Mantenere chiusa la valvola di scarico durantePompe centrifugheL'operazione comporta molteplici rischi tecnici.
Conversione energetica incontrollata e squilibrio termodinamico
- 1.1 In condizioni di circuito chiuso, a causa dell'improvviso aumento della temperatura del fluido, quasi tutta l'energia in ingresso viene convertita in energia termica. Il fluido non è in grado di dissipare il calore, causando un brusco aumento della temperatura nella camera della pompa. Il funzionamento continuo indurrà la vaporizzazione del fluido, accelerando la carbonizzazione del materiale di tenuta.
1.2 Guasto del sistema di tenuta In un ambiente ad alta temperatura e con vaporizzazione del fluido, la tenuta meccanica, che si basa sulla lubrificazione e sul raffreddamento del fluido, può subire un guasto per surriscaldamento: la tenuta meccanica presenterà attrito a secco e la superficie di tenuta si brucerà.
Sollecitazioni meccaniche anomale
- 2.1 Sovraccarico della forza assiale La forza assiale della valvola di chiusura è solitamente da 1,5 a 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, provocando la frammentazione della gabbia del cuscinetto o la deformazione della gabbia
2.2 Danni da vibrazioni e fatica La differenza di dilatazione termica causata dalle alte temperature porta a deformazione termica o stress termico, spazio anomalo tra la girante e l'alloggiamento della pompa e influenza del carico idraulico sbilanciato, che causa il danneggiamento dell'equilibrio dinamico del rotore, l'aumento delle vibrazioni e il danneggiamento da fatica delle parti.
Cavitazione e danni al materiale
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, provocando vaiolatura e sfaldamento a nido d'ape della girante.
3.2 Deterioramento della struttura metallografica Per le giranti in acciaio inossidabile austenitico, può verificarsi sensibilizzazione ad alte temperature locali, con conseguente aumento del tasso di corrosione intergranulare e diminuzione della resistenza alla trazione. Per le giranti in acciaio al carbonio, i problemi ad alte temperature sono più significativi, come l'ossidazione e la decarburazione ad alta temperatura, che comportano una diminuzione della resistenza superficiale e delle proprietà generali; se contiene impurità come zolfo e fosforo, tende a segregarsi ai bordi dei grani ad alte temperature, causando fragilità termica e facile fessurazione durante il funzionamento; a temperature elevate prolungate, l'acciaio al carbonio presenta una scarsa resistenza allo scorrimento viscoso e le alte temperature locali possono accelerare la deformazione per scorrimento viscoso, che alla fine porterà alla frattura o alla rottura per fatica della girante.
rischi per la sicurezza del sistema e rischi economici
4.1 La pressione del corpo del supporto di pressione supera il limite e l'azionamento della valvola di chiusura fa sì che la pressione di uscita della pompa raggiunga il 120-150% del valore nominale, e sussiste il rischio di rottura della pressione impostata della valvola di sicurezza, che potrebbe innescare lo scarico di sicurezza o la rottura della saldatura della tubazione.
4.2 Aumento del consumo energetico e dei costi di manutenzione Il funzionamento con la valvola chiusa è la "condizione critica" per le pompe centrifughe, in quanto aumenta significativamente il consumo energetico nel breve termine e, se prolungato, può causare danni irreparabili all'apparecchiatura, con un conseguente aumento dei costi complessivi di manutenzione da 3 a 10 volte.
Deterioramento delle condizioni di lavoro dei supporti speciali
Nel caso di fluidi volatili (ad esempio, GPL), il funzionamento della valvola chiusa accelera la vaporizzazione della fase liquida e il flusso bifase gas-liquido nella camera della pompa provoca brusche variazioni di flusso, con conseguenti oscillazioni periodiche delle forze assiali e un'accelerazione dell'usura dei componenti.
Esperienza nel settore e requisiti standard
6.1 Esperienza nel settoreIn base all'esperienza pratica di applicazione ingegneristica, il tempo limite di funzionamento della valvola della pompa centrifuga non deve superare i 2 minuti, e di solito è limitato a 1 minuto. Si raccomanda di impostare un sistema di controllo con interblocco per attivare automaticamente il programma di protezione con arresto automatico quando la valvola di uscita si chiude e si verifica un tempo di funzionamento eccessivo.
6.2 La specifica standard richiede che lo standard 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 uscita è chiusa, il che rende il collaudo impraticabile e/o pericoloso quando la valvola è chiusa. L'aumento di temperatura è strettamente correlato alla densità di potenza. La densità di potenza PD può essere approssimata come:
Potenza nominale P: Potenza nominale per stadio in presenza di acqua in CV (o MW)
D imp: Diametro nominale della girante in pollici (o metri)
Ugello D: diametro nominale della flangia di uscita in pollici (o metri). Per pompe monostadio a doppia aspirazione, l'ugello D corrisponde al diametro della flangia di ingresso.
Il valore critico tipico per PD è di 0,286 hp/in.3 (13 MW/m3), oltre il quale si raccomanda di non far funzionare la pompa con la valvola di uscita chiusa durante le prove di prestazione.
Data di pubblicazione: 4 giugno 2025