La prevenzione della cavitazione nelle pompe centrifughe inizia prima della messa in servizio. L'approccio affidabile è valutare il margine NPSH effettivo, la pressione di vapore del liquido, la geometria di ingresso, il supporto del rotore, l'assetto della tenuta meccanica e i materiali bagnati come un unico problema di selezione. Questo è importante nei servizi petrolchimici, chimici del carbone e a bassa temperatura perché una pompa può soddisfare il suo compito di portata e altezza manometrica pur perdendo stabilità quando il livello del liquido scende, la temperatura sale o la linea di aspirazione aggiunge più perdite di quanto ipotizzato nel caso di progetto.
Inizia con la Condizione Reale NPSH
NPSHa è determinato dalla pressione del vaso di aspirazione, dal livello minimo del liquido, dalla temperatura del liquido, dalla pressione di vapore e dalle perdite della tubazione di aspirazione. NPSHr è una caratteristica della pompa che cambia con il design idraulico selezionato e il flusso operativo. La selezione richiede quindi di confrontarli nell'intervallo operativo previsto, inclusi basso flusso, flusso normale e flusso nominale, piuttosto che in un punto comodo sulla curva.
Due compiti nel complesso di integrazione di raffinazione e chimica di Yulong Island illustrano la differenza. Una pompa OH2 glicole etilenico a meno 14 °C operava con NPSHa di 10 m e NPSHr di 3,3 m, mentre una pompa OH2 reflusso C5 lavorava con la condizione molto più stretta di 3,5 m NPSHa e 2,5 m NPSHr. La famiglia di pompe da sola non determina il rischio di cavitazione; lo stato del fluido e il sistema di aspirazione sì.
Scegliere la Struttura Idraulica per il Rischio di Aspirazione
VS6 per Liquidi Facilmente Vaporizzati e a Bassa Temperatura
Per etilene, propano, gas liquefatto e mezzi simili soggetti a vaporizzazione, un assetto sospeso verticale può proteggere il lato di aspirazione posizionando la sezione idraulica sotto il livello del liquido. La LDT(VS6) di Longgang Pump è una pompa sospesa verticale multistadio a doppia cassa con un induttore all'ingresso della girante. L'induttore migliora le prestazioni di ingresso prima della girante principale, mentre il supporto del rotore lungo a cuscinetti sommersi multi-punto aiuta a mantenere stabile il rotore lungo.
Pompa centrifuga bag sospesa verticale Longgang Pump LDT(VS6) è adatta a compiti dove il processo può flashare all'occhio della girante e un layout di aspirazione convenzionale sopra terra lascerebbe poco margine operativo.
BB1 e BB2 per Alto Flusso o Severo Servizio di Processo
Dove il flusso è alto e il liquido è ragionevolmente pulito, una girante a doppia aspirazione BB1 può ridurre la velocità di ingresso e ridurre l'NPSHr bilanciando anche gran parte del carico assiale. Per fluidi di processo più caldi, ad alta pressione o corrosivi, un BB2 montato a centrolinea può mantenere l'allineamento della cassa e dell'albero mentre la temperatura cambia. I design BB2 possono anche utilizzare una girante a doppia aspirazione di primo stadio dove il requisito di aspirazione è particolarmente impegnativo.
Pompa centrifuga per processi chimici a divisione radiale Longgang Pump LBD(BB2) offre agli ingegneri un'opzione tra i cuscinetti quando il design idraulico anti-cavitazione deve coesistere con alta temperatura di processo, pressione o esposizione alla corrosione.
VS4 per Pozzi di Liquidi Caldi e Aspirazione Sommersa
Le configurazioni sommerse verticali sono utili anche quando il liquido è caldo e il vaso di aspirazione è il modo pratico per preservare l'altezza manometrica disponibile. In un progetto di alchilazione, Longgang ha fornito una pompa VS4 per sale fuso per sale di trasferimento di calore da 260 a 300 °C e una pompa VS4 per zolfo liquido per zolfo liquido da 125 a 155 °C. Il layout sommerso accorcia il percorso di aspirazione effettivo ed evita di trattare un liquido ad alta temperatura come un compito di trasferimento orizzontale ordinario.
La Selezione della Tenuta Meccanica fa Parte della Prevenzione della Cavitazione
La cavitazione non pitona solo una girante. La pulsazione di pressione risultante e le vibrazioni possono disturbare il tracciamento delle facce della tenuta, aumentare il calore sulle facce e ridurre la vita dei cuscinetti. Il piano della tenuta deve quindi corrispondere al mezzo e alla stabilità attesa della condizione di aspirazione. Un assetto base Plan 11 può adattarsi ad acqua pulita, acqua demineralizzata e molti compiti stabili di idrocarburi. Idrocarburi caldi, liquidi che flashano e mezzi pericolosi possono richiedere una combinazione più protettiva come Plan 11 più 52, 53A o 53B, soggetto al design finale del sistema di tenuta API 682.
Una pompa di reflusso C5 a Yulong Island ha utilizzato Plan 11 più 53A, mentre una pompa di condensato di flare antincendio ha utilizzato Plan 31 più 52. Nei servizi di acqua cloro-alcalina e sali di sodio, il Plan 54 può essere utilizzato dove è necessario un fluido barriera fornito esternamente. I compiti VS4 per sale fuso e zolfo liquido hanno utilizzato tenute a imballaggio con autoflusso a cuscinetto scorrevole, mostrando che una tenuta meccanica convenzionale non è automaticamente la risposta migliore per ogni mezzo caldo.
I Materiali Limitano i Danni Quando Cavitazione e Corrosione Si Combinano
La selezione dei materiali non può eliminare la cavitazione, ma influisce su quanto rapidamente i danni da cavitazione, corrosione e usura si combinano. 304 e 316L sono utilizzati ampiamente per acqua, solventi e compiti di processo moderatamente corrosivi. Il servizio di lavaggio del sale ammoniacale del carbone chimico può richiedere CD4MCu, mentre compiti di acido solforico concentrato e esausto possono utilizzare parti bagnate in fluoroplastico o casse e giranti in 904L. Queste scelte devono essere verificate contro concentrazione, temperatura, cloruri, solidi e il design effettivo dei componenti bagnati.
Per l'acqua di alimentazione ad alta pressione e i servizi di processo caldi, la resistenza dei materiali, la resistenza all'erosione e la stabilità termica sono importanti quanto la resistenza alla corrosione nominale. La specifica giusta copre la cassa, la girante, l'albero, le maniche, gli anelli di usura e le facce della tenuta come un sistema, piuttosto che nominare una lega resistente alla corrosione per l'intera pompa.
Revisione della Cavitazione per Servizi Critici
Prima di finalizzare una pompa centrifuga, verificare il livello operativo minimo, la temperatura massima del liquido, la pressione del vaso, la pressione di vapore, le perdite nella linea di aspirazione e l'intervallo di portata operativa. Selezionare quindi congiuntamente il progetto idraulico di ingresso, la struttura della pompa, il piano di tenuta e i materiali. Confermare inoltre le condizioni di avvio, il percorso di sfiato, il funzionamento a portata minima e il monitoraggio richiesto per un servizio critico.
Conclusione
La prevenzione della cavitazione nelle pompe centrifughe è più efficace quando NPSH, progetto dell'ingresso della girante, struttura, selezione della tenuta meccanica e selezione dei materiali vengono valutati insieme. Longgang Pump applica questa logica ingegneristica alle pompe BB e VS per servizi industriali ad alta temperatura, corrosivi, a bassa temperatura e soggetti a vaporizzazione.
FAQ
D: Una tenuta meccanica può risolvere un problema di cavitazione?
R: No. Un piano di tenuta può migliorare il contenimento e l'affidabilità delle facce della tenuta, ma non può sostituire un margine NPSH adeguato o un progetto idraulico di ingresso idoneo. Risolvere prima la condizione di aspirazione, quindi selezionare il sistema di tenuta in base al fluido e al livello di rischio.
D: Quando è utile un induttore in una pompa centrifuga?
R: Un induttore è utile quando un liquido soggetto a vaporizzazione ha un margine di aspirazione limitato. Pre-condiziona il liquido prima della girante principale e può ridurre il requisito NPSHr quando è abbinato all'intero progetto idraulico.
D: Una lega resistente alla corrosione previene i danni da cavitazione?
R: No. I materiali aiutano a resistere all'erosione e alla corrosione, ma il collasso ripetuto delle bolle di vapore può comunque danneggiare le parti bagnate. Il corretto NPSH, la geometria di ingresso e l'intervallo operativo rimangono i controlli primari.
D: Perché si utilizzano pompe verticali sospese per gli idrocarburi liquefatti?
R: Posizionano la sezione idraulica di primo stadio sotto il livello del liquido, riducono l'esposizione all'aspirazione in sollevamento e forniscono una disposizione pratica per liquidi a bassa temperatura o facilmente vaporizzabili come etilene, propano e gas liquefatto.
