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Mantenere chiusa la valvola di scarico durantepompe centrifughel'operazione comporta molteplici rischi tecnici.
Conversione energetica incontrollata e squilibrio termodinamico
- 1.1 In condizioni di chiusura, in presenza di un aumento della temperatura del fluido, quasi tutta l'energia in ingresso viene convertita in energia termica. Il fluido non è in grado di assorbire il calore, causando un brusco aumento della temperatura nella camera della pompa. Il funzionamento continuo induce la vaporizzazione del fluido, accelerando la carbonizzazione del materiale di tenuta.
1.2 Guasto del sistema di tenuta In un ambiente con alte temperature e vaporizzazione del mezzo, la tenuta meccanica che si basa sulla lubrificazione e sul raffreddamento del mezzo causerà guasti dovuti al surriscaldamento: la tenuta meccanica avrà attrito a secco e la superficie di tenuta verrà bruciata.
Stress meccanico anomalo
- 2.1 Superamento della forza assiale La forza assiale della valvola di chiusura è solitamente 1,5-5 volte superiore a quella delle normali condizioni di lavoro e il carico del cuscinetto reggispinta può raggiungere o addirittura superare il suo limite di carico, con conseguente frammentazione della gabbia del cuscinetto o deformazione della gabbia
2.2 Danni da vibrazioni e fatica La differenza di dilatazione termica causata dall'alta temperatura provoca una deformazione termica o stress termico, uno spazio anomalo tra la girante e l'alloggiamento della pompa e l'influenza del carico idraulico sbilanciato, che danneggia l'equilibrio dinamico del rotore, aumenta le vibrazioni e le parti subiscono danni da fatica.
Cavitazione e danni ai materiali
3.1 Vaporizzazione del mezzo invertito con tolleranza NPSH [rendere la tolleranza di cavitazione (NPSHa) del dispositivo inferiore all'NPSHr necessario della pompa], formando bolle e l'onda d'urto generata dal collasso delle bolle può raggiungere 690 MPa, con conseguente corrosione e scheggiatura a nido d'ape della girante
3.2 Deterioramento della struttura metallografica Per le giranti in acciaio inossidabile austenitico, la sensibilizzazione può verificarsi a temperature locali elevate, con conseguente aumento della velocità di corrosione intergranulare e diminuzione della resistenza alla trazione. Per le giranti in acciaio al carbonio, i problemi alle alte temperature sono più significativi, come l'ossidazione e la decarburazione ad alta temperatura, con conseguente diminuzione della resistenza superficiale e delle politiche generali; Se contiene impurità come zolfo e fosforo, è facile che si segreghino ai bordi dei grani ad alte temperature, causando fragilità termica e facile criccabilità durante il funzionamento; A temperature elevate a lungo termine, l'acciaio al carbonio ha una scarsa resistenza allo scorrimento viscoso e le alte temperature locali possono accelerare la deformazione da scorrimento viscoso, che alla fine porterà alla frattura della girante o alla rottura per fatica.
Sicurezza del sistema e rischi economici
4.1 La pressione della pressione del guscio del cuscinetto di pressione supera il limite e il funzionamento della valvola di chiusura fa sì che la pressione di uscita della pompa raggiunga il 120-150% del valore nominale e vi è il rischio di superare la pressione di regolazione della valvola di sicurezza, che può innescare lo scarico di sicurezza o la rottura della saldatura della tubazione
4.2 Aumento dei consumi energetici e dei costi di manutenzione Il funzionamento con arresto della valvola è la "condizione fatale" delle pompe centrifughe, che aumenta significativamente il consumo energetico a breve termine, mentre il funzionamento a lungo termine provoca gravi danni all'apparecchiatura e i costi complessivi di manutenzione possono aumentare di 3-10 volte.
Deterioramento delle condizioni di lavoro dei supporti speciali
Per i fluidi volatili (ad esempio il GPL), il funzionamento della valvola chiusa accelererà la vaporizzazione della fase liquida e il flusso bifase gas-liquido nella camera della pompa causerà brusche variazioni di portata, con conseguenti oscillazioni periodiche delle forze assiali e un'accelerazione dell'usura dei componenti.
Esperienza nel settore e requisiti standard
6.1 Esperienza nel settore. In base all'esperienza applicativa ingegneristica, il limite di tempo di funzionamento della valvola della pompa centrifuga non deve superare i 2 minuti e solitamente è limitato a 1 minuto. Si consiglia di installare un sistema di controllo di interblocco per attivare automaticamente il programma di protezione di arresto in caso di chiusura eccessiva della valvola di scarico.
6.2 Le specifiche standard richiedono che la norma API 610 12a Edizione affermi che alcune pompe ad alta energia, con ingranaggi integrati o multistadio, presentano un rapido aumento di temperatura quando la valvola di scarico è chiusa, il che rende i test non fattibili e/o non sicuri quando la valvola è chiusa. L'aumento di temperatura è strettamente correlato alla densità di potenza. La densità di potenza PD, che può essere approssimata come:
P nominale: potenza nominale per stadio quando l'acqua è in CV (o MW)
D imp: Diametro nominale della girante in pollici (o m)
Ugello D: diametro nominale della flangia di uscita in pollici (o m). Per le pompe monostadio a doppia aspirazione, l'ugello D è il diametro della flangia di ingresso.
Il valore critico tipico per PD è 0,286 hp/in.3 (13 MW/m3), oltre il quale si consiglia di non far funzionare la pompa con la valvola di uscita chiusa durante il test delle prestazioni.
Data di pubblicazione: 04-06-2025