De ce o pompă centrifugă își inversează direcția? Și ce rău provoacă această rotație inversă echipamentului pompei centrifuge?

Inversarea pompei centrifuge se referă la situația în care, după ce o pompă centrifugă își pierde forța de antrenare a motorului principal, fluidul din conductă curge în direcția opusă din cauza diferenței de presiune statică dintre conducta de refulare și conducta de aspirație, care, la rândul său, conduce rotorul pompei să se rotească în sens opus. În esență, rotația este cauzată de forța de antrenare inversă generată de refluxul mediului pe rotorul pompei, care este o stare de funcționare anormală a pompei centrifuge.

 

 

• De ce se inversează pompa centrifugă?

 

Secvența fazei de alimentare inversată

La fel ca un ventilator electric care se rotește brusc înapoi, o pompă centrifugă se poate inversa din cauza unei secvențe incorecte a fazelor de alimentare. Când secvența de cablare a sursei de alimentare trifazate-nu corespunde cerințelor de proiectare ale pompei, sensul de rotație al motorului va fi inversat. Acest lucru se întâmplă adesea:

La punerea în funcțiune inițială a unei pompe noi

În timpul recablării după întreținere

În timpul modificărilor la liniile electrice temporare

Metodă simplă de testare: Porniți scurt pompa și opriți-o imediat, observând dacă direcția de rotație a rotorului se potrivește cu direcția marcată pe corpul pompei.

 

Reflux de lichid în timpul opririi

În anumite condiții speciale de funcționare, oprirea pompei poate declanșa un „efect de ciocănire”:

Reflux de lichid de nivel-înalt: când există stocare de lichid de-nivel înalt în conducta de evacuare

Nicio supapă de reținere instalată: Sau supapa de reținere este defectă și nu a fost înlocuită la timp

Schimbarea bruscă a presiunii sistemului: fluctuații de presiune cauzate de oprirea bruscă a echipamentelor adiacente

Această inversare este adesea însoțită de zgomot și vibrații evidente, care vor accelera uzura etanșării mecanice în timp.

 

Defecte de proiectare a instalării
Unele detalii de instalare ușor de trecut cu vederea pot duce, de asemenea, la potențiale probleme de rotație inversă:

Conducte de intrare/ieșire inversate: O greșeală tipică făcută de începători.

Nealinierea cuplajului: o abatere care depășește 0,1 mm poate afecta direcția de rotație.

Fundație nesigură: Vibrațiile pot cauza slăbirea terminalelor.

Defecte ale sistemului de control: Setări incorecte ale parametrilor invertorului.

Se recomandă marcarea direcției corecte de rotație pe carcasa pompei cu un marcator după fiecare întreținere pentru o inspecție zilnică ușoară.

 

• Principalele pericole ale inversării pompei centrifuge pentru echipamente

Pompele centrifuge sunt proiectate, structurate, iar componentele lor sunt selectate pe baza principiului de bază al „rotației unidirecționale și fluxului înainte”. Rotirea inversă va cauza daune ireversibile echipamentelor din mai multe dimensiuni, inclusiv structura mecanică, sistemul de etanșare și performanța operațională. Pericolele specifice includ:

 

Deteriorări structurale mecanice, scurtarea duratei de viață a echipamentului

1. Deteriorarea sistemului rotorului: rotorul, bucșa, cuplajul și alte componente ale rotorului unei pompe centrifuge sunt proiectate pentru aplicarea forței unidirecționale. Când se rotește în sens invers, direcția forței de impact a fluidului asupra rotorului este complet opusă celei în condiții normale de funcționare. Acest lucru duce la un dezechilibru al rotorului, generând vibrații severe și sarcini de impact, care la rândul lor cauzează uzura rotorului, fisurarea palelor și slăbirea bucșei. În cazuri severe, poate duce la îndoirea și ruperea arborelui pompei. Simultan, rotația inversă perturbă precizia echilibrului dinamic al rotorului, exacerbează amplitudinea vibrațiilor, amplifică și mai mult uzura mecanică și provoacă defecțiunea prematură a componentelor rotative importante, cum ar fi rulmenții și bucșele.
2. Uzura și blocarea componentelor staționare: Canalele de curgere ale componentelor staționare dintr-o pompă centrifugă, cum ar fi carcasa pompei, paletele de ghidare și inelele de uzură, sunt proiectate pentru fluxul de fluid înainte. Când curge înapoi, direcția de curgere a mediului contrazice direcția de proiectare a canalelor de curgere, generând turbulențe puternice și turbulențe. Aceasta duce la o eroziune crescută a pereților interiori ai canalelor de curgere și la o creștere semnificativă a uzurii. Simultan, mediul cu curgere inversă-transportă impurități din conductă, provocând sedimentarea în canalele de curgere. Acest lucru duce la frecare și blocare între componentele staționare și componentele rotorului, ceea ce poate duce la blocarea pompei și incapacitatea de a porni normal. Mai mult, jocul dintre rotor și carcasa pompei este proiectat pentru rotație înainte; la rotația inversă, jocul devine anormal de mare, exacerbând scurgerea mediului și accelerând în continuare uzura componentelor.

 

Defecțiunea sistemului de etanșare, provocând pericole pentru siguranță și mediu

Etanșările mecanice și garniturile de etanșare ale pompelor centrifuge sunt proiectate pentru rotirea înainte a rotorului. Ungerea și răcirea suprafețelor de etanșare se bazează pe mediile care curge înainte-. Când are loc rotația inversă, curgerea inversă a mediului perturbă mediul de lubrifiere al suprafeței de etanșare, provocând o creștere bruscă a temperaturii suprafeței de etanșare, ducând la frecare uscată și ardere. Simultan, vibrațiile generate de rotația inversă pot determina slăbirea și deformarea garniturilor, reducând semnificativ performanța de etanșare și conducând în cele din urmă la scurgeri de mediu. Dacă mediul transportat este inflamabil, exploziv, toxic, dăunător sau corosiv, scurgerea poate provoca accidente grave de siguranță și de mediu, cum ar fi incendii, explozii, otrăvirea personalului sau poluarea mediului. Chiar și cu apă curată, scurgerile vor provoca o scădere a presiunii sistemului, afectând funcționarea normală a întregului sistem de transport al fluidelor, crescând în același timp risipa de apă și costurile de întreținere a echipamentelor. În plus, unele etanșări mecanice unidirecționale și rulmenți de alunecare nu se pot adapta la condițiile de rotație inversă, ducând direct la deteriorarea structurală și pierderea funcțiilor de etanșare și suport.

 

Deteriorarea performanței operaționale, ceea ce duce la o reacție în lanț a defecțiunilor sistemului

1. Scăderea bruscă a eficienței pompei: La viteza de rotație inversă, pompa centrifugă este complet incapabilă să efectueze transportul înainte. Curgerea inversă a mediului face ca capul pompei și debitul să se defecteze complet, împiedicând sistemul să furnizeze lichid în mod normal și provocând întreruperi în procesele de producție ulterioare. Simultan, rotația inversă crește semnificativ pierderea de energie internă și crește în mod anormal puterea arborelui, ceea ce duce la risipa de energie. În plus, temperatura corpului pompei crește rapid, provocând potențial vaporizare medie și cavitație, deteriorând și mai mult componentele debitului pompei.
2. Turbulența presiunii sistemului: refluxul mediului poate provoca o scădere bruscă a presiunii conductei de refulare și o creștere anormală a presiunii conductei de aspirație, perturbând echilibrul presiunii întregului sistem de transport al fluidului și declanșând o reacție în lanț a defecțiunilor, cum ar fi vibrația conductei, scurgerea flanșei și deteriorarea supapei. Dacă alte pompe centrifuge funcționează în paralel în sistem, presiunea inversă generată de reflux poate afecta funcționarea normală a acestor alte pompe, determinând mai multe dispozitive să experimenteze simultan condiții anormale de funcționare, extinzând astfel sfera defecțiunii.

 

Risc extrem de ridicat de repornire, care poate deteriora unitatea de antrenare

Când o pompă centrifugă funcționează cu viteză inversă, dacă operatorul nu observă și pornește orbește motorul primar (cum ar fi motorul), motorul va fi forțat să pornească în timp ce rotorul pompei se rotește în sens opus. În acest moment, motorul trebuie să depășească cuplul inerțial invers și rezistența fluidului, determinând o creștere bruscă a curentului de pornire, depășind cu mult curentul nominal al motorului. Acest lucru poate duce cu ușurință la arderea motorului și la declanșarea invertorului. Simultan, pornirea forțată generează o sarcină de impact uriașă, transmisă unor componente precum cuplajul și arborele pompei, provocând ruperea cuplajului, răsucirea arborelui pompei și chiar deteriorarea rulmenților motorului, ducând la deteriorarea secundară a echipamentului, crescând costurile de întreținere și timpii de nefuncționare. În plus, pornirea unui motor asincron în modul pompă inversă va avea ca rezultat un timp prelungit de pornire-și o temperatură anormal de ridicată a motorului, exacerbant și mai mult riscul de deteriorare a motorului.

 

Riscuri suplimentare în condiții speciale de operare

Când mediul care curge înapoi se apropie de punctul său de fierbere, se poate vaporiza în corpul pompei sau în dispozitivul de reglare-partea de descărcare, ducând la cavitație în corpul pompei și exacerbarea deteriorării componentelor. Dacă mediul transportat este un amestec de gaz-lichid, raportul de densitate al mediului se va modifica semnificativ la viteza de reflux, iar raportul dintre viteza de reflux și viteza normală poate crește la un nivel periculos (proporțional cu rădăcina pătrată a raportului de densitate a vaporilor de lichid-), amplificând și mai mult riscul de deteriorare a echipamentului.

 

• Măsuri pentru prevenirea inversării

 

Selectarea echipamentului: Configurarea componentelor dedicate anti-rotație inversă

1. Instalarea unui dispozitiv de blocare mecanică: instalarea unui dispozitiv de blocare mecanică pe arborele pompei sau cuplarea pompei centrifuge este cea mai directă și eficientă măsură anti-rotație inversă. Dispozitivul de oprire mecanică folosește o structură de blocare-unidirecțională, permițând doar rotirea înainte a arborelui pompei. Când fluidul curge înapoi, determinând rotirea arborelui pompei în direcția opusă, opritorul se va bloca imediat, împiedicând inversarea arborelui pompei, evitând astfel complet generarea vitezei de reflux. Atunci când se selectează un dispozitiv de blocare, modelul adecvat trebuie ales pe baza turației nominale a pompei, a puterii arborelui și a condițiilor de funcționare pentru a asigura un cuplu de blocare suficient și adaptabilitate la temperatura de funcționare a pompei și caracteristicile mediului. Acest lucru este potrivit în special pentru sistemele de pompe centrifuge cu-presiune înaltă,-debit mare și în paralel-.
2. Selectarea unei unități de antrenare cu funcție anti-rotație inversă: atunci când selectați un motor, alegeți un motor cu funcție anti-rotație inversă (cum ar fi adăugarea unui dispozitiv de frânare inversă) sau setați un program de protecție anti-rotație inversă în convertizorul de frecvență. Când este detectată rotația inversă a arborelui pompei, puterea motorului este imediat întreruptă sau dispozitivul de frânare este activat pentru a preveni rapid axul pompei să continue să se inverseze, evitând creșterea vitezei de reflux.

 

Proiectarea țevilor: Instalați supape fiabile de prevenire a refluxului

1. Instalați supape automate de prevenire a refluxului: instalați supape automate de prevenire a refluxului în apropierea corpului pompei de pe conducta de refulare. Aceasta este cea mai utilizată măsură de prevenire a refluxului în inginerie. În timpul funcționării normale, mediul împinge discul supapei deschis în direcția înainte; când pompa se oprește sau își pierde forța de antrenare, fluidul curge în sens invers, împingând discul supapei să se închidă rapid, întrerupând canalul de reflux și împiedicând inversarea arborelui pompei. Selecția ar trebui să se concentreze pe viteza de închidere și pe performanța de etanșare. Supapele de reținere cu închidere lentă-poate încetini viteza de închidere a discului supapei pentru a evita impactul ciocanului de ariete; Sistemele de-presiune înaltă, debit-înalt necesită supape de reținere cu rezistență la presiune ridicată și închidere fiabilă pentru a preveni defecțiunea supapei.
2. Optimizați configurația conductei și a supapelor: evitați configurațiile în care conducta de refulare este conectată direct la echipamentul de stocare a lichidelor de-nivel înalt. Dacă acest lucru este inevitabil, trebuie adăugată o supapă de închidere-(cum ar fi o supapă cu sferă sau o supapă cu bilă) la conducta de refulare pentru a fi utilizată împreună cu o supapă de reținere. După ce pompa centrifugă se oprește, închideți mai întâi supapa de închidere-, apoi opriți motorul pentru o protecție dublă împotriva refluxului. În sistemele de funcționare paralelă, conducta de refulare a fiecărei pompe trebuie să aibă o supapă de reținere separată și o supapă de închidere-pentru a preveni refluxul și rotația inversă a altor pompe după ce o pompă se oprește. Nu utilizați elemente de închidere-închidere-lentă pentru a înlocui supapele de reținere pentru a preveni refluxul fluidului prin corpul pompei.

 

Proceduri de operare: Standardizați procedurile de operare și reduceți riscurile de eroare umană.

1. Respectați cu strictețe procedurile de operare de oprire: atunci când opriți o pompă centrifugă, închideți mai întâi supapa de închidere-de refulare, apoi opriți motorul pentru a întrerupe complet canalul de reflux și pentru a preveni refluxul să provoace inversarea arborelui pompei. Pentru pompele centrifuge care funcționează în paralel, închideți supapa de închidere-de descărcare și motorul fiecărei pompe în secvență la oprire, pentru a preveni refluxul de mediu de la alte pompe în corpul pompei oprit și determinând rotația inversă.
2. Repornirea orbește a echipamentului este strict interzisă: înainte de a porni pompa centrifugă, verificați direcția de rotație a arborelui pompei pentru a vă asigura că nu există o rotație inversă înainte de a porni motorul. Dacă este detectată rotația inversă, investigați cauza refluxului, întrerupeți complet calea refluxului și opriți inversarea arborelui pompei înainte de a porni pompa. Pornirea forțată ar putea deteriora echipamentul.
3. Consolidați inspecțiile operaționale: în timpul funcționării zilnice, concentrați-vă pe parametrii de monitorizare, cum ar fi direcția de rotație a pompei, vibrația, presiunea și temperatura. Detectați imediat orice semne anormale de reflux sau inversare a arborelui pompei și luați măsuri preventive pentru a preveni escaladarea defecțiunii.

 

Întreținere și management: inspecție și întreținere regulată pentru a asigura fiabilitatea echipamentului.

1. Inspectați regulat componentele anti-inversări inverse: inspectați și întrețineți regulat componentele anti-inversări inverse, cum ar fi dispozitivele de prevenire a returului mecanic și supapele de reținere. Verificați performanța de blocare a dispozitivului de prevenire a returului, etanșeitatea și flexibilitatea închiderii discului supapei de reținere, curățați prompt impuritățile de pe discul supapei de reținere și înlocuiți garniturile și piesele uzate sau uzate pentru a preveni defectarea componentelor care duc la retur.
2. Calibrați în mod regulat dispozitivele de protecție: calibrați în mod regulat programul de protecție anti-rotație inversă al invertorului și dispozitivul de frânare inversă al motorului pentru a asigura sensibilitatea și fiabilitatea acestora, permițând detectarea și prevenirea în timp util a rotației inverse a arborelui pompei; verificați în mod regulat performanța de etanșare și flexibilitatea de comutare a supapelor de conductă și reparați sau înlocuiți prompt supapele deteriorate.
3. Stabiliți înregistrări de funcționare a echipamentului: înregistrați parametrii de funcționare ai pompei centrifuge, condițiile de defecțiune și înregistrările de întreținere, cu accent pe înregistrarea stării de întreținere a componentelor anti-rotație inversă. Analizând datele de operare, preziceți tendința de îmbătrânire a componentelor anti-rotație inversă și efectuați întreținerea în avans pentru a evita riscul vitezei de rotație inversă de la sursă.