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Manter a válvula de saída fechada duranteBombas centrífugasa operação introduz múltiplos riscos técnicos.
Conversão descontrolada de energia e desequilíbrio termodinâmico
- 1.1 Sob a condição fechada, devido ao aumento repentino da temperatura do meio, quase toda a energia de entrada é convertida em energia térmica. O meio não consegue absorver o calor, causando um aumento acentuado na temperatura na câmara da bomba. A operação contínua induzirá a vaporização do meio, acelerando a carbonização do material de vedação.
1.2 Falha do sistema de vedação Em um ambiente de alta temperatura e vaporização do meio, o selo mecânico que depende da lubrificação e do resfriamento do meio levará à falha por superaquecimento – o selo mecânico terá atrito seco e a face do selo será queimada.
Estresse mecânico anormal
- 2.1 Excesso de força axial A força axial da válvula de fechamento é geralmente 1,5 a 5 vezes maior que a das condições normais de trabalho, e a carga do mancal de encosto pode atingir ou até mesmo exceder seu limite de rolamento, resultando na fragmentação da gaiola do rolamento ou na deformação da gaiola
2.2 Danos por vibração e fadiga A diferença na expansão térmica causada por alta temperatura leva à deformação térmica ou estresse térmico, folga anormal entre o impulsor e a carcaça da bomba e a influência da carga hidráulica desequilibrada, o que faz com que o equilíbrio dinâmico do rotor seja danificado, a vibração aumenta e as peças são danificadas por fadiga.
Cavitação e danos materiais
3.1 Permissão NPSH vaporização em meio invertido [tornar a permissão de cavitação (NPSHa) do dispositivo menor que o NPSHr necessário da bomba], formando bolhas, e a onda de choque gerada pelo colapso das bolhas pode atingir 690MPa, resultando em corrosão por pites e fragmentação em favo de mel do rotor do rotor
3.2 Deterioração da estrutura metalográfica Para impulsores de aço inoxidável austenítico, a sensibilização pode ocorrer em altas temperaturas locais, e a taxa de corrosão intergranular aumentará e a resistência à tração diminuirá. Para impulsores de aço carbono, os problemas em altas temperaturas são mais significativos, como oxidação e descarbonetação em alta temperatura, resultando em uma diminuição na resistência superficial e políticas gerais; Se contiver impurezas como enxofre e fósforo, é fácil segregar nos contornos de grão em altas temperaturas, causando fragilidade térmica e fácil rachadura durante a operação; Sob altas temperaturas de longo prazo, o aço carbono tem baixa resistência à fluência, e altas temperaturas locais podem acelerar a deformação por fluência, o que eventualmente levará à fratura do impulsor ou falha por fadiga.
Segurança do sistema e riscos econômicos
4.1 A pressão da carcaça do mancal de pressão excede o limite e a operação da válvula de fechamento faz com que a pressão de saída da bomba atinja 120-150% do valor nominal, e há risco de rompimento da pressão de ajuste da válvula de segurança, o que pode desencadear descarga de alívio de pressão ou rachadura da solda da tubulação
4.2 Aumento no consumo de energia e nos custos de manutenção A operação de desligamento da válvula é a "condição fatal" das bombas centrífugas, o que aumenta significativamente o consumo de energia no curto prazo, e a operação a longo prazo levará a danos malignos no equipamento, e o custo abrangente de manutenção pode aumentar de 3 a 10 vezes.
Deterioração das condições de trabalho dos meios de comunicação especiais
Para meios voláteis (por exemplo, GLP), a operação da válvula fechada acelerará a vaporização da fase líquida, e o fluxo bifásico gás-líquido na câmara da bomba causará mudanças repentinas de fluxo, resultando em oscilações periódicas de forças axiais e acelerando o desgaste dos componentes.
Experiência na indústria e requisitos padrão
6.1 Experiência na indústria: De acordo com a experiência real de aplicação de engenharia, o tempo limite de funcionamento da válvula da bomba centrífuga não deve exceder 2 minutos, sendo geralmente limitado a 1 minuto. Recomenda-se a instalação de um sistema de controle de intertravamento para acionar automaticamente o programa de proteção de desligamento quando a válvula de saída fecha e ultrapassa o tempo limite.
6.2 A especificação padrão exige que a norma API 610 12ª Edição declare que algumas bombas de alta energia, com engrenagens integradas ou multiestágios, apresentam um rápido aumento de temperatura quando a válvula de saída está fechada, o que torna os testes inviáveis e/ou inseguros quando a válvula está fechada. O aumento de temperatura está intimamente relacionado à densidade de potência. A densidade de potência DP, que pode ser aproximada como:
Classificação P: Potência nominal por estágio quando a água está em hp (ou MW)
D imp: Diâmetro nominal do impulsor em pol. (ou m)
Bocal D: Diâmetro nominal do flange de saída em pol. (ou m). Para bombas de estágio único e sucção dupla, o bocal D é o diâmetro do flange de entrada.
O valor crítico típico para PD é 0,286 hp/pol.3 (13 MW/m3), além do qual é recomendado não operar a bomba com a válvula de saída fechada durante os testes de desempenho.
Horário da publicação: 04/06/2025