta meccanica sotto forte pressione si piegherà e il profilo inclinato può causare una perdita.
4. Errori nella progettazione del sistema
È necessaria una disposizione adeguata per il lavaggio delle guarnizioni, oltre a un raffreddamento sufficiente. I sistemi doppi hanno fluidi barriera; il contenitore della tenuta ausiliaria deve trovarsi nella posizione corretta, con la strumentazione e le tubazioni corrette. È necessario tenere in considerazione la lunghezza del tubo dritto in aspirazione: alcuni sistemi di pompa più vecchi, spesso forniti come skid assemblati, includono un gomito a 90° in aspirazione subito prima che il flusso entri nell'occhio della girante. Il gomito provoca un flusso turbolento che crea instabilità nel gruppo rotante. Anche tutte le tubazioni di aspirazione/scarico e di bypass devono essere progettate correttamente, soprattutto se alcune tubazioni sono state riparate nel corso degli anni.
5. Tutto il resto
Altri fattori vari rappresentano solo l’8% circa di tutti i fallimenti. Ad esempio, a volte sono necessari sistemi ausiliari per fornire un ambiente operativo accettabile per una tenuta meccanica. Per quanto riguarda i sistemi doppi, è necessario un fluido ausiliario che funga da barriera che impedisca la contaminazione o la fuoriuscita del fluido di processo nell'ambiente. Tuttavia, per la maggior parte degli utenti, rivolgersi a una delle prime quattro categorie fornirà la soluzione di cui hanno bisogno.
CONCLUSIONE
Le tenute meccaniche sono un fattore importante per l'affidabilità delle apparecchiature rotanti. Sono responsabili di perdite e guasti del sistema, ma indicano anche problemi che potrebbero causare seri danni in futuro. L'affidabilità della tenuta è fortemente influenzata dal design della tenuta e dall'ambiente operativo.
Orario di pubblicazione: 26 giugno 2023