In che modo la deformazione dei tubi influisce sulle prestazioni, sull'allineamento e sulla durata delle guarnizioni delle pompe centrifughe

La corretta installazione delle tubazioni è una parte essenziale del funzionamento affidabile della pompa centrifuga. In molti sistemi industriali, le vibrazioni eccessive della pompa, i danni al giunto, l'usura dei cuscinetti e il guasto della tenuta meccanica non sono causati dalla pompa stessa, ma dalle forze trasferite da tubazioni installate o supportate in modo errato.

Questa condizione è comunemente nota cometensione del tuboOsollecitazione delle tubazioni.

La tensione dei tubi si verifica quando le tubazioni collegate esercitano forze o momenti eccessivi sugli ugelli o sul corpo della pompa. Può distorcere il corpo della pompa, modificare l'allineamento dell'albero, aumentare le vibrazioni e ridurre significativamente la durata della tenuta meccanica.

Comprendere la relazione tra tubazioni e prestazioni della pompa è quindi essenziale durante l'installazione e la manutenzione delle pompe centrifughe industriali.

 

 

1. Che cos'è la tensione del tubo?

La deformazione del tubo è la forza o sollecitazione trasferita dal sistema di tubazioni alla pompa perché il tubo non è allineato, supportato o non è consentito muoversi in modo corretto.

Normalmente, il sistema di tubazioni dovrebbe sostenere il proprio peso e accogliere il movimento termico indipendentemente dalla pompa.

I problemi si verificano quando il tubo:

• Viene forzato in posizione durante l'installazione
• Non è adeguatamente supportato
• Si espande a causa dei cambiamenti di temperatura
• Si affloscia sotto il proprio peso
• È ancorato o guidato in modo errato
• Utilizza bulloni flangiati per unire i tubi disallineati

La pompa non deve essere utilizzata per compensare tubazioni posizionate in modo errato.

Una regola semplice è:

La tubazione deve adattarsi alla pompa-non è la pompa a essere costretta ad adattarsi alla tubazione.

Un'installazione non corretta delle tubazioni può introdurre carichi esterni costanti nel corpo della pompa e negli ugelli.

 

2. Quali sono le cause della tensione nei tubi?

Diverse condizioni comuni di installazione e funzionamento possono creare sollecitazioni eccessive sui tubi.

Installazione non corretta

Durante l'installazione, i lavoratori possono utilizzare i bulloni della flangia per forzare insieme due flange disallineate. Anche se il collegamento può sembrare accettabile, nella tubazione e nella pompa può rimanere una notevole tensione residua.

Supporto del tubo inadeguato

I tubi lunghi richiedono ganci, supporti, guide o ancoraggi adeguati. Senza un supporto adeguato, il peso del tubo e del fluido può essere trasferito alla pompa.

Dilatazione termica

Le tubazioni che trasportano acqua calda, acqua di alimentazione delle caldaie, idrocarburi o altri fluidi di processo caldi si espandono e si contraggono con le variazioni di temperatura.

Se questo movimento non viene assorbito adeguatamente, le forze termiche possono essere trasmesse alla pompa.

Allineamento errato delle tubazioni

Un tubo che non si allinea naturalmente con la flangia della pompa può esercitare continue forze di trazione, spinta o torsione dopo il collegamento.

 

3. In che modo la deformazione del tubo influisce sull'allineamento della pompa

Una delle conseguenze più gravi della tensione dei tubi è la perdita di allineamento della pompa e del motore.

Una pompa e un motore possono essere allineati con precisione prima di collegare le tubazioni. Tuttavia, il serraggio delle flange del tubo può spostare il corpo della pompa o la piastra base e modificare la linea centrale dell'albero.

Questo può creare:

Disallineamento parallelo

Disallineamento angolare

Sovraccarico dell'accoppiamento

Carico sui cuscinetti

Aumento delle vibrazioni

Nei casi più gravi, la tensione del tubo può persino distorcere la piastra di base, rendendo difficile mantenere un allineamento stabile.

Questo è il motivo per cui è necessario verificare l'allineamento finale dell'alberodopo che le tubazioni collegate sono state installate e adeguatamente supportate.

 

4. Deformazione del tubo e vibrazione della pompa

Il disallineamento causato dallo stress delle tubazioni spesso porta ad un aumento delle vibrazioni.

La tipica catena di fallimento è:

Deformazione del tubo → Deformazione dell'involucro → Disallineamento dell'albero → Vibrazioni → Danni ai cuscinetti e alle guarnizioni

Tuttavia, le vibrazioni non sono sempre causate esclusivamente da problemi di allineamento meccanico. Dovrebbero essere presi in considerazione anche la cavitazione, l'instabilità idraulica, lo squilibrio del rotore, i difetti dei cuscinetti e il funzionamento al di fuori dell'intervallo consigliato.

Pertanto, le vibrazioni eccessive dovrebbero essere diagnosticate sistematicamente anziché presumere che la deformazione del tubo sia sempre l'unica causa.

 

5. Come la deformazione del tubo riduce la durata della tenuta meccanica

Le tenute meccaniche dipendono dal contatto controllato tra le facce di tenuta altamente rifinite e un film fluido molto sottile.

Quando l'albero della pompa subisce movimenti, deflessioni o vibrazioni eccessivi, le facce della tenuta potrebbero non funzionare più in condizioni stabili.

I possibili risultati includono:

Tenuta irregolare-usura sul viso

Aumento dell'attrito e del calore

Movimento o usura dell'O-ring

Perdita della guarnizione

Danni all'albero o al manicotto

Sostituzione prematura della guarnizione

La tensione delle tubazioni può quindi creare una catena di guasti in cui un problema alle tubazioni alla fine si manifesta come aproblema tenuta meccanica.

È importante ricordare che la sostituzione ripetuta di una tenuta meccanica senza correggere la vibrazione sottostante, l'allineamento o il problema delle tubazioni può fornire solo una soluzione temporanea.

 

6. Come identificare possibili deformazioni del tubo

Diversi sintomi sul campo possono indicare un'eccessiva sollecitazione delle tubazioni.

Connessione flangiata difficile

Se le flange del tubo non si allineano in modo naturale ed è necessaria una forza significativa per installare i bulloni, è necessario controllare la tubazione prima dell'assemblaggio finale.

Modifiche all'allineamento dopo la tubazione

Se l'allineamento del motore della pompa- cambia in modo significativo dopo aver serrato i collegamenti dei tubi, potrebbero essere presenti forze esterne sulle tubazioni.

Vibrazioni elevate dopo l'avvio

Vibrazioni inattese subito dopo la messa in servizio possono indicare problemi di allineamento, sollecitazione dei tubi, cavitazione o altri problemi di installazione.

Guasti ripetuti alla guarnizione o al cuscinetto

Se la stessa pompa presenta ripetutamente guasti alla tenuta meccanica o ai cuscinetti, è necessario ispezionare l'intera installazione anziché sostituire ripetutamente i componenti.

Movimento o cedimento visibile del tubo

Anche la deformazione del tubo, l'eccessiva distanza tra i supporti o il movimento termico possono indicare problemi nel sistema di tubazioni.

 

7. Migliori pratiche per prevenire la tensione nei tubi

Prevenire la tensione del tubo durante l'installazione è molto più efficace che correggerla dopo un guasto alla pompa.

7.1 Allineare la pompa e le tubazioni separatamente

Stabilire innanzitutto la posizione corretta della pompa e del motore. Quindi installare la tubazione in modo che si allinei naturalmente con gli ugelli della pompa.

Non spostare la pompa forzando la tubazione in posizione.

7.2 Fornire supporto indipendente per le tubazioni

Le tubazioni di aspirazione e di scarico devono avere un adeguato supporto indipendente.

Il sistema di supporto del tubo dovrebbe sostenere il peso di:

Tubo

Valvole

Raccordi

Fluido

senza trasferire un carico eccessivo alla pompa.

7.3 Consentire il movimento termico

Per le applicazioni con fluidi-caldi, è necessario prendere in considerazione la dilatazione termica durante la progettazione delle tubazioni.

A seconda del sistema, potrebbero essere necessari anelli di espansione, guide, ancoraggi o collegamenti flessibili adeguati.

7.4 Utilizzare correttamente le connessioni flessibili

I connettori flessibili possono aiutare ad accogliere movimenti limitati e a ridurre la trasmissione delle vibrazioni, ove adeguatamente specificato.

Tuttavia, non dovrebbero essere utilizzati per compensare uno scarso supporto del tubo o un allineamento forzato.

7.5 Ricontrollare l'allineamento dopo l'installazione delle tubazioni

L'allineamento finale deve essere controllato dopo l'installazione delle tubazioni e la regolazione del supporto.

Questo semplice passaggio può identificare il movimento-indotto dalle tubazioni prima che la pompa entri in servizio-a lungo termine.

 

8. Controllo della tensione del tubo durante la messa in servizio

Un controllo pratico dell'installazione consiste nel confrontare l'allineamento dell'albero prima e dopo il collegamento delle tubazioni.

La procedura generale è:

1. Allineare la pompa e il motore.

2. Registrare le letture di allineamento iniziali.

3. Collegare le tubazioni di aspirazione e mandata senza forzare le flange.

4. Stringere i collegamenti delle tubazioni secondo la procedura applicabile.

5. Verificare che tutti i supporti dei tubi siano installati correttamente.

6. Ricontrollare l'allineamento del motore-della pompa.

Se l'allineamento cambia notevolmente dopo il collegamento delle tubazioni, esaminare il sistema di tubazioni per individuare eventuali carichi esterni eccessivi.

Questo approccio è particolarmente utile durante la messa in servizio di grandi pompe centrifughe industriali.

 

9. Come ridurre le vibrazioni della pompa e prolungare la durata delle guarnizioni

Un’installazione affidabile di una pompa centrifuga dovrebbe tenere conto di diversi fattori insieme:

Selezione corretta della pompa

La pompa deve essere selezionata in base al flusso effettivo, alla prevalenza, alle proprietà del fluido, alla temperatura e alle condizioni operative.

Fondazione stabile

La fondazione e la piastra di base dovrebbero fornire rigidità e supporto sufficienti.

Allineamento accurato

L'allineamento della pompa e del motore deve soddisfare i requisiti del produttore.

Tubazioni-senza stress

Le tubazioni collegate devono essere correttamente allineate, adeguatamente supportate e progettate per il movimento termico.

Condizioni operative adeguate

Evitare il funzionamento prolungato al di fuori dell'intervallo operativo consigliato della pompa.

Monitoraggio regolare

Monitora le vibrazioni, la temperatura dei cuscinetti, le perdite delle guarnizioni, la pressione, il flusso e altri parametri chiave per identificare tempestivamente tendenze anomale.

 

La tensione dei tubi è una causa spesso-trascurata dei problemi della pompa centrifuga. Forze eccessive provenienti da tubazioni scarsamente allineate, non supportate o termicamente vincolate possono influenzare l'allineamento della pompa, aumentare le vibrazioni e ridurre la durata di esercizio delle tenute meccaniche e dei cuscinetti.

La strategia di prevenzione più efficace è semplice:

Fondazione adeguata + Allineamento accurato + Supporto indipendente per tubi + Espansione termica controllata + Tubazioni senza stress-

Una pompa non deve mai essere forzata in posizione dalla tubazione collegata.

Una corretta installazione protegge la pompa, riduce le vibrazioni, prolunga la durata della tenuta meccanica e contribuisce a garantire un funzionamento affidabile a lungo termine.

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