Quali sono le ragioni comuni per l'attenuazione dell'efficienza della pompa dell'albero lungo

Pompe a albero lungo sono ampiamente utilizzati nei sistemi idrici di raffreddamento delle centrali elettriche, progetti di drenaggio municipale, processi idrici che circolano dell'industria petrolchimica e progetti di assunzione di acqua su larga scala. Durante il funzionamento a lungo termine, una preoccupazione comune per gli utenti è il degrado dell'efficienza. La ridotta efficienza non solo aumenta il consumo di energia, ma riduce anche le apparecchiature e può persino influire sulla stabilità generale del sistema. Numerosi fattori contribuiscono alla degradazione dell'efficienza della pompa dell'albero lungo, con cause comuni tra cui l'usura dei componenti idraulici, il ridimensionamento della girante e il danno, l'usura del cuscinetto, il disallineamento, la cavitazione e le condizioni operative che deviano dal punto di progettazione.

Usura dei componenti idraulici

I principali componenti idraulici di una pompa a albero lungo includono la girante, le pale guida e l'involucro della pompa. Durante il funzionamento a lungo termine, particelle solide, limo e impurità microscopiche nel flusso d'acqua possono causare erosione e usura di questi componenti.

Quando viene usurata la superficie della pala della girante, la sua geometria cambia, causando la deviazione della curvatura della lama e dell'angolo idraulico dai valori di progettazione, con conseguente ridotta efficienza di conversione dell'energia. Il perforazione e l'usura delle pale guida possono causare correnti parassite e aumentare le perdite idrauliche, riducendo ulteriormente l'efficienza complessiva della pompa.

L'usura è particolarmente severa nelle stazioni di pompaggio dell'assunzione di acqua o di mare. Oltre al funzionamento a lungo termine, la rugosità della superficie interna della pompa aumenta, portando ad un aumento delle perdite idrauliche e una significativa riduzione dell'efficienza.

Scattante e danno

Il ridimensionamento della girante è un fattore importante nella ridotta efficienza delle pompe a albero lungo. In condizioni con alta durezza dell'acqua, i carbonati nell'acqua formano facilmente i depositi in scala sulla girante e guidano le superfici di palette nel tempo.
La scala altera la levigatezza del percorso del flusso, ostacolando il flusso di acqua liscio e aumentando le perdite di attrito idraulico. Nei casi gravi, i depositi di scala possono ridurre la sezione trasversale del percorso di flusso, riducendo il flusso e la testa della pompa.

Inoltre, in alcuni media corrosivi, la vaiolatura, il cracking o la perforazione della corrosione possono svilupparsi sulla superficie della girante. Questo danno interrompe la struttura idraulica della girante, causando turbolenza e perdite parassita, portando a una ridotta efficienza.

Usura del cuscinetto

Le pompe dell'albero lungo hanno una struttura a shafting lungo e in genere richiedono cuscinetti multipli. Oltre al funzionamento a lungo termine, i cuscinetti sono suscettibili all'usura a causa di squilibrio idraulico, vibrazione e attrito. Quando i cuscinetti si usurano, l'albero della pompa diventa meno stabile, causando oscillazioni e disallineamento. Ciò aumenta il divario tra la girante e le palette guida, portando a una maggiore perdita di energia. L'instabilità dell'albero provoca anche ulteriori perdite di attrito, riducendo ulteriormente l'efficienza della pompa.

Soprattutto con cuscinetti lubrificati o in gomma, un raffreddamento o una lubrificazione insufficiente può portare a attrito secco o erosione sulla superficie del cuscinetto, ad accelerare l'usura e, di conseguenza, perdita di efficienza.

Disallineamento

Le pompe dell'albero lungo richiedono un'elevata precisione di installazione e il disallineamento tra il motore e l'albero della pompa possono avere un impatto diretto sull'efficienza operativa.

Durante l'installazione o il funzionamento a lungo termine, la coassialità della pompa e degli alberi motori può deviarsi a causa di fattori come l'insediamento di fondazione, l'espansione termica e la contrazione o la scossa meccanica. Questo disallineamento provoca operazioni di accoppiamento sbilanciato, aumenta la perdita di energia del sistema dell'albero e accelera l'usura del cuscinetto e della tenuta.

Disallineamento not only increases mechanical energy loss but can also cause the impeller to operate outside optimal hydraulic conditions, leading to a gradual decrease in pump efficiency.

Cavitazione

Le pompe a albero lungo sono soggette a cavitazione se le condizioni di aspirazione non soddisfano i requisiti di progettazione. La cavitazione provoca la formazione e il collasso delle bolle sulla superficie della pala della girante, generando impatto e rumore che danneggia gradualmente la superficie della lama.

Danni simili a nido d'ape o vaiolatura sulla superficie della lama aumenta la rugosità della superficie del percorso di flusso, aumentando la resistenza al flusso del fluido e portando a una diminuzione dell'efficienza idraulica.

Inoltre, la vibrazione e il rumore generati dalla cavitazione possono influire sul funzionamento stabile della pompa, aumentare il consumo di energia e ridurre significativamente l'efficienza.

Condizioni operative che deviano dal punto di progettazione

Le pompe a albero lungo sono in genere ottimizzate per le portate specifiche e la testa durante la fase di progettazione. Quando le condizioni operative si discostano dal punto di progettazione per un lungo periodo, l'efficienza può diminuire significativamente.

Quando si opera a basse portate, il flusso d'acqua genera un forte riflusso e vortice all'interno della pompa, aumentando le perdite idrauliche. Quando si opera a portate elevate, l'angolo di uscita della girante e l'angolo di ingresso della para di guida non corrispondono, con conseguenti perdite idrauliche aggiuntive.

L'operazione a lungo termine deviando dal punto di progettazione non solo riduce l'efficienza, ma aumenta anche l'usura della girante, delle pale di guida e dei cuscinetti, accelerando il processo di degradazione dell'efficienza della pompa.

Guasto del sigillo

Le pompe dell'albero lungo usano spesso imballaggio o guarnizioni meccaniche. Quando una guarnizione si guasta, la perdita di fluido può causare perdita di potenza dell'albero. Il sigillo di imballaggio deve mantenere una forza di compressione ragionevole durante il funzionamento a lungo termine. Troppo sciolto causerà perdite, mentre troppo stretto aumenterà la perdita di attrito, entrambi i quali porteranno a una ridotta efficienza. Una volta che la tenuta meccanica è usurata o scarsamente lubrificata, la coppia di attrito si riscalderà gravemente, il che porterà anche a perdita di efficienza.