Jak dlouho mohu nechat čerpadlo nasucho?
Každý, kdo je obeznámen s průmyslovými čerpadly s magnetickým pohonem (mag drive), byl dotázán na provoz čerpadla nasucho. To ostatně doma dělá myčka a pračka pořád. Existují ložiskové materiály, které to umožňují, ne? Jistě, kvalifikované „ano“, ale je čas podívat se blíže na běh na sucho.
OBRÁZEK 1: Rozbitá součást ložiska z karbidu křemíku (Obrázek s laskavým svolením Magnatex Pumps, Inc.)
Běh na sucho, s výjimkou doslovného slova smyslu, je nesprávné pojmenování. Průmyslová čerpadla jsou mechanicky utěsněná nebo bezucpávková a mohou trpět výsledky toho, co průmysl nazval „provoz nasucho“. Tento článek se zaměří na konfiguraci čerpadla s magmatickým pohonem s ložiskovými součástmi z karbidu křemíku (SiC), což je jeden ze dvou bezucpávkových typů rotodynamických odstředivých čerpadel.
Pohonná čerpadla Mag mají ložiska mazaná produktem, která pro správnou funkci vyžadují přítomnost kapaliny. Tato hydrodynamická (kluzná) ložiska závisí na kapalinové bariéře oddělující součásti ložisek, která se při relativním pohybu mezi dvěma povrchy stává klínem. Když je tato tekutinová bariéra narušena, oba povrchy se dotknou a mohou vést k poškození součástí. Tento efekt může být kumulativní, což může mít za následek selhání součásti při dosažení limitů.
Když čerpadlo ztratí sání, mělo by být okamžitě vypnuto. K poškození komponent SiC může dojít během několika sekund. Použití monitoru výkonu k detekci náhlé změny zatížení motoru, například když čerpadlo ztratí sání, ochrání hlavní součásti čerpadla. Pokračující provoz bez dostatečného množství kapaliny na sání může rychle vést k vážnému poškození komponent SiC.
Pro dlouhou životnost vyžaduje čerpadlo pouze dostupnost kapaliny, provoz v rozsahu průtoku čerpadla podle křivky a v rámci konstrukčních limitů čerpadla. Vezměte prosím na vědomí, že je nejlepší spustit čerpadlo proti částečně uzavřenému (asi ze čtvrtiny otevřenému) výtlačnému ventilu. Sací ventil by měl být za provozu vždy otevřený a zavřený pouze tehdy, když musí být čerpadlo z důvodu údržby odpojeno.
Součásti ložisek SiC a poruchy systému
Ložiskový materiál SiC netoleruje mechanické rázy, ke kterým dochází, když je mezi povrchy součástí ložiska nedostatečné množství mazací kapaliny, což vede ke kontaktu mezi součástmi. Existuje několik situací během provozu systému, které mohou způsobit takové podmínky.
provoz čerpadla se zavřenými ventily
nedostatečný tlak na sání čerpadla (nedostatečná čistá kladná sací výška k dispozici [NPSHa]) způsobující kavitaci
delší dobu provozu při extrémně nízkých průtokových podmínkách
prodloužená doba provozu za podmínek vysokého průtoku s nízkým tlakovým odporem na výtlaku – provoz „mimo křivku“ nebo mimo rozsah maximálního průtoku
nadměrné cyklování toku systému z jednoho průtoku do druhého
nadměrná teplota, která způsobuje vypařování čerpané kapaliny (proud mazání) na povrchu součástí ložiska – nebo nedostatečný vnitřní tlak v systému k udržení čerpané kapaliny v kapalném stavu při průchodu čerpadlem
zapnutí motoru bez kapaliny v čerpadle, včetně krátké kontroly otáčení
ucpaný vstup lopatky oběžného kola u sacího oka
Speciálně upravený slinutý SiC je k dispozici od řady dodavatelů, aby poskytoval vylepšené možnosti suchého chodu v případě poruchy systému. Někteří výrobci používají povlaky, které přilnou k substrátu SiC, zatímco jiní používají infuzní metody, které mechanicky integrují povlak do základního materiálu. Všechny tyto se v průmyslu nazývají povlaky podobné diamantům (DLC). Tyto úpravy podstatně snižují povrchový koeficient tření ve srovnání se standardním slinutým SiC. Menší tření během poruchy systému a jiných podmínek chodu nasucho generuje méně tepla, čímž se snižuje možnost rozbití součásti ložiska v důsledku mechanického kontaktu nebo tepelného šoku.
Pokud jde o čerpací zařízení a ložiska mazaná produktem, nikdo nedoporučuje provozovat čerpadlo, aniž by jím procházela kapalina. Když jednotka ztratí sání, zbývá nějaká zbytková kapalina, která se však při pokračujícím provozu rychle vytlačí ze stran součástí ložiska. V závislosti na velikosti čerpadla může dojít k rychlému odpařování kapaliny.
Definitivní doby chodu nasucho by vyžadovaly specifické testování velikosti čerpadla a příslušných provozních podmínek. U malých čerpadel pod 2 koňské síly (hp) testování ukázalo, že doba chodu nasucho je minut a u nejmenších čerpadel s ložisky s povlakem DLC může být prodloužena na více než hodinu. Čím větší je příkon čerpadla, tím kratší je doba, než dojde k poškození ložiskového systému. U větších čerpadel v rozsahu 50 plus-hp, zatímco povlaky DLC stále pomohou, zůstává doba, než dojde k poškození, poměrně krátká. Napájení motoru pro kontrolu otáčení čerpadla bez ložisek s povlakem DLC nebo kapaliny v jednotce pravděpodobně povede k poškození ložisek. Poškození způsobené chodem nasucho se zpočátku projeví jako prasklé nebo odštípnuté součásti SiC. Jak kapalina mizí a rotující keramické součásti přicházejí do kontaktu se stacionárními součástmi, SiC se může rozbít a rozbít na malé kousky. Nepřetržitý provoz poškozuje více součástí čerpadla, jako je hřídel, zadní skříň, víko skříně a oběžné kolo – to vše jsou nákladné díly. Tomuto typu poškození čerpadla lze předejít.
Opět se doporučuje, aby bylo čerpadlo chráněno monitorem výkonu a aby byl bod vypnutí při nízkém výkonu nastaven na úroveň představující první indikaci ztráty sání. Nastavením časového zpoždění dolního bodu vypnutí na méně než 2 až 3 sekundy můžete zabránit vypnutí čerpadla, když se přes čerpadlo uvolní velká bublina páry/vzduchu, aniž by došlo ke ztrátě sání. Pokud se budete snažit běžet déle, abyste vyprázdnili sací potrubí produktu, dojde k poškození čerpadla, které je nákladnější než malé množství produktu, které může zůstat v sacím potrubí. Správně nastavený monitor napájení ušetří peníze majiteli pumpy na několika podnikových účtech.
Čerpadla se zapouzdřeným motorem, další bezucpávkový odstředivý typ, obvykle používají měkčí ložiskové materiály včetně uhlíku, které jsou kluznější, ale náchylné k opotřebení. Ty vyžadují systém sledování ložisek, aby nedošlo k poškození součástí.
U mechanicky utěsněných čerpadel pracují těsnicí plochy na podobném hydrodynamickém filmu a vyžadují stejný typ mazání. Bez poškození také dlouho nevyběhnou.
Většině poškození čerpadel s pohonem magnetů lze předejít. Nejlepší odpovědí na otázku z nadpisu je, nenechávejte čerpadlo běžet nasucho.