چرا پمپ گریز از مرکز جهت خود را برعکس می کند؟ و این چرخش معکوس چه آسیبی به تجهیزات پمپ گریز از مرکز وارد می کند؟

معکوس شدن پمپ گریز از مرکز به وضعیتی اطلاق می شود که پس از اینکه یک پمپ گریز از مرکز نیروی محرکه اصلی خود را از دست داد، محیط موجود در خط لوله به دلیل اختلاف فشار استاتیکی بین خط لوله تخلیه و خط لوله مکش در جهت مخالف جریان می یابد که به نوبه خود باعث می شود روتور پمپ در جهت مخالف بچرخد. اساساً، چرخش ناشی از نیروی محرکه معکوس ایجاد شده توسط جریان برگشتی محیط روی روتور پمپ است که یک وضعیت عملکرد غیرعادی پمپ گریز از مرکز است.

 

 

• چرا پمپ گریز از مرکز معکوس می شود؟

 

توالی فاز قدرت معکوس

درست مانند یک فن الکتریکی که به طور ناگهانی به سمت عقب می چرخد، یک پمپ گریز از مرکز نیز می تواند به دلیل توالی فاز برق نادرست معکوس شود. هنگامی که ترتیب سیم کشی منبع تغذیه سه فاز با الزامات طراحی پمپ مطابقت نداشته باشد، جهت چرخش موتور معکوس خواهد شد. این اغلب اتفاق می افتد:

در طول راه اندازی اولیه یک پمپ جدید

در طول سیم کشی مجدد پس از تعمیر و نگهداری

در طول تغییرات خطوط برق موقت

روش آزمایش ساده: پمپ را به طور خلاصه راه اندازی کنید و فوراً آن را متوقف کنید و مشاهده کنید که آیا جهت چرخش پروانه با جهت مشخص شده روی بدنه پمپ مطابقت دارد یا خیر.

 

جریان برگشتی مایع در حین خاموش شدن

تحت شرایط خاص عملیاتی، خاموش شدن پمپ می‌تواند باعث ایجاد "اثر چکش آب" شود:

جریان برگشتی مایع در سطح بالا-: زمانی که ذخیره مایع-در سطح بالایی در خط لوله خروجی وجود دارد

عدم نصب شیر چک: یا شیر چک معیوب است و به موقع تعویض نشده است

تغییر فشار ناگهانی سیستم: نوسانات فشار ناشی از خاموش شدن ناگهانی تجهیزات مجاور

این معکوس اغلب با صدای چکش و لرزش آشکار آب همراه است که به مرور زمان سایش مهر و موم مکانیکی را تسریع می کند.

 

نقص طراحی نصب
برخی از جزئیات نصب که به راحتی نادیده گرفته می شوند نیز می توانند منجر به مشکلات احتمالی چرخش معکوس شوند:

لوله های ورودی/خروجی معکوس شده: یک اشتباه معمولی توسط مبتدیان.

ناهماهنگی کوپلینگ: انحراف بیش از 0.1 میلی متر می تواند جهت چرخش را تحت تأثیر قرار دهد.

فونداسیون ناامن: لرزش می تواند باعث شل شدن پایانه ها شود.

عیوب سیستم کنترل: تنظیمات نامناسب پارامتر اینورتر.

توصیه می شود پس از هر تعمیر و نگهداری جهت بازرسی آسان روزانه، جهت چرخش صحیح را روی محفظه پمپ با نشانگر مشخص کنید.

 

• خطرات اصلی برگشت پمپ گریز از مرکز به تجهیزات

پمپ های گریز از مرکز بر اساس اصل اصلی "چرخش یک طرفه و جریان رو به جلو" طراحی، ساختار و اجزای آنها انتخاب می شوند. چرخش معکوس باعث آسیب جبران ناپذیری به تجهیزات از ابعاد مختلف از جمله ساختار مکانیکی، سیستم آب بندی و عملکرد عملیاتی می شود. خطرات خاص عبارتند از:

 

آسیب ساختاری مکانیکی، کاهش طول عمر تجهیزات

1. آسیب سیستم روتور: پروانه، بوش، کوپلینگ و سایر اجزای روتور یک پمپ گریز از مرکز برای اعمال نیروی یک جهته طراحی شده اند. هنگام چرخش معکوس، جهت نیروی ضربه سیال روی پروانه کاملاً بر خلاف جهت در شرایط عملیاتی عادی است. این منجر به عدم تعادل روتور، ایجاد ارتعاش و بارهای ضربه ای شدید می شود که به نوبه خود باعث سایش پروانه، ترک خوردن تیغه ها و شل شدن بوش می شود. در موارد شدید، می تواند منجر به خم شدن شفت پمپ و شکستگی شود. به طور همزمان، چرخش معکوس دقت تعادل دینامیکی روتور را مختل می کند، دامنه ارتعاش را تشدید می کند، سایش مکانیکی را بیشتر تقویت می کند و باعث خرابی زودرس اجزای مهم دوار مانند یاتاقان ها و بوشینگ ها می شود.
2. سایش و گیر کردن اجزای ثابت: کانال های جریان اجزای ثابت در یک پمپ گریز از مرکز، مانند محفظه پمپ، پره های راهنما و حلقه های سایش، برای جریان مدیا به جلو طراحی شده اند. هنگام جریان به عقب، جهت جریان رسانه با جهت طراحی کانال‌های جریان در تضاد است و باعث ایجاد گرداب‌ها و آشفتگی‌های قوی می‌شود. این منجر به افزایش فرسایش دیواره های داخلی کانال های جریان و افزایش قابل توجهی در سایش می شود. به طور همزمان، رسانه‌های جریان معکوس ناخالصی‌هایی را از خط لوله حمل می‌کنند که باعث رسوب در کانال‌های جریان می‌شود. این منجر به اصطکاک و گیر کردن بین اجزای ثابت و اجزای روتور می شود که به طور بالقوه منجر به انسداد پمپ و عدم توانایی در راه اندازی عادی می شود. علاوه بر این، فاصله بین پروانه و محفظه پمپ برای چرخش رو به جلو طراحی شده است. در چرخش معکوس، فاصله به طور غیرعادی بزرگ می شود و نشت رسانه را تشدید می کند و سایش قطعات را تسریع می کند.

 

خرابی سیستم آب بندی، باعث ایجاد خطرات ایمنی و زیست محیطی می شود

مهر و موم مکانیکی و مهر و موم بسته بندی پمپ های گریز از مرکز برای چرخش روتور به جلو طراحی شده اند. روانکاری و خنک‌سازی سطوح آب‌بندی به رسانه‌های روبه‌رو-جریان متکی است. هنگامی که چرخش معکوس رخ می دهد، جریان معکوس محیط، محیط روانکاری سطح آب بندی را مختل می کند و باعث افزایش شدید دمای سطح آب بندی و در نتیجه اصطکاک خشک و سوختن می شود. به طور همزمان، ارتعاش ایجاد شده توسط چرخش معکوس می تواند باعث شل شدن و تغییر شکل مهر و موم ها شود که به طور قابل توجهی عملکرد آب بندی را کاهش می دهد و در نهایت منجر به نشت رسانه می شود. اگر وسیله ای که حمل می شود قابل اشتعال، انفجار، سمی، مضر یا خورنده باشد، نشت می تواند باعث بروز حوادث ایمنی و زیست محیطی جدی مانند آتش سوزی، انفجار، مسمومیت پرسنل یا آلودگی محیطی شود. حتی با آب تمیز، نشت باعث کاهش فشار سیستم می شود و بر عملکرد عادی کل سیستم انتقال سیال تأثیر می گذارد و در عین حال هزینه های هدر رفت آب و نگهداری تجهیزات را افزایش می دهد. علاوه بر این، برخی از مهر و موم های مکانیکی یک طرفه و یاتاقان های لغزنده نمی توانند با شرایط چرخش معکوس سازگار شوند و مستقیماً منجر به آسیب ساختاری و از بین رفتن عملکردهای آب بندی و پشتیبانی می شود.

 

بدتر شدن عملکرد عملیاتی، منجر به یک واکنش زنجیره ای از خرابی سیستم

1. افت ناگهانی راندمان پمپ: در سرعت چرخش معکوس، پمپ گریز از مرکز به طور کامل قادر به انجام انتقال به جلو نیست. جریان معکوس محیط باعث می شود هد و دبی پمپ به طور کامل از کار بیفتند و سیستم را از تامین مایع به طور معمول و ایجاد وقفه در فرآیندهای تولید بعدی جلوگیری کند. به طور همزمان، چرخش معکوس به طور قابل توجهی اتلاف انرژی داخلی را افزایش می دهد و به طور غیرعادی قدرت شفت را افزایش می دهد که منجر به اتلاف انرژی می شود. علاوه بر این، دمای بدنه پمپ به سرعت افزایش می‌یابد و به طور بالقوه باعث تبخیر متوسط ​​و حفره شدن می‌شود و به اجزای جریان پمپ آسیب بیشتری می‌رساند.
2. تلاطم فشار سیستم: جریان برگشتی محیط می تواند باعث افت ناگهانی فشار خط لوله تخلیه و افزایش غیرعادی فشار خط لوله مکش شود و تعادل فشار کل سیستم انتقال سیال را مختل کند و باعث ایجاد یک واکنش زنجیره ای از خرابی هایی مانند لرزش خط لوله، نشت فلنج و آسیب دریچه شود. اگر پمپ های گریز از مرکز دیگر به صورت موازی در سیستم کار کنند، فشار معکوس ایجاد شده توسط جریان برگشتی می تواند بر عملکرد عادی این پمپ های دیگر تأثیر بگذارد و باعث شود چندین دستگاه به طور همزمان شرایط عملکرد غیرعادی را تجربه کنند، بنابراین دامنه خرابی گسترش می یابد.

 

خطر راه اندازی مجدد بسیار بالا، به طور بالقوه آسیب به واحد درایو

هنگامی که یک پمپ گریز از مرکز با سرعت معکوس کار می کند، اگر اپراتور متوجه نشود و کورکورانه محرک اصلی (مانند موتور) را راه اندازی کند، در حالی که روتور پمپ در جهت مخالف می چرخد، موتور مجبور به راه اندازی می شود. در این زمان، موتور باید بر گشتاور اینرسی معکوس و مقاومت سیال غلبه کند، که باعث می‌شود جریان راه‌اندازی به شدت افزایش یابد و بسیار بیشتر از جریان نامی موتور باشد. این به راحتی می تواند منجر به فرسودگی موتور و خاموش شدن اینورتر شود. به طور همزمان، راه اندازی اجباری بار ضربه ای زیادی ایجاد می کند که به قطعاتی مانند کوپلینگ و شفت پمپ منتقل می شود و باعث شکستگی کوپلینگ، پیچش شفت پمپ و حتی آسیب به یاتاقان های موتور می شود که در نتیجه آسیب ثانویه به تجهیزات، افزایش هزینه های تعمیر و نگهداری و از کار افتادن منجر می شود. علاوه بر این، راه‌اندازی یک موتور ناهمزمان در حالت پمپ معکوس منجر به طولانی شدن زمان راه‌اندازی{4}} و دمای غیرعادی موتور می‌شود که خطر آسیب موتور را تشدید می‌کند.

 

خطرات اضافی تحت شرایط عملیاتی خاص

هنگامی که محیط جریان برگشتی به نقطه جوش خود نزدیک می شود، ممکن است در داخل بدنه پمپ یا دستگاه دریچه گاز طرفی{0}}تخلیه تبخیر شود، که منجر به ایجاد حفره در بدنه پمپ و تشدید آسیب اجزا می شود. اگر محیط انتقال‌یافته یک مخلوط گاز-مایع باشد، نسبت چگالی محیط در سرعت جریان برگشتی به‌طور قابل‌توجهی تغییر می‌کند و نسبت سرعت جریان برگشتی به سرعت عادی ممکن است به سطح خطرناکی (متناسب با نسبت چگالی بخار-مایع) افزایش یابد، که خطر آسیب به تجهیزات را بیشتر می‌کند.

 

• اقداماتی برای جلوگیری از برگشت

 

انتخاب تجهیزات: پیکربندی مولفه‌های ضد چرخش معکوس اختصاصی-

1. نصب یک بک استاپ مکانیکی: نصب یک بک استاپ مکانیکی روی شفت پمپ یا کوپلینگ پمپ گریز از مرکز مستقیم ترین و مؤثرترین اقدام ضد چرخش معکوس-می باشد. بک استاپ مکانیکی از ساختار قفل کننده یک طرفه استفاده می کند که فقط به چرخش محور پمپ به جلو اجازه می دهد. هنگامی که محیط به سمت عقب جریان می یابد و باعث می شود شفت پمپ در جهت مخالف بچرخد، بک استاپ بلافاصله قفل می شود و از معکوس شدن محور پمپ جلوگیری می کند، بنابراین به طور کامل از تولید سرعت جریان برگشتی جلوگیری می کند. هنگام انتخاب بک استاپ، مدل مناسب باید بر اساس سرعت نامی پمپ، توان شفت و شرایط کارکرد پمپ انتخاب شود تا از گشتاور قفل کافی و سازگاری با دمای کارکرد و مشخصات متوسط ​​پمپ اطمینان حاصل شود. این به ویژه برای سیستم‌های پمپ گریز از مرکز با فشار بالا، جریان بالا-و موازی- مناسب است.
2. انتخاب یک واحد درایو با عملکرد ضد چرخش معکوس: هنگام انتخاب یک موتور، موتوری با عملکرد ضد چرخش معکوس (مانند افزودن یک دستگاه ترمز معکوس) انتخاب کنید یا یک برنامه حفاظتی ضد{2}}چرخش معکوس را در مبدل فرکانس تنظیم کنید. هنگامی که چرخش معکوس شفت پمپ تشخیص داده می شود، برق موتور فورا قطع می شود یا دستگاه ترمز فعال می شود تا به سرعت از ادامه معکوس محور پمپ جلوگیری شود و از افزایش سرعت جریان برگشتی جلوگیری شود.

 

طراحی لوله کشی: شیرهای جلوگیری از برگشت قابل اعتماد را نصب کنید

1. دریچه های جلوگیری از جریان برگشت خودکار را نصب کنید: دریچه های جلوگیری از جریان برگشتی خودکار را در نزدیکی بدنه پمپ در خط لوله تخلیه نصب کنید. این پرکاربردترین اقدام پیشگیری از جریان برگشتی در مهندسی است. در طول عملکرد عادی، محیط دیسک شیر را در جهت جلو باز می کند. هنگامی که پمپ متوقف می شود یا نیروی محرکه خود را از دست می دهد، محیط در جهت معکوس جریان می یابد، دیسک سوپاپ را فشار می دهد تا سریع بسته شود، کانال جریان برگشتی قطع می شود و از معکوس شدن محور پمپ جلوگیری می کند. انتخاب باید بر روی سرعت بسته شدن و عملکرد آب بندی تمرکز کند. آهسته-بستن شیرهای بازرسی می تواند سرعت بسته شدن دیسک سوپاپ را کاهش دهد تا از ضربه چکش آب جلوگیری شود. سیستم‌های-فشار، جریان بالا- به شیرهای بازرسی با مقاومت فشار بالا و بسته شدن مطمئن برای جلوگیری از خرابی شیر نیاز دارند.
2. بهینه‌سازی طرح‌بندی خط لوله و پیکربندی شیر: از طرح‌بندی‌هایی که در آن خط لوله تخلیه مستقیماً به تجهیزات ذخیره‌سازی مایع در سطح بالا متصل است، اجتناب کنید. اگر این امر اجتناب ناپذیر است، یک شیر خاموش- (مانند یک شیر دروازه یا شیر توپی) باید به خط لوله تخلیه اضافه شود تا در ارتباط با یک شیر بازرسی استفاده شود. پس از توقف پمپ گریز از مرکز، ابتدا دریچه خاموش{4} را ببندید، سپس موتور را برای محافظت مضاعف در برابر جریان برگشتی خاموش کنید. در سیستم‌های عملیات موازی، خط لوله تخلیه هر پمپ باید دارای یک سوپاپ قطع و{6} جداگانه برای جلوگیری از جریان برگشتی و چرخش معکوس پمپ‌های دیگر پس از توقف یک پمپ باشد. از عناصر خاموش کننده آهسته-بسته- برای جایگزینی شیرهای بازدارنده برای جلوگیری از جریان برگشتی رسانه در بدنه پمپ استفاده نکنید.

 

رویه های عملیاتی: استانداردسازی روش های عملیاتی و کاهش خطرات خطای انسانی.

1. روش‌های عملیات خاموش کردن را کاملاً رعایت کنید: هنگام توقف پمپ گریز از مرکز، ابتدا دریچه قطع{0} تخلیه تخلیه را ببندید، سپس موتور را متوقف کنید تا کانال جریان برگشتی کاملاً قطع شود و از برگشت جریان برگشتی که باعث معکوس شدن محور پمپ شود جلوگیری کنید. برای پمپ‌های گریز از مرکز که به صورت موازی کار می‌کنند، هنگام توقف، دریچه قطع تخلیه-و موتور هر پمپ را به ترتیب ببندید تا از جریان برگشتی رسانه از پمپ‌های دیگر به بدنه پمپ متوقف شده و ایجاد چرخش معکوس جلوگیری شود.
2. راه اندازی مجدد کورکورانه تجهیزات اکیدا ممنوع است: قبل از راه اندازی پمپ گریز از مرکز، جهت چرخش محور پمپ را بررسی کنید تا مطمئن شوید قبل از راه اندازی موتور چرخش معکوس وجود ندارد. اگر چرخش معکوس تشخیص داده شد، علت جریان برگشتی را بررسی کنید، مسیر جریان برگشت را به طور کامل قطع کنید و قبل از راه اندازی پمپ، از معکوس شدن محور پمپ جلوگیری کنید. شروع اجباری می تواند به تجهیزات آسیب برساند.
3. تقویت بازرسی های عملیاتی: در طول عملیات روزانه، روی پارامترهای نظارتی مانند جهت چرخش پمپ، ارتعاش، فشار و دما تمرکز کنید. فوراً علائم غیرعادی جریان برگشتی یا معکوس شدن محور پمپ را شناسایی کنید و اقدامات پیشگیرانه را برای جلوگیری از تشدید خرابی انجام دهید.

 

نگهداری و مدیریت: بازرسی و نگهداری منظم برای اطمینان از قابلیت اطمینان تجهیزات.

1. به طور منظم اجزای ضد- معکوس را بازرسی کنید: به طور منظم اجزای ضد- معکوس مانند بازدارنده‌های مکانیکی جریان برگشت و شیرهای بازرسی را بازرسی و نگهداری کنید. عملکرد قفل بازدارنده جریان برگشتی، سفتی و انعطاف پذیری بسته شدن دیسک شیر چک را بررسی کنید، به سرعت ناخالصی ها را از دیسک شیر چک پاک کنید، و برای جلوگیری از خرابی قطعات منجر به جریان برگشتی، مهر و موم ها و قطعات فرسوده یا قدیمی را جایگزین کنید.
2. به طور منظم دستگاه‌های حفاظتی را کالیبره کنید: برنامه حفاظتی ضد چرخش معکوس اینورتر و دستگاه ترمز معکوس موتور را به طور منظم کالیبره کنید تا از حساسیت و قابلیت اطمینان آن‌ها اطمینان حاصل کنید و امکان تشخیص و جلوگیری از چرخش معکوس شفت پمپ را فراهم کنید. به طور منظم عملکرد آب بندی و انعطاف پذیری سوئیچینگ دریچه های خط لوله را بررسی کنید و به سرعت دریچه های آسیب دیده را تعمیر یا تعویض کنید.
3. ایجاد سوابق عملکرد تجهیزات: پارامترهای عملکرد پمپ گریز از مرکز، شرایط خطا و سوابق تعمیر و نگهداری را با تمرکز بر ثبت وضعیت تعمیر و نگهداری اجزای ضد چرخش معکوس- ثبت کنید. با تجزیه و تحلیل داده‌های عملیاتی، روند پیری اجزای ضد چرخش معکوس-را پیش‌بینی کنید و برای جلوگیری از خطر سرعت چرخش معکوس از منبع، تعمیر و نگهداری را از قبل انجام دهید.