Per entendre les fuites de la bomba centrífuga, primer és important entendre el funcionament bàsic d'una bomba centrífuga.Quan el flux entra per l'ull de l'impulsor de la bomba i puja per les pales de l'impulsor, el fluid es troba a una pressió més baixa i a una velocitat baixa.Quan el flux passa per la voluta, la pressió augmenta i la velocitat augmenta.Aleshores, el flux surt a través de la descàrrega, moment en què la pressió és alta però la velocitat disminueix.El cabal que entra a la bomba ha de sortir de la bomba.La bomba imparteix capçalera (o pressió), el que significa que augmenta l'energia del fluid de la bomba.
Algunes fallades dels components d'una bomba centrífuga, com ara l'acoblament, les juntes hidràuliques, estàtiques i els coixinets, provocaran que tot el sistema falli, però aproximadament el seixanta-nou per cent de totes les fallades de la bomba resulten d'un mal funcionament del dispositiu de segellat.
LA NECESSITAT DE SEGELLS MECÀNICS
Un segell mecànic és un dispositiu que s'utilitza per controlar les fuites entre un eix giratori i un recipient ple de líquid o gas.La seva principal responsabilitat és controlar les fuites.Tots els segells tenen fuites: han de fer-ho per mantenir una pel·lícula fluida sobre tota la cara del segell mecànic.La fuita que surt pel costat atmosfèric és força baixa;la fuita en un hidrocarbur, per exemple, es mesura amb un mesurador de COV en parts/milió.
Abans que es desenvolupessin els segells mecànics, els enginyers normalment segellaven una bomba amb un embalatge mecànic.L'embalatge mecànic, un material fibrós generalment impregnat d'un lubricant com el grafit, es tallava en seccions i s'emplenava el que s'anomenava "empaqueta".A continuació, es va afegir una glàndula d'embalatge
darrere per empaquetar-ho tot.Com que l'embalatge està en contacte directe amb l'eix, requereix lubricació, però encara robarà la potència.
Normalment, un "anell de llanterna" permet aplicar aigua de rentat a l'embalatge.Aquesta aigua, necessària per lubricar i refredar l'eix, es filtrarà al procés o a l'atmosfera.Depenent de la vostra aplicació, és possible que hàgiu de:
· dirigir l'aigua de rentat lluny del procés per evitar la contaminació.
· Evitar que l'aigua de rentat s'acumuli al terra (excés de polvorització), que és alhora una preocupació per OSHA i una preocupació per a la neteja.
· Protegiu la caixa de coixinets de l'aigua del rentat, que pot contaminar l'oli i, finalment, provocar una fallada del coixinet.
Com amb cada bomba, voldreu provar la vostra bomba per descobrir els costos anuals que requereix per funcionar.Una bomba d'embalatge pot ser assequible d'instal·lar i mantenir, però si calculeu quants galons d'aigua consumeix per minut o per any, és possible que us sorprengui el cost.Una bomba de segellat mecànic podria estalviar-vos molts costos anuals.
Donada la geometria general d'un segell mecànic, a qualsevol lloc on hi hagi una junta o una junta tòrica, es produeix un possible punt de fuita:
· Una junta tòrica (o junta) dinàmica erosionada, desgastada o amb trastes a mesura que es mou el segell mecànic.
· Brutícia o contaminació entre els segells mecànics.
· Una operació fora de disseny dins dels segells mecànics.
ELS CINQ TIPUS DE FALLAS DEL DISPOSITIU DE SEGELL
Si la bomba centrífuga presenta una fuita incontrolada, heu de comprovar a fons totes les causes potencials per determinar si necessiteu reparacions o una nova instal·lació.
1. Falles operatives
Descuidant el punt de millor eficiència: esteu operant la bomba al punt de millor eficiència (BEP) en una corba de rendiment?Cada bomba està dissenyada amb un
Punt d'eficiència específic.Quan feu funcionar la bomba fora d'aquesta regió, creeu problemes amb el flux que fan que el sistema falli.
Capçal d'aspiració positiu net insuficient (NPSH): si no teniu prou capçal d'aspiració a la vostra bomba, el conjunt giratori pot esdevenir inestable, provocar cavitació i provocar una fallada del segell.
Funcionament amb cap mort: si configureu la vàlvula de control massa baixa per accelerar la bomba, podeu sufocar el flux.El flux asfixiat provoca una recirculació dins de la bomba, que genera calor i afavoreix una fallada del segell.
Funcionament en sec i ventilació incorrecta del segell: una bomba vertical és la més susceptible, ja que el segell mecànic es col·loca a la part superior.Si teniu una ventilació inadequada, l'aire es pot quedar atrapat al voltant del segell i no podrà evacuar el empassat.El segell mecànic fallarà aviat si la bomba continua funcionant en aquestes condicions.
Baix marge de vapor: són fluids intermitents;els hidrocarburs calents parpellejaran un cop exposats a les condicions atmosfèriques.Quan la pel·lícula de fluid travessa el segell mecànic, pot parpellejar pel costat atmosfèric i provocar una fallada.Aquesta fallada sovint passa amb els sistemes d'alimentació de la caldera: aigua calenta a 250-280º F amb la caiguda de pressió a les cares del segell.
2. Falles mecàniques
La desalineació de l'eix, el desequilibri de l'acoblament i el desequilibri de l'impulsor poden contribuir a fallades del segell mecànic.A més, després d'instal·lar la bomba, si hi ha canonades desalineades per cargol, s'imposarà molta tensió a la bomba.També cal evitar una mala base: la base és segura?Està rejuntat correctament?Tens el peu tou?Està cargolat correctament?I per últim, comproveu els coixinets.Si la tolerància dels coixinets es desgasta, els eixos es mouran i provocaran vibracions a la bomba.
3. Falles dels components del segell
Tens un bon parell tribològic (l'estudi de la fricció)?Heu triat les combinacions correctes de cara?Què passa amb la qualitat del material de la cara del segell?Els vostres materials són adequats per a la vostra aplicació específica?Heu seleccionat els segells secundaris adequats, com ara juntes i juntes tòriques, preparats per a atacs químics i tèrmics?Les vostres molles no han d'estar obstruïdes ni les vostres manxes corroïdes.Finalment, estigueu atents a les distorsions de la cara per pressió o calor, ja que un segell mecànic sota una gran pressió s'inclinarà i el perfil esbiaixat pot provocar una fuita.
4. Falles de disseny del sistema
Necessiteu una disposició de segellat adequada, juntament amb una refrigeració suficient.Els sistemes duals tenen fluids de barrera;l'olla de segellat auxiliar ha d'estar a la ubicació correcta, amb la instrumentació i les canonades correctes.Heu de tenir en compte la longitud de la canonada recta a la succió: alguns sistemes de bombes més antics que sovint venien com a patins empaquetats inclouen un colze de 90º a la succió just abans que el flux entri a l'ull de l'impulsor.El colze provoca un flux turbulent que crea inestabilitats en el conjunt giratori.Totes les canonades d'aspiració/descàrrega i bypass també s'han de dissenyar correctament, especialment si algunes canonades s'han reparat en algun moment al llarg dels anys.
5. Tota la resta
Altres factors diversos representen només un 8% de tots els errors.Per exemple, de vegades es requereixen sistemes auxiliars per proporcionar un entorn operatiu acceptable per a un segell mecànic.Per fer referència als sistemes duals, necessiteu un fluid auxiliar que actuï com a barrera que impedeix que la contaminació o el fluid de procés s'aboqui a l'entorn.Tanmateix, per a la majoria dels usuaris, abordar una de les quatre primeres categories tindrà la solució que necessiten.
CONCLUSIÓ
Els segells mecànics són un factor important en la fiabilitat dels equips rotatius.Són els responsables de les fuites i fallades del sistema, però també indiquen problemes que eventualment causarien danys greus a la carretera.La fiabilitat del segell es veu molt afectada pel disseny del segell i l'entorn operatiu.
Per Frank Rotello, enginyer mecànic de Cummins-Wagner Co., Inc.
Hora de publicació: 04-gen-2022