bomba centrífuga quente

Quando dizem “bomba centrífuga quente?”, muitas pessoas imediatamente imaginam apenas uma bomba que bombeia algo quente. Na realidade, este é todo um complexo de problemas. O principal erro é presumir que o principal aqui é a classe de temperatura dos rolamentos ou vedações. Claro, isso é importante, mas a raiz está em outro lugar: nas deformações térmicas da carcaça e do rotor e na forma como as propriedades do meio bombeado mudam quando aquecido. Se você não levar isso em consideração na fase de projeto, mesmo os mais carosbomba centrífuga quentefalhará rapidamente devido a emperramento ou cavitação. Na Zhejiang Yangzijiang Pumping Industry LLC, ao desenvolver tais unidades, sempre começamos com uma análise do processo tecnológico real do cliente, e não com a seleção em um catálogo.

Recursos de design: o que está escondido por trás da palavra “quente?”

Não há generalização aqui. ?Quente? - pode ser 90°C para condensado e 350°C para líquido refrigerante no refino de petróleo. O design será radicalmente diferente. Para temperaturas moderadas, digamos até 150°C, são frequentemente utilizadas bombas cantilever clássicas com unidades de rolamento refrigeradas a água. O material do corpo é ferro fundido, o rotor é aço. Mas assim que ultrapassamos os 200°C, entram em jogo diferentes coeficientes de expansão térmica das peças. O ferro fundido e o aço se expandem de maneira diferente. Se as lacunas nas vedações e na parte do fluxo forem projetadas para condições “frias”. condição, ao atingir a temperatura de operação, poderá ocorrer contato do rotor com a carcaça. É por isso que, para ambientes com temperaturas realmente altas, geralmente oferecemos opções de carcaça de aço carbono ou liga para melhor corresponder à expansão térmica da carcaça e do eixo.

Uma história especial é o sistema de vedação. A gaxeta de água quente é uma batalha constante contra vazamentos e ajustes de gaxeta. Os selos mecânicos mecânicos (MTU) são uma solução mais moderna, mas também possuem nuances próprias. Os pares de fricção MTU devem ser projetados especificamente para operação em altas temperaturas. A cerâmica de carbono padrão pode não ser adequada. Em nossas linhas, por exemplo, para bombeamento de óleos quentes ou solventes, utilizamos pares como carbeto de silício - carbeto de silício. Eles permanecem estáveis ​​durante choques térmicos, quando a temperatura de entrada do meio pode flutuar.

E não devemos esquecer o sistema de refrigeração. É necessário não apenas para rolamentos. Muitas vezes é necessário resfriar a câmara do selo mecânico para que os elementos auxiliares elastoméricos (O-rings, punhos) não percam sua elasticidade. Havia uma história numa das fábricas de produtos químicos: uma bomba a 280°C apresentava fugas constantes após um mês de funcionamento. Acontece que o cliente economizou dinheiro e desligou a linha de resfriamento do selo, decidindo que, como o meio já estava quente, não era grande coisa. Como resultado, os anéis de borracha de flúor simplesmente “sinterizaram” e perderam a forma. Tivemos que refazer a unidade usando materiais mais resistentes ao calor e restaurar o resfriamento.

Parte hidráulica: por que a cavitação é mais insidiosa aqui

Com a cavitação nas bombas frias, tudo fica mais ou menos claro: queda de pressão, formação de bolhas e seu colapso. Bbomba centrífuga quenteo processo está piorando. A temperatura do meio afeta diretamente a pressão do vapor saturado. Quanto mais quente o líquido, mais fácil é ferver, mesmo com uma pequena queda de pressão local na tubulação de sucção ou na entrada do impulsor. Portanto, o NPSHr (altura manométrica de sucção necessária) para a mesma bomba indicada para água fria será completamente insuficiente para um meio quente. Na verdade, você precisa aumentar significativamente a pressão de entrada ou selecionar uma roda com uma geometria de entrada especial que reduza o NPSHr.

Encontrámos isto ao fornecer bombas para um sistema de recirculação de água quente numa grande central CHP. No papel tudo combinava: a pressão no desaerador era suficiente, os dutos foram projetados. Mas, na prática, em picos de carga, quando a temperatura da água de reposição de retorno saltava para 105°C, havia um ruído constante na sucção, como se cascalho tivesse sido derramado no interior. Isso foi cavitação. A solução não foi substituir as bombas por outras mais potentes, mas modificar a linha de sucção: encurtaram o percurso, removeram cotovelos extras e substituíram a válvula por uma válvula de esfera de passagem total. Às vezes, o problema não é resolvido com a substituição do equipamento, mas com a análise da tubulação.

Outro ponto é a escolha do impulsor. Para aplicações de alta temperatura e alta viscosidade (óleos combustíveis aquecidos, polímeros), um impulsor fechado padrão pode não funcionar de maneira eficaz. Às vezes, uma roda aberta ou semiaberta tem melhor desempenho, pois é menos propensa à coqueificação e lida melhor com meios espessos. Mas aqui a eficiência máxima já cai - temos que procurar um compromisso entre confiabilidade e eficiência.

Materiais: não só temperatura, mas também agressão

Freqüentemente, um ambiente quente também é um ambiente quimicamente ativo. Soda cáustica, soluções ácidas quentes, salmouras concentradas. Aqui a tarefa é duplicada: o material deve resistir tanto à temperatura quanto à corrosão. O aço inoxidável AISI 304 convencional pode não ser adequado para ambientes contendo cloro em temperaturas acima de 80°C devido ao risco de corrosão. Temos que mudar para AISI 316L ou mesmo ligas do tipo Hastelloy.

Temos uma linha de bombas químicas plásticas feitas de PP ou PVDF. Eles são frequentemente solicitados para ambientes quentes e corrosivos. Mas há um limite claro de temperatura, geralmente em torno de 90-100°C para PP e até 140°C para PVDF. O excesso leva à perda de resistência mecânica e à deflexão da carcaça sob carga. Houve um caso em que um cliente queria bombear ácido nítrico a 40% a 110°C com uma bomba de polipropileno, alegando razões orçamentárias. Tive que dissuadi-lo e oferecer uma opção em aço inoxidável 904L com revestimento de Teflon. Economizar no material da bomba significa pagar muitas vezes mais por reparos e tempos de inatividade subsequentes.

Para meios puramente de alta temperatura, mas não agressivos (água quente, óleo térmico), o ferro fundido nodular (ferro CC) é uma escolha boa e relativamente econômica. É mais forte que o ferro fundido cinzento normal e tem melhor resistência ao choque térmico. Este é exatamente o tipo de material que usamos frequentemente em caixas multiestágios.bombas centrífugaspara sistemas de aquecimento e água quente que funcionam num ciclo contínuo durante anos.

Teste e comissionamento: onde residem os riscos

O momento mais crítico para uma bomba quente é a inicialização. Se um meio quente for repentinamente aplicado a uma unidade fria, você poderá obter a mesma deformação térmica mencionada no início. A carcaça aquece e se expande mais rápido que o enorme rotor. As lacunas “desaparecem” e pode ocorrer fricção. A técnica correta é o aquecimento gradual e suave. Às vezes, eles até fornecem uma linha de desvio de baixo fluxo para aquecer todo o corpo da bomba uniformemente antes de aplicar carga total.

Em nossa bancada de testes na Zhejiang Yangzijiang Pumping Industry Co., Ltd.bombas centrífugas quentesDevem ser realizados dois tipos de testes: testes hidráulicos a frio (para vazão, pressão, NPSHr) e testes a quente - para estanqueidade e estabilidade de operação em temperatura nominal. Para este último dispomos de um circuito com gerador de vapor que permite aquecer a água até 180°C. É importante verificar não só os parâmetros “no ponto”, mas também o comportamento da bomba quando a temperatura muda dentro da faixa especificada pelo cliente. Como o retentor de óleo ou MTU se comporta ao resfriar após a parada? Haverá algum vazamento? É melhor identificar esses pontos no estande do que nas instalações do cliente.

Um dos erros comuns que os instaladores cometem é a tubulação e fixação incorretas das tubulações. Extensões significativas de temperatura ocorrem em linhas quentes. Se as tubulações de sucção e descarga da bomba estiverem rigidamente fixadas e não possuírem compensadores, as tensões resultantes podem ser transferidas para o corpo da bomba, causando seu empenamento. Este é um caminho direto para a quebra do rolamento e o desalinhamento do eixo. No passaporte sempre indicamos a necessidade de instalação de compensadores de fole ou dobradiças, mas, infelizmente, isso nem sempre é feito.

Serviço e durabilidade: manutenção previsível

Recursobomba centrífuga quentedepende fortemente do modo de operação. O modo cíclico (aquecimento-resfriamento) é o mais difícil. Os materiais ficam fatigados e as vedações perdem elasticidade. Para essas condições, recomendamos programar a manutenção da MTU e dos rolamentos com mais frequência do que para bombas operando continuamente a uma temperatura estável. Um bom indicador de condição são medições regulares de vibração. Um aumento na aceleração da vibração nas unidades de rolamento geralmente indica o início de desgaste devido a alterações nas folgas ou deterioração da lubrificação.

A lubrificação é uma questão separada. Para unidades de rolamento de alta temperatura, litol ou graxa comuns não são adequados - eles simplesmente drenam ou carbonizam. São necessárias graxas para altas temperaturas à base de espessantes complexos de cálcio ou lítio, projetadas para operar acima de 150°C. Ou, opcionalmente, um sistema de lubrificação líquida refrigerada. Freqüentemente usamos a segunda opção em nossos projetos para aplicações críticas, embora seja mais cara.

Em última análise, selecionar e operar uma bomba centrífuga quente é sempre um ato de equilíbrio. Equilíbrio entre o custo do equipamento e o custo de propriedade, entre uma solução padrão e um design especial. O principal é não considerá-la apenas como uma “bomba, mas sim para água quente”. Este é um dispositivo específico que requer uma abordagem integrada desde o projeto até a manutenção diária. E é precisamente esta abordagem, combinando as áreas de I&D, produção, testes e serviços, que tentamos implementar na Zhejiang Yangzijiang Pump Industry LLC para cada encomenda, seja uma bomba padrão para uma sala de caldeiras ou uma unidade complexa para uma linha de produção de uma fábrica de produtos químicos.