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 si trova a una pressione inferiore ea una bassa velocità.Quando il flusso passa attraverso la voluta, la pressione aumenta e la velocità aumenta.Il flusso quindi esce attraverso lo scarico, a quel punto la pressione è alta 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 giunto, giunti idraulici, statici e cuscinetti, causeranno il guasto dell'intero sistema, ma circa il sessantanove percento di tutti i guasti della pompa derivano dal malfunzionamento del dispositivo di tenuta.
LA NECESSITÀ DI TENUTE MECCANICHE
Una tenuta meccanica è un dispositivo utilizzato per controllare le perdite tra un albero rotante e un recipiente pieno di liquido o gas.La sua principale responsabilità è controllare le perdite.Tutte le tenute perdono, devono farlo per mantenere una pellicola di fluido sull'intera faccia della tenuta meccanica.La perdita che fuoriesce dal lato atmosferico è piuttosto bassa;la perdita in un idrocarburo, per esempio, è misurata da un VOC meter 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 infilato in quello che veniva chiamato "scatola di riempimento".Un premistoppa è stato quindi aggiunto al
retro per impacchettare 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 acqua di risciacquo alla baderna.Quell'acqua, necessaria per lubrificare e raffreddare l'albero, colerà 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 dello sciacquone si raccolga sul pavimento (overspray), che è sia un problema dell'OSHA che delle pulizie.
· proteggere la scatola dei cuscinetti dall'acqua di risciacquo, che può contaminare l'olio e portare alla rottura del cuscinetto.
Come con ogni pompa, ti consigliamo di testare la tua pompa per scoprire i costi annuali necessari per il funzionamento.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 essere sorpreso dal costo.Una pompa con 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, ne consegue un potenziale punto di perdita:
· Un o-ring (o guarnizione) dinamico eroso, usurato o sfregato durante il movimento della tenuta meccanica.
· Sporcizia o contaminazione tra le tenute meccaniche.
· Un'operazione fuori progetto all'interno delle tenute meccaniche.
I CINQUE TIPI DI GUASTI DEL DISPOSITIVO DI TENUTA
Se la pompa centrifuga presenta una perdita incontrollata, è necessario controllare accuratamente tutte le potenziali cause per determinare se è necessaria una riparazione o una nuova installazione.
1. Guasti operativi
Trascurando il punto di migliore efficienza: stai facendo funzionare la pompa al punto di migliore efficienza (BEP) su una curva delle prestazioni?Ogni pompa è progettata con a
punto di efficienza specifico.Quando si aziona la pompa al di fuori di quella regione, si creano problemi con il flusso che causano il guasto del sistema.
Testa di aspirazione positiva netta insufficiente (NPSH): se non si dispone di una testa di aspirazione sufficiente per la pompa, il gruppo rotante può diventare instabile, causare cavitazione e provocare un guasto della tenuta.
Funzionamento senza testa: se si imposta la valvola di controllo troppo in basso per limitare la pompa, è possibile interrompere il flusso.Il flusso strozzato provoca il ricircolo all'interno della pompa, che genera calore e favorisce un guasto della tenuta.
Funzionamento a secco e sfiato improprio della tenuta: una pompa verticale è la più suscettibile poiché la tenuta meccanica è posizionata in alto.Se si dispone di uno sfiato improprio, l'aria può rimanere intrappolata attorno alla guarnizione e non sarà in grado di evacuare il premistoppa.La tenuta meccanica si guasterà presto se la pompa continua a funzionare in queste condizioni.
Margine di vapore basso: si tratta di fluidi lampeggianti;gli idrocarburi caldi lampeggeranno una volta esposti alle condizioni atmosferiche.Quando il film di fluido passa attraverso la tenuta meccanica, può vaporizzare sul lato atmosferico e causare un guasto.Questo guasto si verifica spesso con i sistemi di alimentazione delle caldaie: l'acqua calda a 250-280ºF lampeggia con la 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 a guasti alle tenute meccaniche.Inoltre, dopo l'installazione della pompa, se vi sono imbullonati dei tubi disallineati, la pompa verrà sollecitata notevolmente.Devi anche evitare una cattiva base: la base è sicura?È stuccato correttamente?Hai il piede molle?È avvitato correttamente?E per ultimo, controlla i cuscinetti.Se la tolleranza dei cuscinetti si assottiglia, gli alberi si sposteranno e causeranno vibrazioni nella pompa.
3. Guasti ai componenti della tenuta
Hai una buona coppia tribologica (lo studio dell'attrito)?Hai scelto le combinazioni di facciate corrette?E la qualità del materiale della faccia di tenuta?I vostri materiali sono appropriati per la vostra specifica applicazione?Avete selezionato le guarnizioni secondarie adeguate, come guarnizioni e o-ring, preparate per gli attacchi chimici e termici?Le tue molle non dovrebbero essere intasate o il tuo soffietto corroso.Infine, tieni d'occhio le distorsioni della faccia causate dalla pressione o dal calore, poiché una tenuta meccanica sottoposta a una forte pressione si piegherà effettivamente e il profilo inclinato può causare una perdita.
4. Errori di progettazione del sistema
È necessaria una corretta disposizione del flussaggio della tenuta, insieme a un raffreddamento sufficiente.I sistemi doppi hanno fluidi barriera;il vaso di tenuta ausiliario deve trovarsi nella posizione corretta, con la strumentazione e le tubazioni corrette.È necessario prendere in considerazione la lunghezza del tubo diritto in aspirazione: alcuni vecchi sistemi di pompaggio che spesso venivano forniti come skid confezionati includono un gomito a 90º 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 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 richiesti sistemi ausiliari per fornire un ambiente operativo accettabile per una tenuta meccanica.Per quanto riguarda i sistemi duali, 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 conterrà 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 alla fine causerebbero gravi danni lungo la strada.L'affidabilità della tenuta è fortemente influenzata dal design della tenuta e dall'ambiente operativo.
Di Frank Rotello, ingegnere meccanico per Cummins-Wagner Co.,Inc.
Tempo di pubblicazione: Jan-04-2022