Funcționare uscată a pompei centrifuge: cauze, riscuri și măsuri de remediere

Pompele centrifuge sunt proiectate să funcționeze cu lichid în interiorul camerei pompei. Mediul pompat nu numai că asigură transferul de energie hidraulică, dar joacă, de asemenea, un rol important în răcire, lubrifiere și menținerea funcționării stabile a componentelor interne.

Funcționare uscatăapare atunci când o pompă centrifugă funcționează fără lichid suficient în camera pompei. Acest lucru se poate întâmpla atunci când pompa pierde alimentarea cu aspirație, funcționează fără amorsare adecvată sau funcționează în condiții de debit insuficient.

Deși funcționarea uscată poate părea a fi o problemă de funcționare simplă, poate provoca daune grave componentelor critice ale pompei într-o perioadă scurtă, în special garnituri mecanice, rulmenți, arbori și componente de uzură.

Înțelegerea cauzelor și a metodelor de prevenire a funcționării uscate este esențială pentru îmbunătățirea fiabilității pompei și reducerea timpului de neașteptat.

 

 

1. Ce este funcționarea uscată într-o pompă centrifugă?

În condiții normale de funcționare, lichidul umple complet canalele de curgere interne ale unei pompe centrifuge.

Fluidul pompat îndeplinește câteva funcții importante:

• Garnituri mecanice de răcire și componente rotative
• Asigurarea lubrifierii suprafetelor de uzura
• Reducerea frecării între piesele mobile
• Mentinerea echilibrului hidraulic
• Stabilizarea jocurilor interne

Când alimentarea cu lichid este întreruptă, aerul înlocuiește lichidul din camera pompei. Componentele rotative continuă să funcționeze fără răcire și lubrifiere suficientă.

Ca urmare, căldura de frecare crește rapid, componentele interne se pot supraîncălzi, iar pompa poate suferi daune permanente.

Funcționarea uscată nu trebuie confundată cu condițiile normale de pornire ale pompelor cu auto-amorsare special concepute sau cu capacități specifice-de funcționare uscată. Pentru pompele centrifuge convenționale, funcționarea continuă uscată nu este în general permisă.

 

2. De ce este funcționarea uscată periculoasă pentru pompele centrifuge?

2.1 Defecțiunea etanșării mecanice

Etanșarea mecanică este de obicei prima componentă afectată de funcționarea uscată.

În timpul funcționării normale, între fețele de etanșare există o peliculă subțire de lichid. Acest film asigură lubrifiere și elimină căldura generată de frecare.

Când pompa funcționează uscat:

Fețele de etanșare își pierd lubrifierea

Temperatura de frecare crește rapid

Inelele de etanșare se pot crăpa, deforma sau uza

Pot apărea scurgeri după repornire

În multe cazuri, doar înlocuirea etanșării mecanice nu rezolvă problema dacă cauza principală a funcționării uscate nu este corectată.

2.2 Deteriorări ale rulmenților și arborelui

Multe componente ale pompei centrifuge se bazează pe lichidul pompat sau pe sistemul de lubrifiere pentru a menține condiții stabile de funcționare.

Funcționarea uscată poate provoca:

Frecare excesivă

Vibrații anormale

Supraîncălzirea rulmentului

Uzura manșonului arborelui

Instabilitatea rotorului

Pentru pompele cu mai multe trepte de presiune înaltă-, mișcarea anormală a rotorului cauzată de o lubrifiere insuficientă poate afecta și componentele de echilibrare și poate crește solicitarea mecanică.

2.3 Supraîncălzire și daune termice

Fără circulația lichidului, căldura generată în interiorul pompei nu poate fi îndepărtată eficient.

Acest lucru poate duce la:

Supraîncălzire locală

Deformarea componentelor

Deteriorarea pieselor din polimer sau elastomer

Distanță redusă între componentele rotative

În cazuri severe, supraîncălzirea poate duce la griparea între piesele rotative și staționare.

2.4 Performanță hidraulică redusă

Când aerul înlocuiește lichidul în camera pompei:

Rotorul nu poate transfera energie eficient

Debitul și presiunea scad

Funcționarea pompei devine instabilă

Zgomotul și vibrațiile pot crește

Pompa poate părea că funcționează normal, dar nu își mai îndeplinește funcția prevăzută.

 

3. Cauze comune ale funcționării în uscat a pompei centrifuge

Funcționarea uscată este de obicei cauzată de condițiile sistemului, probleme de instalare sau de funcționare necorespunzătoare, mai degrabă decât de pompa în sine.

3.1 Aprovizionare insuficientă cu lichid

Cea mai frecventă cauză este lipsa de lichid disponibil la aspirația pompei.

Exemplele includ:

Nivel scăzut al rezervorului sau rezervorului

Sursa de aspirație goală

Dispunerea incorectă a conductei de aspirație

Cerere de aspirație excesivă

Când nivelul lichidului scade sub condiția necesară, aerul intră în conducta de aspirație și pompa pierde amorsarea.

3.2 Amorsarea necorespunzătoare înainte de pornire

Majoritatea pompelor centrifuge convenționale nu pot elimina aerul din carcasă de la sine.

Înainte de pornire, carcasa pompei și linia de aspirație trebuie umplute corespunzător cu lichid.

Neamorsarea pompei poate duce la:

Fără livrare de lichide

Funcționare cu aer

Deteriorarea etanșării mecanice

Performanță instabilă

3.3 Conductă de aspirație blocată sau restricționată

Un sistem de aspirație restricționat poate împiedica suficient lichid să ajungă la pompă.

Cauzele posibile includ:

Filtre blocate

Supape de aspirație închise

Materiale străine în conducte

Pierderi excesive de aspirație

Debitul insuficient de aspirație poate crea condiții similare cu funcționarea uscată.

3.4 Scurgeri de aer în sistemul de aspirație

Scurgeri mici pe partea de aspirare pot permite aerului să intre în pompă.

Locațiile comune includ:

Racorduri la conducte

Flanse

Zonele de ambalare a supapelor

Imbinari mecanice

Aerul care intră în pompă reduce stabilitatea hidraulică și poate întrerupe circulația lichidului.

3.5 Selectarea necorespunzătoare a pompei sau condiții de funcționare

Operarea unei pompe în afara domeniului proiectat poate crește riscul unor condiții instabile de aspirație.

Factorii includ:

Selectarea incorectă a dimensiunii pompei

NPSH insuficient disponibil

Viteza de aspirare excesivă

Funcționare departe de cel mai bun punct de eficiență

O pompă selectată corespunzător ar trebui să se potrivească cu debitul, înălțimea, proprietățile fluidului și condițiile de instalare reale.

 

4. Diferența dintre alergare uscată, cavitație și deadheading

Aceste trei probleme sunt uneori confuze, dar au cauze diferite.

Alergare uscată

În camera pompei îi lipsește suficient lichid.

Problema principala:

Fără lubrifiere și răcire → supraîncălzire și deteriorare mecanică

Cavitația

În interiorul pompei există lichid, dar presiunea locală scade sub presiunea vaporilor și se formează bule de vapori.

Rezultate tipice:

Deteriorarea suprafeței rotorului

Zgomot

Vibrație

Performanță redusă

Deadheading

Pompa funcționează cu lichid în interior, dar debitul de refulare este blocat.

Lichidul rămâne prins în interiorul carcasei, provocând:

Creșterea temperaturii

Instabilitate hidraulică

Posibilă deteriorare a pompei

Diagnosticul corect este important deoarece fiecare condiție necesită soluții diferite.

 

5. Cum să preveniți funcționarea în uscat a pompei centrifuge

5.1 Proceduri corecte de pornire

Înainte de a începe:

Confirmați nivelul suficient de lichid

Deschideți complet supapa de aspirație

Umpleți și aerisiti pompa dacă este necesar

Verificați dacă conductele nu sunt obstrucționate

Nu porniți niciodată o pompă centrifugă convențională fără a confirma disponibilitatea lichidului.

5.2 Instalarea dispozitivelor de protecție

Pentru aplicații critice, pot fi utilizate sisteme de protecție suplimentare:

Comutatoare de nivel scăzut al lichidului

Dispozitive de monitorizare a debitului

Senzori de presiune

Monitorizarea curentului motorului

Protecție la oprire automată

Aceste sisteme pot opri pompa atunci când sunt detectate condiții anormale de funcționare.

5.3 Menţineţi condiţiile de aspiraţie corespunzătoare

Un sistem de aspirare fiabil ar trebui să includă:

Dimensiunea corectă a conductei

Suport adecvat pentru conducte

Risc minim de scurgeri de aer

Marja NPSH adecvată

Condiții adecvate de nivel de lichid

Designul sistemului de aspirație are un impact direct asupra fiabilității pompei.

5.4 Inspecție și întreținere regulată

Monitorizarea de rutină ar trebui să includă:

Debitul

Presiunea de refulare

Vibrație

Temperatura rulmentului

Starea etanșării mecanice

Zgomot anormal

Detectarea precoce a condițiilor anormale poate preveni defecțiunile majore.

 

Funcționarea uscată este una dintre cele mai frecvente și prevenibile cauze ale defecțiunii pompei centrifuge.

Deși motorul poate continua să funcționeze, absența lichidului în interiorul pompei poate deteriora rapid etanșările mecanice, lagărele, arborii și alte componente de precizie.

Cheia pentru prevenirea funcționării uscate nu este doar repararea pieselor deteriorate, ci și identificarea cauzei principale:

Este suficientă aprovizionarea cu lichid?

Pompa este amorsată corect?

Sistemul de aspirare este proiectat corect?

Sunt instalate dispozitive de protecție?

Cu selecția, instalarea, funcționarea și monitorizarea corespunzătoare, pompele centrifuge pot obține performanțe stabile și o durată de viață mult mai lungă.