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Maintenir la vanne de sortie fermée pendantPompes centrifugesl'opération introduit de multiples risques techniques.
Conversion d'énergie incontrôlée et déséquilibre thermodynamique
- 1.1 En condition de fermeture, due à la surchauffe du fluide, la quasi-totalité de l'énergie absorbée est convertie en énergie thermique. Le fluide étant incapable d'évacuer la chaleur, la température dans la chambre de pompage augmente brusquement. Un fonctionnement continu induit la vaporisation du fluide, accélérant ainsi la carbonisation du matériau d'étanchéité.
1.2 Défaillance du système d'étanchéité Dans un environnement de température élevée et de vaporisation du milieu, la garniture mécanique qui repose sur la lubrification et le refroidissement du milieu entraînera sa défaillance par surchauffe - la garniture mécanique aura un frottement sec et la face du joint sera brûlée.
Contrainte mécanique anormale
- 2.1 Dépassement de la force axiale La force axiale de la vanne de fermeture est généralement 1,5 à 5 fois supérieure à celle des conditions de fonctionnement normales, et la charge du palier de butée peut atteindre ou même dépasser sa limite de palier, entraînant la fragmentation de la cage du palier ou la déformation de la cage
2.2 Vibrations et dommages dus à la fatigue La différence de dilatation thermique causée par une température élevée entraîne une déformation thermique ou une contrainte thermique, un écart anormal entre la roue et le boîtier de la pompe et l'influence d'une charge hydraulique déséquilibrée, ce qui provoque l'endommagement de l'équilibre dynamique du rotor, l'augmentation des vibrations et les dommages causés par la fatigue des pièces.
Cavitation et dommages matériels
3.1 Tolérance NPSH vaporisation en milieu inversé [rendre la tolérance de cavitation (NPSHa) de l'appareil inférieure au NPSHr nécessaire de la pompe], formant des bulles, et l'onde de choc générée par l'effondrement des bulles peut atteindre 690 MPa, entraînant des piqûres et un écaillage en nid d'abeille de la roue de la roue
3.2 Détérioration de la structure métallographique. Pour les turbines en acier inoxydable austénitique, une sensibilisation peut se produire à des températures localement élevées, ce qui augmente la vitesse de corrosion intergranulaire et diminue la résistance à la traction. Pour les turbines en acier au carbone, les problèmes à haute température sont plus importants, tels que l'oxydation et la décarburation à haute température, entraînant une diminution de la résistance de surface et des politiques générales. S'il contient des impuretés telles que le soufre et le phosphore, il est facile de se séparer aux joints de grains à haute température, provoquant une fragilité thermique et une fissuration facile pendant le fonctionnement. Sous une température élevée à long terme, l'acier au carbone a une faible résistance au fluage, et une température locale élevée peut accélérer la déformation par fluage, ce qui peut éventuellement conduire à une rupture de la turbine ou à une défaillance par fatigue.
Sécurité du système et risques économiques
4.1 La pression de la coque du palier de pression dépasse la limite et le fonctionnement de la vanne de fermeture fait que la pression de sortie de la pompe atteint 120 à 150 % de la valeur nominale, et il existe un risque de rupture de la pression de réglage de la soupape de sécurité, ce qui peut déclencher une décharge de pression ou une fissuration de la soudure de la canalisation
4.2 Augmentation de la consommation d'énergie et des coûts de maintenance L'arrêt de la vanne est la « condition fatale » des pompes centrifuges, ce qui augmente considérablement la consommation d'énergie à court terme, et un fonctionnement à long terme entraînera des dommages malins à l'équipement, et le coût de maintenance global peut augmenter de 3 à 10 fois.
Détérioration des conditions de travail des médias spécialisés
Pour les fluides volatils (par exemple, le GPL), le fonctionnement de la vanne fermée accélérera la vaporisation de la phase liquide, et l'écoulement diphasique gaz-liquide dans la chambre de la pompe provoquera des changements de débit soudains, entraînant des oscillations périodiques des forces axiales et accélérant l'usure des composants.
Expérience de l'industrie et exigences standard
6.1 Expérience industrielle : Selon l'expérience d'application technique réelle, la durée de fonctionnement de la vanne de pompe centrifuge ne doit pas dépasser 2 minutes, et est généralement limitée à 1 minute. Il est recommandé de mettre en place un système de verrouillage pour déclencher automatiquement le programme de protection d'arrêt lorsque la vanne de sortie se ferme et dépasse sa durée de fonctionnement.
6.2 La spécification standard exige que la norme API 610, 12e édition, stipule que certaines pompes à haute énergie, à engrenages intégrés ou multicellulaires, présentent une montée en température rapide lorsque la vanne de sortie est fermée, ce qui rend les tests impossibles et/ou dangereux lorsque la vanne est fermée. L'élévation de température est étroitement liée à la densité de puissance. La densité de puissance PD, qui peut être estimée comme suit :
P nominale : Puissance nominale par étage avec de l'eau en CV (ou MW)
D imp : Diamètre nominal de la roue en pouces (ou m)
Buse D : Diamètre nominal de la bride de sortie (en pouces ou en mètres). Pour les pompes monocellulaires à double aspiration, la buse D correspond au diamètre de la bride d'entrée.
La valeur critique typique pour PD est de 0,286 hp/in.3 (13 MW/m3), au-delà de laquelle il est recommandé de ne pas faire fonctionner la pompe avec la vanne de sortie fermée pendant les tests de performance.
Date de publication : 04/06/2025