Novice - Katere težave lahko povzroči zaprtje izpustnega ventila med delovanjem centrifugalne črpalke?

Med zaprtjem izpustnega ventilaCentrifugalne črpalkedelovanje prinaša več tehničnih tveganj.

Nenadzorovana pretvorba energije in termodinamično neravnovesje

1.1 V zaprtem stanju zaradi porasta temperature medija se skoraj vsa vhodna energija pretvori v toplotno energijo. Medij ne more odvajati toplote, zaradi česar temperatura v komori črpalke močno naraste. Neprekinjeno delovanje povzroči izhlapevanje medija, kar pospeši karbonizacijo tesnilnega materiala.

1.2 Okvara tesnilnega sistema V okolju visoke temperature in izhlapevanja medija bo mehansko tesnilo, ki je odvisno od mazanja in hlajenja medija, povzročilo njegovo pregrevanje – mehansko tesnilo bo imelo suho trenje in tesnilna površina se bo ožgala.

Nenormalna mehanska obremenitev

2.1 Prekoračitev aksialne sile Aksialna sila zapiralnega ventila je običajno 1,5–5-krat večja od normalne delovne sile, obremenitev aksialnega ležaja pa lahko doseže ali celo preseže svojo mejo nosilnosti, kar povzroči drobljenje ležajne kletke ali njeno deformacijo.

2.2 Vibracije in poškodbe zaradi utrujenosti Razlika v toplotnem raztezanju, ki jo povzroča visoka temperatura, vodi do toplotne deformacije ali toplotne napetosti, nenormalne reže med rotorjem in ohišjem črpalke ter vpliva neuravnotežene hidravlične obremenitve, kar povzroči poškodbo dinamičnega ravnovesja rotorja, povečanje vibracij in poškodbe delov zaradi utrujenosti.

Kavitacija in materialna škoda

3.1 Dodatek NPSH invertirano uparjanje medija [zmanjšuje kavitacijski dodatek (NPSHa) naprave pod potrebnim NPSHr črpalke], pri čemer nastajajo mehurčki, udarni val, ki ga povzroči razpad mehurčkov, pa lahko doseže 690 MPa, kar povzroči jamke in satjasto lupljenje rotorja.

3.2 Poslabšanje metalografske strukture Pri rotorjih iz avstenitnega nerjavnega jekla se lahko pri lokalnih visokih temperaturah pojavi senzibilizacija, stopnja medkristalne korozije pa se poveča, natezna trdnost pa zmanjša. Pri rotorjih iz ogljikovega jekla so težave pri visokih temperaturah večje, kot sta oksidacija in razogljičenje pri visokih temperaturah, kar povzroči zmanjšanje površinske trdnosti in splošnih pravil; če vsebuje nečistoče, kot sta žveplo in fosfor, se pri visokih temperaturah zlahka ločijo na mejah zrn, kar povzroči toplotno krhkost in enostavno razpokanje med delovanjem; pri dolgotrajni visoki temperaturi ima ogljikovo jeklo slabo odpornost proti lezenju, lokalna visoka temperatura pa lahko pospeši deformacijo zaradi lezenja, kar sčasoma povzroči zlom rotorja ali utrujenostno odpoved.

Varnost sistema in ekonomska tveganja

4.1 Tlak tlačnega ležaja tlačne lupine presega mejo in delovanje zapornega ventila povzroči, da izhodni tlak črpalke doseže 120-150 % nazivne vrednosti, kar lahko povzroči preboj nastavljenega tlaka varnostnega ventila, kar lahko povzroči razbremenitev tlaka ali razpokanje varjenja cevovoda.

4.2 Porast porabe energije in stroškov vzdrževanja Izklop ventila je "smrtonosno stanje" centrifugalnih črpalk, ki kratkoročno znatno poveča porabo energije, dolgotrajno delovanje pa bo povzročilo maligne poškodbe opreme, skupni stroški vzdrževanja pa se lahko povečajo za 3-10-krat.

Poslabšanje delovnih pogojev za posebne medije

Pri hlapnih medijih (npr. utekočinjeni naftni plin) bo delovanje zaprtega ventila pospešilo uparjanje tekoče faze, dvofazni tok plina in tekočine v črpalni komori pa bo povzročil nenadne spremembe pretoka, kar bo povzročilo periodična nihanja aksialnih sil in pospešilo obrabo komponent.

Izkušnje v panogi in standardne zahteve

6.1 Izkušnje v industriji Glede na dejanske izkušnje z inženirsko uporabo čas delovanja centrifugalne črpalke ne sme presegati 2 minut, običajno pa je omejen na 1 minuto. Priporočljivo je vzpostaviti sistem za nadzor blokade, ki samodejno sproži program zaščite pred izklopom, ko se izpustni ventil zapre in prekorači čas delovanja.

6.2 Standardna specifikacija zahteva, da standard API 610 12. izdaje navaja, da imajo nekatere visokoenergijske, integrirano zobniške ali večstopenjske črpalke hiter dvig temperature, ko je izhodni ventil zaprt, zaradi česar je testiranje neizvedljivo in/ali nevarno, ko je ventil zaprt. Dvig temperature je tesno povezan z gostoto moči. Gostota moči PD, ki jo je mogoče približno opredeliti kot:

Nazivna moč: Nazivna moč na stopnjo pri polnjenju vode v KM (ali MW)

D imp: Nazivni premer rotorja v palcih (ali m)

Šoba D: Nazivni premer izhodne prirobnice v palcih (ali m). Pri dvojno sesalnih, enostopenjskih črpalkah je šoba D premer vhodne prirobnice.

Tipična kritična vrednost za PD je 0,286 hp/in.3 (13 MW/m3), nad katero je priporočljivo, da črpalka med preskušanjem delovanja ne deluje z zaprtim izhodnim ventilom.

Čas objave: 4. junij 2025