Per entendre les fuites d'una bomba centrífuga, és important entendre primer el funcionament bàsic d'una bomba centrífuga. A mesura que el flux entra a través de l'ull de l'impel·lent de la bomba i puja pels àleps de l'impel·lent, el fluid està a una pressió i una velocitat més baixes. Quan el flux passa a través de la voluta, la pressió augmenta i la velocitat augmenta. Aleshores, el flux surt per la descàrrega, punt en què la pressió és alta però la velocitat disminueix. El flux que entra a la bomba ha de sortir de la bomba. La bomba imparteix alçada (o pressió), la qual cosa significa que augmenta l'energia del fluid de la bomba.
Certs errors en components d'una bomba centrífuga, com ara l'acoblament, la hidràulica, les juntes estàtiques i els coixinets, faran que tot el sistema falli, però aproximadament el seixanta-nou per cent de tots els errors de la bomba són deguts al mal funcionament del dispositiu de segellat.
LA NECESSITAT DE SEGELLS MECÀNICS
Un segell mecànicés 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; ho han de fer per mantenir una pel·lícula de fluid 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 empaquetament mecànic. El empaquetament mecànic, un material fibrós generalment impregnat amb un lubricant com el grafit, es tallava en seccions i s'omplia en el que s'anomenava una "caixa d'empastament". A continuació, s'afegia una premsaestopes a la part posterior per compactar-ho tot. Com que el empaquetament està en contacte directe amb l'eix, requereix lubricació, però encara restarà potència.
Normalment, un "anell de llanterna" permet aplicar aigua de rentat a la empaquetadura. 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:
- Dirigiu l'aigua de rentat lluny del procés per evitar la contaminació.
- evitar que l'aigua de la cisterna s'acumuli al terra (excés de polvorització), que és una preocupació tant de l'OSHA com de la neteja.
- Protegiu la caixa de rodaments de l'aigua de rentat, que pot contaminar l'oli i, finalment, provocar una fallada del rodament.
Com passa amb totes les bombes, voldreu provar-la per descobrir els costos anuals que necessita 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, us pot sorprendre el cost. Una bomba amb segell mecànic us podria estalviar molts costos anuals.
Donada la geometria general d'un segell mecànic, a qualsevol lloc on hi hagi una junta o una junta tòrica, hi ha un possible punt de fuita:
- Una junta tòrica (o junta) dinàmica erosionada, desgastada o desgastada 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 CINC TIPUS D'ERRORES DELS DISPOSITIUS DE SEGellAT
Si la bomba centrífuga presenta una fuita incontrolada, cal comprovar a fons totes les causes possibles per determinar si calen reparacions o una nova instal·lació.
1. Errors operacionals
Negligir el punt de millor eficiència: Esteu fent funcionar la bomba al punt de millor eficiència (BEP) d'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 cabal que fan que el sistema falli.
Altura d'aspiració positiva neta (NPSH) insuficient: Si no teniu prou alçada d'aspiració per a la bomba, el conjunt giratori pot tornar-se inestable, causar cavitació i provocar una fallada del segell.
Operant amb el cap mort:Si ajusteu la vàlvula de control massa baixa per estrangular la bomba, podeu obstruir el flux. Un flux obstruït provoca 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 està situat a la part superior. Si la ventilació és incorrecta, l'aire es pot quedar atrapat al voltant del segell i no podrà evacuar la caixa de premsaestopes. El segell mecànic fallarà aviat si la bomba continua funcionant en aquesta condició.
Marge de vapor baix:Aquests són fluids intermitents; els hidrocarburs calents intermitents s'exposaran a les condicions atmosfèriques. A mesura que la pel·lícula de fluid passa a través del segell mecànic, pot intermitent-se al costat atmosfèric i provocar una fallada. Aquesta fallada sovint passa amb els sistemes d'alimentació de calderes: aigua calenta a 120-140 °C intermitent amb la caiguda de pressió a través de les cares del segell.
2. Avaries mecàniques
La desalineació de l'eix, el desequilibri de l'acoblament i el desequilibri de l'impel·lent poden contribuir a fallades del segell mecànic. A més, després d'instal·lar la bomba, si teniu canonades desalineades cargolades, exercireu molta tensió sobre la bomba. També cal evitar una base incorrecta: la base és segura? Està correctament rejuntada? Teniu el peu tou? Està cargolada correctament? I finalment, comproveu els coixinets. Si la tolerància dels coixinets es desgasta, els eixos es mouran i causaran vibracions a la bomba.
3. Fallades dels components del segell
Teniu un bon parell tribològic (l'estudi de la fricció)? Heu triat les combinacions de cares correctes? Què passa amb la qualitat del material de la cara del segellat? Els vostres materials són adequats per a la vostra aplicació específica? Heu seleccionat els segells secundaris adequats, com ara juntes i juntes tòriques, que estan preparats per a atacs químics i tèrmics? Les molles no han d'estar obstruïdes ni les manxes corroïdes. Finalment, vigileu les distorsions de la cara per pressió o calor, ja que un segell mecànic sota molta pressió es doblegarà i el perfil esbiaixat pot causar una fuita.
4. Errors de disseny del sistema
Necessiteu un arranjament de rentat de segellat adequat, juntament amb una refrigeració suficient. Els sistemes duals tenen fluids de barrera; el recipient 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 l'aspiració: alguns sistemes de bombament més antics que sovint venien com un patí compacte inclouen un colze de 90º a l'aspiració just abans que el flux entri a l'ull de l'impel·lent. El colze provoca un flux turbulent que crea inestabilitats al conjunt giratori. Tota la canonada d'aspiració/descàrrega i de bypass també s'ha de dissenyar correctament, sobretot si algunes canonades s'han reparat en algun moment al llarg dels anys.
5. Tota la resta
Altres factors diversos només expliquen aproximadament el 8% de totes les fallades. Per exemple, de vegades es requereixen sistemes auxiliars per proporcionar un entorn operatiu acceptable per a un segell mecànic. Pel que fa als sistemes duals, es necessita un fluid auxiliar que actuï com a barrera que eviti que la contaminació o el fluid de procés s'aboqui al medi ambient. 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 responsables de les fuites i les fallades del sistema, però també indiquen problemes que eventualment causarien danys greus en el futur. La fiabilitat del segell es veu molt afectada pel disseny del segell i l'entorn de funcionament.
Data de publicació: 26 de juny de 2023