Come far funzionare una pompa autoadescante: passaggi di avvio, tempo di adescamento e risoluzione dei guasti

Come una pompa autoadescante sposta effettivamente l'aria fuori dalla linea di aspirazione

Una pompa autoadescante senza tenuta della serie WFB che solleva l'acqua a 4 milioni da un pozzetto raggiunge normalmente il flusso completo in 45-90 secondi. Se dopo tre minuti la pressione di scarico è ancora bassa, arrestare il motore. Una pompa che continua a inseguire una perdita d'aria si surriscalda, usura le sue parti rotanti e continua a non erogare nulla, e nella maggior parte dei casi la causa è da ricercarsi sul lato di aspirazione.

Il motivo per cui prevale il lato di aspirazione è semplice. Una pompa autoadescante non è una pompa per vuoto. Accanto non è montato alcun dispositivo separato per il trattamento dell'aria. Utilizza il liquido già presente nel proprio involucro per trascinare l'aria fuori dal tubo di aspirazione in ripetuti passaggi. Tutto ciò che lascia entrare aria o riduce il volume di liquido disponibile per quei passaggi, rallenta il processo o lo arresta completamente.

All'interno dell'involucro è presente una camera di adescamento sovradimensionata che circonda e si trova sopra la girante. Prima del primo avvio, la camera deve essere riempita di liquido attraverso il tappo di adescamento finché non raggiunge il livello contrassegnato o trabocca. Il liquido immagazzinato è l'unico strumento di cui dispone la pompa per spostare l'aria.

Quando il motore si avvia, la girante lancia il liquido immagazzinato verso l'esterno. La pressione sull'occhio della girante scende al di sotto della pressione atmosferica, quindi l'aria dalla linea di aspirazione viene aspirata e miscelata con il liquido. La miscela viene spinta nella camera di separazione sul lato di scarico, dove rallenta, l'aria si separa e fuoriesce attraverso il raccordo di scarico, e il liquido ricade nell'occhio della girante per essere nuovamente rigettato. Ogni passaggio rimuove parte della colonna d'aria nella linea di aspirazione. Quando la linea è piena di liquido, l'adescamento è completo e la pressione di scarico sale al punto di lavoro.

Questo ciclo spiega tre cose che gli operatori spesso sbagliano. Il tempo di adescamento è proporzionale al volume d'aria che deve essere rimosso, per questo motivo una linea di aspirazione lunga o sovradimensionata impiega più tempo di una diretta corta. Una piccola perdita d'aria che non si noterebbe mai durante un test di pressione può richiedere un minuto o più, perché la pompa continua a riempire lo stesso tubo. E il livello del liquido nell'involucro è importante quanto quello di qualsiasi parte meccanica, perché un involucro riempito a metà ha meno passaggi disponibili al minuto.

Un design senza guarnizioni elimina una delle maggiori fonti di problemi. Nelle pompe WFB e simili autoadescanti non sigillate, l'albero non passa attraverso la parete dell'involucro su una tenuta rotante, quindi non vi è alcuna faccia della tenuta meccanica da rigare, nessun premistoppa che gocciola e nessuna cavità della tenuta per spurgare l'aria. Sulle pompe che utilizzano una tenuta meccanica, la tenuta è un normale elemento soggetto a usura e diventa un percorso d'aria una volta che le facce sono usurate.

La differenza si vede alla messa in servizio. Il pompa autoadescante automatica non sigillata è costruita per compiti in cui la linea di aspirazione è lunga, la pompa si trova sopra la superficie del liquido e nessuno è disponibile per ricaricare il corpo ad ogni turno.

Le prestazioni di adescamento sono misurabili e vale la pena scrivere i numeri nel registro della messa in servizio. La tabella seguente fornisce intervalli realistici per acqua pulita a 20 gradi Celsius con l'involucro caricato al livello contrassegnato e la linea di aspirazione di una dimensione più grande dell'ingresso della pompa.

Controlli pre-avvio che decidono se la pompa si adesca o meno

La maggior parte degli errori di adescamento si verificano prima dell'accensione del motore. Sei controlli richiedono circa dieci minuti e ne rimuovono la maggior parte.

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Due di questi controlli meritano un posto fisso nella routine dell'operatore: il livello dell'involucro e la tenuta della linea di aspirazione. Nel complesso rappresentano la maggior parte delle chiamate che iniziano con una pompa che non solleva l'acqua.

La sequenza iniziale, passo dopo passo

La procedura seguente è adatta a una pompa autoadescante orizzontale su un pozzetto umido con valvola di fondo, che copre la maggior parte delle attività di drenaggio, trasferimento e acque reflue. Le installazioni verticali e ad albero lungo seguono la stessa logica con le valvole disposte diversamente.

1. Confermare che la pompa sia carica al livello contrassegnato. Se l'involucro si è scaricato dall'ultimo ciclo, riempirlo nuovamente attraverso il tappo di adescamento.
2. Aprire completamente la valvola di aspirazione e lasciarla aperta. La strozzatura del lato di aspirazione di una pompa autoadescante favorisce la cavitazione e rallenta il ciclo di rimozione dell'aria.
3. Impostare la valvola di scarico aperta da un quarto a un terzo. L'aria lascia l'involucro più facilmente nonostante una bassa contropressione.
4. Verificare che la linea di scarico non sia già piena di liquido sotto pressione proveniente da un'altra fonte. Uno scarico pressurizzato può respingere l'acqua nell'involucro e allagare la camera di adescamento.
5. Avviare il motore e guardare l'amperometro anziché il tubo. Durante il trattamento dell'aria la corrente è quasi a vuoto; quando il liquido arriva sale verso il punto di lavoro.
6. Ascolta il cambiamento nella nota. Una miscela aria-liquido produce un suono aspro e impetuoso, che diventa stabile e silenzioso quando l'ultima aria se ne va.
7. Guarda il manometro di scarico. Dovrebbe iniziare a salire entro la finestra di priming prevista dalla tabella sopra.
8. Se non si verifica alcun aumento di pressione entro tre-cinque minuti, arrestare il motore e indagare. Il funzionamento continuato senza flusso di liquido riscalda l'involucro e danneggia guarnizioni, cuscinetti e anelli di usura.
9. Una volta stabilito il flusso, aprire lentamente la valvola di scarico fino al punto di lavoro. Impostare il flusso con la valvola di scarico, mai con la valvola di aspirazione.
10. Registrare il vuoto di aspirazione, la pressione di scarico e la corrente del motore nel punto di lavoro. Confrontateli con la curva pubblicata per il modello di pompa.
11. Controllare l'area della tenuta e il premistoppa. Una tenuta meccanica non dovrebbe mostrare alcun flusso visibile e un premistoppa dovrebbe gocciolare lentamente e in modo costante anziché funzionare a secco.
12. Dopo trenta minuti di funzionamento stabile, controllare manualmente la temperatura dell'alloggiamento dei cuscinetti o con un termometro a contatto e ascoltare eventuali nuove vibrazioni o rumori.

Che aspetto ha la normalità sugli indicatori

Le registrazioni della messa in servizio sono utili solo se l'operatore sa quali letture indicano un funzionamento corretto. Su una pompa che solleva 4 m di acqua pulita nel punto di progettazione, è tipico il seguente schema.

• Vacuometro di aspirazione: una lettura costante tra 0,02 e 0,05 MPa, senza fluttuazioni rapide. Un indicatore che oscilla con forza suggerisce che la pompa sta aspirando blocchi d'aria.
• Manometro di scarico: stabile alla pressione di progetto o prossima, con una leggera caduta all'aumentare del flusso attraverso la valvola di scarico aperta.
• Amperometro: pari o inferiore alla corrente a pieno carico indicata sulla targa, stabile una volta terminato l'adescamento. Una lettura che sale lentamente durante una corsa di solito significa che il liquido si sta riscaldando o che lo scarico è eccessivamente strozzato.
• Portata: entro più o meno il 10% del valore di progetto quando misurato nel punto di lavoro.
• Suono e vibrazioni: uniformi, senza il crepitio che indica cavitazione o il battito ritmico che indica problemi di rilevamento o allineamento.
• Zona di tenuta: a secco su una tenuta meccanica, oppure a gocciolamento controllato su un premistoppa.

La deviazione da tale schema è il primo avvertimento fornito da una pompa autoadescante. L'aumento del vuoto con la diminuzione della pressione di mandata rimanda a un filtro bloccato o a una valvola di aspirazione parzialmente chiusa. La diminuzione del vuoto con pressione di scarico invariata solitamente significa che il livello della fonte di aspirazione è diminuito e la pompa sta iniziando ad aspirare aria. Corrente in aumento con punti di flusso invariati a causa della resistenza meccanica o con una viscosità del liquido superiore a quella per cui è stata selezionata la pompa.

Perché i tempi di adescamento si allungano dopo la messa in servizio

Una pompa che si è adescata in 60 anniecondi durante la messa in funzione e che ora impiega quattro minuti non ha cambiato il suo design. Qualcosa nel sistema è cambiato. Il grafico seguente mostra il contributo relativo delle cause usuali, misurato su un sollevamento di 4 m con un volume di aspirazione di 22 litri.

La classifica è coerente tra tutte le installazioni ed è il motivo per cui la linea di aspirazione viene controllata prima della girante. La riparazione di una perdita su una guarnizione non costa nulla e comporta un ritardo maggiore rispetto a una girante usurata. L'usura interna, tuttavia, è importante e modifica la forma della curva anziché il punto di partenza: una pompa con gioco dell'anello di usura aperto perde sia la velocità di adescamento che la prevalenza di picco.

I fattori che influenzano il tempo di adescamento dell'acqua in modo più dettagliato, comprese la temperatura e la geometria del tubo, sono trattati in questa nota fattori che influenzano il tempo di adescamento , che vale la pena leggere insieme al verbale di messa in servizio.

Tabella dei guasti: sintomo, causa probabile, azione correttiva

La diagnosi sul campo funziona meglio quando il sintomo viene abbinato alla causa più probabile prima che qualsiasi parte venga smontata. Nella tabella seguente sono riportati i guasti segnalati più frequentemente sugli impianti autoadescanti.

Ingombro operativo: funzionamento a secco, solidi, temperatura e viscosità

La capacità di autoadescamento e la tolleranza al funzionamento a secco sono due proprietà diverse e confonderle è costoso. Una pompa che si autoadesca necessita ancora di liquido all'interno dell'involucro per raffreddare e lubrificare le parti rotanti. Da dieci a sessanta secondi di funzionamento con sola aria durante un normale ciclo di adescamento sono innocui. Dieci minuti non lo sono.

Laddove il processo non può garantire il liquido in aspirazione, due opzioni funzionano in modo affidabile. Il primo è un controllo del livello del liquido che arresta il motore prima che la coppa si svuoti, utilizzando interruttori a galleggiante o elettrodi collegati allo starter. Il secondo è un design che tollera il funzionamento a secco intermittente, che è uno dei motivi per cui la costruzione WFB senza tenute è comune nel servizio di drenaggio e effluenti: senza la faccia rotante della tenuta da incidere, la modalità di guasto in caso di breve funzionamento a secco è molto meno grave.

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La gestione dei solidi è una domanda di selezione separata. Le pompe autoadescanti per servizio spazzatura fanno passare sfere da circa 25 mm fino a 76 mm a seconda del modello e del tipo di girante, e il filtro sulla linea di aspirazione deve essere abbastanza grossolano da non accecare gli stessi solidi. Nelle operazioni con liquami, il materiale della girante e lo spazio tra la girante e la piastra antiusura determinano la durata utile più della dimensione della pompa.

• Viscosità: le pompe centrifughe autoadescanti funzionano meglio al di sotto di circa 100 cSt. Al di sopra di ciò, il flusso e la prevalenza diminuiscono rapidamente e una pompa volumetrica è solitamente la risposta migliore.
• Temperatura: gli involucri standard sono adatti a liquidi fino a circa 80 gradi Celsius. Oltre a ciò, specificare cuscinetti per alte temperature, guarnizioni adeguate e una tenuta compatibile con il fluido e prevedere che il tempo di adescamento si allunghi con l'aumento della pressione del vapore.
• Sommersione dell'aspirazione: mantenere almeno un diametro e mezzo del tubo del liquido sopra l'ingresso di aspirazione per evitare la formazione di un vortice che trascina l'aria verso il basso.
• Battente netto positivo di aspirazione: mantenere sempre un margine di almeno 0,5 m sopra il valore richiesto, maggiore su liquidi caldi.
• Ciclo di lavoro: il funzionamento continuo è normale. I frequenti cicli di avvio-arresto sollecitano il motore e la guarnizione, quindi dimensionare un serbatoio di controllo che fornisca almeno quattro avviamenti all'ora al massimo.

Spegnimento, standby e riavvio

Arrestare una pompa autoadescante ogni volta nello stesso modo, perché un arresto incoerente è ciò che trasforma un breve riavvio in un ciclo di adescamento completo.

1. Chiudere lentamente la valvola di scarico per ridurre il flusso senza creare un aumento di pressione nella linea.
2. Arrestare il motore e lasciare che la pompa si fermi per inerzia. Non riavviare entro trenta secondi; il liquido nell'involucro deve depositarsi.
3. Se la pompa deve riavviarsi a breve, lasciare aperta la valvola di aspirazione, in modo che il corpo e la linea di aspirazione rimangano allagati.
4. Per uno standby prolungato, isolare lo scarico con una valvola di non ritorno, mantenere carico il corpo e ruotare manualmente l'albero ogni due settimane se la pompa è rimasta inattiva e il liquido tende a depositarsi.
5. Svuotare l'involucro, l'alloggiamento della guarnizione e l'eventuale camicia di raffreddamento prima che arrivi il gelo. Il liquido intrappolato che si espande all'interno di un involucro può romperlo.
6. In caso di trattamento delle acque reflue, lavare l'involucro dopo lo spegnimento se il liquido tende a depositare solidi e contemporaneamente pulire il filtro.

La ripresa dopo un lungo periodo di inattività merita una propria routine. Ruotare manualmente l'albero per verificare che non vi sia nulla di grippato, verificare che l'involucro sia ancora carico, verificare che la valvola di scarico sia nella posizione di adescamento e quindi considerare l'avviamento come un primo avviamento. Se la pompa è rimasta inattiva per mesi, prevedere un tempo di adescamento più lungo al primo avvio e osservare l'amperometro più attentamente del solito.

Intervalloli di manutenzione che mantengono affidabile l'adescamento

Le pompe autoadescanti raramente si guastano improvvisamente. Perdono prestazioni in piccoli incrementi e gli incrementi sono visibili nei controlli di routine.

Due misurazioni valgono più di qualsiasi ispezione visiva. Il gioco dell'anello di usura, misurato con spessimetri attraverso l'apertura di aspirazione, indica se la pompa è ancora in grado di creare il vuoto necessario per adescarsi rapidamente. L'andamento delle vibrazioni del cuscinetto indica se un problema meccanico si sta sviluppando settimane prima che si trasformi in un guasto. Entrambi sono veloci da prendere ed entrambi appartengono a un registro scritto.

Specifica di una pompa autoadescante per condizioni di servizio reali

La scheda tecnica è il luogo in cui vengono prevenuti o creati la maggior parte dei problemi operativi. Una pompa selezionata solo in base al flusso e alla prevalenza si adescarà male e si usurerà rapidamente se le condizioni di aspirazione e le proprietà del fluido vengono lasciate vuote.

• Portata e prevalenza totale al punto di lavoro, non al punto massimo della curva.
• Altezza di aspirazione effettiva dalla superficie del liquido alla linea centrale della pompa, più la lunghezza e il diametro della linea di aspirazione.
• Dati del fluido: gravità specifica, viscosità, temperatura, pH, dimensione e concentrazione dei solidi e se il liquido tende a formare schiuma.
• Materiale di costruzione: ghisa per acqua neutra, acciaio inossidabile o leghe per impieghi chimici e carichi di sale, materiali temprati per liquami abrasivi.
• Metodo di tenuta: tenuta meccanica con il corretto flussaggio o struttura senza tenuta per impieghi in cui l'ingresso di aria o il rischio di funzionamento a secco sono elevati.
• Dati del motore: potenza con margine di servizio, tensione, grado di protezione e classe di isolamento adeguati, con costruzione antideflagrante dove l'ambiente lo richiede.
• Controllo e protezione: controllo del livello con galleggiante o elettrodo, protezione contro il funzionamento a secco e azionamento a frequenza variabile se il servizio varia nel corso della giornata.

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Anche la questione energetica rientra nel capitolato d'oneri. Una pompa autoadescante che funziona ben a destra del suo punto di migliore efficienza consuma più energia per lo stesso flusso e carica maggiormente i cuscinetti. Regolando la girante o cambiando la velocità con un azionamento spesso si recupera la differenza entro un anno, in particolare nelle attività di raffreddamento, trasferimento e drenaggio che funzionano continuamente.

Come i test di fabbrica eliminano le sorprese dell'adescamento prima della consegna

Il comportamento di adescamento è misurabile su un banco di prova e le pompe le cui prestazioni vengono testate prima della spedizione arrivano in loco con molti meno problemi di messa in servizio. Una piattaforma completa di test delle pompe può verificare le caratteristiche di portata, prevalenza, potenza e adescamento in un'ampia gamma di dimensioni anziché fare affidamento su un singolo controllo a campione.

Dal punto di vista della produzione, ciò significa capacità di prova che copre diametri delle pompe da circa 32 mm a 1.200 mm, potenza del motore da 1,1 kW a 1.200 kW e tensioni di alimentazione da 380 V fino a 10 kV. Una piattaforma con tale gamma consente di verificare la stessa famiglia di pompe su piccole unità di trasferimento e grandi macchine di drenaggio o di processo senza inviare l'ordine del cliente a terzi.

La capacità produttiva è importante per lo stesso motivo. Due basi di produzione con un'area combinata che si avvicina a 60.000 metri quadrati, sei laboratori di produzione, due laboratori di assemblaggio e un laboratorio di prova dedicato, dotati di oltre 160 set di attrezzature di lavorazione, consentono di lavorare su involucri e giranti, assemblaggio e verifica delle prestazioni sotto lo stesso tetto. Il lavoro di progettazione svolto con i team di ricerca universitari sulla tecnologia dei fluidi influisce sulla geometria della girante, che è la parte che determina sia la velocità di adescamento che l'efficienza.

Per l'acquirente, il valore pratico è semplice. Richiedere alla consegna il verbale di prova: portata al punto di lavoro, prevalenza, potenza assorbita e tempo di adescamento misurati al banco. Questi quattro numeri ti dicono se la pompa della tua fondazione si comporterà come promesso dal calcolo della selezione.

Domande frequenti

Una pompa autoadescante può funzionare a secco?

Solo brevemente. La pompa necessita di liquido nell'involucro per creare il vuoto che aspira l'aria dalla linea di aspirazione e per allontanare il calore dalla guarnizione e dai cuscinetti. Brevi periodi di asciugatura da dieci a sessanta secondi durante un normale ciclo di adescamento fanno parte della progettazione. Il funzionamento a secco per minuti alla volta danneggerà le guarnizioni, gli anelli di usura e i cuscinetti, quindi montare una protezione livellata o contro il funzionamento a secco laddove l'alimentazione del liquido non è affidabile.

Quanto tempo dovrebbe richiedere l'adescamento?

Per acque limpide a 20 gradi Celsius con l'involucro correttamente caricato, attendere da 25 a 45 secondi a 2 m di sollevamento, da 45 a 90 secondi a 4 me da 90 a 150 secondi a 6 m. Linee di aspirazione più lunghe e sollevamenti più elevati estendono queste cifre. Qualunque cosa oltre il doppio del tempo previsto indica l'ingresso di aria, un filtro bloccato o una carica dell'involucro insufficiente.

La pompa necessita di una valvola di fondo?

Se la pompa si trova sopra la superficie del liquido, una valvola di fondo mantiene la linea di aspirazione e l'involucro allagati tra un arresto e l'altro, quindi l'avvio successivo è breve. Senza di esso, la linea si svuota e ogni avvio diventa un ciclo di adescamento completo. La valvola di fondo deve essere posizionata correttamente; una sede usurata trasforma una linea chiusa in una che perde e la pompa si comporta come se non avesse alcuna valvola di fondo.

Perché la pompa continua a perdere l'adescamento dopo aver funzionato normalmente per ore?

Due cause coprono la maggior parte dei casi. Un vortice che si forma all'ingresso di aspirazione tira l'aria verso il basso dalla superficie quando il livello della coppa scende e un giunto che mantiene in condizioni statiche può aprirsi leggermente sotto vuoto corrente. Aumentare la sommersione o montare un deflettore, quindi controllare i giunti di aspirazione mentre la pompa è in funzione.

Posso controllare il flusso con la valvola di aspirazione?

No. La strozzatura del lato di aspirazione abbassa la pressione sull'occhio della girante e spinge la pompa verso la cavitazione, che si manifesta sotto forma di rumore, vibrazioni e rapida usura della girante e del corpo. Controllare il flusso con la valvola di scarico, con un azionamento a frequenza variabile o regolando la girante in fase di selezione.

Qual è la differenza tra una pompa autoadescante senza tenuta e una con tenuta meccanica?

Una pompa a tenuta meccanica ha una tenuta rotante nel punto in cui l'albero passa attraverso l'involucro; funziona bene quando il liquido è pulito, la guarnizione è adeguatamente lavata e si evita il funzionamento a secco. Un design senza tenuta rimuove completamente tale penetrazione, eliminando la tenuta come percorso dell'aria e riducendo la sensibilità ai brevi periodi di siccità. La costruzione senza guarnizioni è comune laddove la pompa si solleva da un pozzetto e si avvia automaticamente.

Fino a che altezza può sollevare l'acqua una pompa autoadescante?

In teoria, la pressione atmosferica supporta circa 10,3 m di acqua al livello del mare. In pratica, le perdite per attrito, la pressione del vapore del liquido e la prevalenza netta di aspirazione positiva richiesta riducono questo valore a circa 6-7 m per acqua fredda e limpida e a meno per liquidi caldi o volatili. La maggior parte dei modelli autoadescanti industriali ha una lunghezza nominale compresa tra 4 e 6 m e, rimanendo all'interno di tale intervallo, l'adescamento è rapido e affidabile.