Comprensione dei difetti della pompa
Definizione: Cosa sono i difetti della pompa?
Difetti della pompa sono guasti e avarie nelle pompe centrifughe, nelle pompe volumetriche e in altre apparecchiature di pompaggio, che comprendono problemi meccanici (guasti dei cuscinetti, problemi dell'albero, perdite delle guarnizioni), problemi idraulici (cavitazione, ricircolo, danni alla girante) e problemi di prestazioni (flusso ridotto, perdita di efficienza). Questi difetti creano caratteristiche vibrazione firme che includono componenti di frequenza di passaggio delle palette, vibrazioni casuali a banda larga da cavitazione e pulsazioni elevate a bassa frequenza da instabilità idrauliche.
Le pompe sono componenti critici in quasi tutti i processi industriali e i loro guasti possono causare arresti della produzione, rilasci di sostanze nocive nell'ambiente e rischi per la sicurezza. La comprensione delle modalità di difetto specifiche delle pompe e delle tecniche diagnostiche consente un monitoraggio efficace delle condizioni e una manutenzione predittiva.
Categorie di difetti della pompa
1. Difetti meccanici (comuni alle apparecchiature rotanti)
- Guasti dei cuscinetti: Guasto della pompa più comune (~30-40%)
- Sbilanciamento della girante: Da erosione, accumulo o palette mancanti
- Disallineamento: Disallineamento dell'accoppiamento pompa-conduttore
- Problemi all'albero: Albero piegato, crepe, Indossare
- Allentamento meccanico: Anelli di usura usurati, girante allentata
2. Difetti idraulici (specifici della pompa)
Cavitazione
- Formazione di bolle di vapore e collasso nel liquido
- Vibrazione casuale a banda larga ad alta frequenza
- Erosione e corrosione dei materiali
- Il problema idraulico più comune e distruttivo
Ricircolo
- Instabilità del flusso in condizioni fuori progetto
- Pulsazioni a bassa frequenza (0,2-0,8× velocità di corsa)
- Comune a basse portate
- Può innescare guasti meccanici
Squilibrio idraulico
- Flusso asimmetrico attraverso la girante
- Crea una vibrazione 1× dalle forze idrauliche
- Alto vibrazione assiale componente
3. Usura ed erosione
- Usura della girante: Punte delle palette, sartie, mozzo erosi
- Gioco dell'anello di usura: Aumento delle distanze dall'abrasione
- Usura dell'involucro: Superfici della voluta o del diffusore erose
- Effetto: Efficienza ridotta, aumento delle vibrazioni, degrado delle prestazioni
4. Guasti delle guarnizioni
- Perdita della tenuta meccanica: Usura della superficie, guasto dell'O-ring, problemi alla molla
- Perdita di imballaggio: Imballaggio usurato o regolato in modo improprio
- Conseguenze: Perdita di prodotto, contaminazione, danni ai cuscinetti
- Effetto vibrazione: I problemi di tenuta possono creare vibrazioni indotte dall'attrito
Firme di vibrazione
Frequenza di passaggio delle palette (VPF)
Frequenza specifica della pompa primaria:
- Calcolo: VPF = Numero di pale della girante × RPM / 60
- Normale: Picco VPF presente, ampiezza moderata
- VPF elevato: Indica problemi idraulici, danni alla girante o problemi di spazio
- Armoniche: 2×VPF, 3×VPF presenti in alcuni progetti
Firma di cavitazione
- Banda larga casuale: Rumore ad alta frequenza su ampio spettro (500-20.000 Hz)
- Impulsivo: Picchi netti nella forma d'onda temporale a causa del collasso della bolla
- Variabile: L'ampiezza fluttua in modo irregolare
- Udibile: Caratteristico suono di ghiaia o popcorn
Ricircolo
- Sub-sincrono: Pulsazioni della velocità di corsa 0,2-0,8×
- Bassa frequenza: Tipicamente 2-15 Hz
- Instabile: La frequenza può variare in base alle condizioni del flusso
- Ampiezza elevata: Può essere più volte la normale vibrazione 1×
Problemi alla girante
- Sbilanciare: 1× vibrazione dovuta a erosione, accumulo, palette rotte
- Girante allentata: Armoniche multiple, vibrazione irregolare
- Alette danneggiate: Aumento dell'ampiezza VPF, bande laterali
Modalità comuni di guasto della pompa
Guasti ai cuscinetti (~30-40%)
- Stessi meccanismi di altre apparecchiature rotanti
- Esacerbato da carichi di spinta, vibrazioni, contaminazione
- Rilevamento tramite frequenze di guasto dei cuscinetti
Guasti della guarnizione (~20-30%)
- Usura della superficie della tenuta meccanica
- Deterioramento dell'O-ring o della guarnizione
- Perdita visibile, contaminazione
- Può portare al cedimento dei cuscinetti a causa della contaminazione
Danni da cavitazione (~15-25%)
- Erosione del materiale della girante
- corrosione e danni superficiali
- Perdita progressiva delle prestazioni
- Può essere prevenuto attraverso una corretta progettazione del sistema
Danni alla girante (~10-20%)
- Erosione, corrosione, danni da corpi estranei
- Palette rotte o incrinate
- Usura da fluidi abrasivi
- Accumulo o incrostazione
Metodi di rilevamento
Analisi delle vibrazioni
- Livelli generali e tendenze
- Analisi FFT per l'identificazione della frequenza
- Monitoraggio dell'ampiezza VPF
- Rilevamento della cavitazione tramite analisi a banda larga
- Vibrazione assiale per problemi di spinta/idraulici
Monitoraggio delle prestazioni
- Portata: Un flusso ridotto indica usura o blocco
- Pressione di scarico: Una pressione ridotta indica l'usura della girante
- Consumo energetico: I cambiamenti indicano una perdita di efficienza
- Curva della pompa: Confronta la curva effettiva con quella di progetto
Parametri di processo
- Pressione di aspirazione: Un NPSH inadeguato causa cavitazione
- Temperatura: Il surriscaldamento indica problemi ai cuscinetti o alle guarnizioni
- Rumore: Cavitazione, ricircolo udibile
- Perdita: Guasti visibili della guarnizione o della guarnizione
Strategie di prevenzione
Selezione e dimensionamento adeguati
- Selezionare la pompa in base alle condizioni operative effettive
- Garantire un margine NPSH adeguato
- Evitare di operare lontano dal punto di massima efficienza (BEP)
- Considerare le caratteristiche del fluido di processo (abrasivo, corrosivo, temperatura)
Installazione
- Precisione allineamento all'autista
- Supporto adeguato delle tubazioni (eliminare la tensione delle tubazioni)
- Progettazione adeguata delle tubazioni di aspirazione
- Verifica no piede zoppo condizioni
Operazione
- Operare vicino al BEP (±20% del flusso di progetto)
- Evitare di rimuovere i fiori appassiti o di farli seccare
- Mantenere una pressione di aspirazione adeguata
- Controllare la temperatura entro i limiti di progettazione
- Se necessario, implementare il ricircolo del flusso minimo
Manutenzione
- Lubrificazione dei cuscinetti secondo programma
- Manutenzione del sistema di lavaggio delle guarnizioni
- Monitoraggio e trend delle vibrazioni
- Test delle prestazioni periodici
- Controllo del gioco degli anelli di usura durante le revisioni
I difetti delle pompe comprendono sia i problemi standard delle macchine rotanti sia problemi idraulici specifici della pompa. La comprensione dell'interazione tra condizioni meccaniche, prestazioni idrauliche e condizioni operative, combinata con un monitoraggio completo mediante analisi delle vibrazioni e parametri prestazionali, consente una gestione efficace dell'affidabilità delle pompe e la prevenzione di costosi guasti e interruzioni della produzione.
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