Cause comuni di vibrazione della pompa per fanghi

Secondo le statistiche più recenti, le vibrazioni anomale nelle pompe per fanghi sono una delle principali cause di altri guasti. Allo stesso tempo, i malfunzionamenti delle apparecchiature intensificano direttamente le vibrazioni della pompa, creando un circolo vizioso che compromette gravemente la sicurezza del funzionamento dell'impianto. Ciò comporta un aumento dei costi di manutenzione e perdite di produzione dovute ai tempi di fermo macchina.

I. Analisi delle cause delle vibrazioni delle pompe per fanghi

1. Guasto da squilibrio di massa della girante
La forza centrifuga generata da uno squilibrio di massa della girante agisce costantemente sulla pompa per fanghi . Durante la produzione, i componenti vengono ispezionati e regolati, con la girante sottoposta specificamente a test di bilanciamento statico/dinamico e foratura/fresatura per la correzione. Le aree di squilibrio vengono lavorate meccanicamente, ottenendo uno stato di bilanciamento di massa relativamente ottimale. Di conseguenza, la pompa funziona in modo più stabile con vibrazioni minime. Tuttavia, dopo un funzionamento prolungato, fattori come l'usura della girante e la formazione di incrostazioni dovute all'adesione dei fanghi alterano il bilanciamento di massa complessivo, causando un carico non uniforme o "carico eccentrico" sulla girante. Il lato più pesante di questa girante sbilanciata subisce una maggiore forza centrifuga, soprattutto ad alte velocità di rotazione, causando significativi squilibri di forza rotazionale. Le misurazioni mostrano in genere un aumento progressivo dell'ampiezza delle vibrazioni dal lato motore verso il lato pompa.

2. Guasto da vibrazione indotto dall'accoppiamento
Le vibrazioni indotte dal giunto sono relativamente comuni nelle pompe per fanghi, in particolare con giunti rigidi. Le vibrazioni provenienti sia dal motore che dalla pompa possono risuonare attraverso il giunto, amplificando le vibrazioni complessive. Anche per i giunti flessibili a perno comunemente utilizzati, il guasto dei perni/anelli in gomma per adattarsi al movimento assiale può causare vibrazioni intense e di breve durata. Sebbene i guasti al giunto contribuiscano alle vibrazioni della pompa, sono generalmente meno gravi di quelli causati da problemi alla girante. I giunti vengono inoltre sottoposti a allineamento di bilanciamento dopo la produzione.

L'allineamento del giunto, come il bilanciamento della girante, mira a ridurre al minimo le forze sbilanciate durante la rotazione. Tuttavia, oltre al bilanciamento delle masse, l'installazione del giunto deve soddisfare due condizioni per l'allineamento accoppiato:

1. Coincidenza dei due mozzi di accoppiamento, ovvero le loro circonferenze esterne sono allineate.

2. Parallelismo delle facce di accoppiamento (facce terminali), garantendo che le due linee centrali siano parallele.
   Solo quando queste condizioni sono soddisfatte è possibile garantire un funzionamento stabile dell'attrezzatura e un'usura minima dei componenti di accoppiamento.

3. Vibrazioni causate da bulloni di fissaggio allentati
Anche le apparecchiature ben funzionanti sono soggette a "microvibrazioni". Nel tempo, queste causano l'allentamento dei bulloni del corpo pompa, dell'alloggiamento dei cuscinetti e della piastra di base. I bulloni allentati consentono al corpo pompa di muoversi più liberamente, aumentando le vibrazioni. Se non vengono serrati tempestivamente, queste vibrazioni aumentano ulteriormente l'allentamento e l'usura dei bulloni, creando un circolo vizioso che alla fine porta a guasti più gravi della pompa.

4. Guasti dovuti all'usura dei cuscinetti o alla lubrificazione insufficiente
La durata utile dei cuscinetti è direttamente correlata all'ambiente operativo e alla lubrificazione. Le perdite di lubrificante sono un problema molto comune nelle pompe per fanghi. Le guarnizioni di tenuta su entrambi i lati dell'alloggiamento del cuscinetto possono rompersi, causando infiltrazioni persistenti. In alternativa, i passaggi dell'olio ostruiti a causa di lubrificante contaminato possono compromettere la lubrificazione dei cuscinetti. Una lubrificazione insufficiente, indipendentemente dall'usura dei cuscinetti, causa rumore e vibrazioni. Ciò si verifica perché la mancanza di un film d'olio porta al contatto diretto metallo su metallo tra gli elementi volventi, eliminando la capacità di smorzamento. Sebbene inizialmente lieve, questa vibrazione è altamente dannosa. Inoltre, molti alloggiamenti dei cuscinetti delle pompe per fanghi utilizzano tenute a labirinto, che impediscono le perdite di olio ma non bloccano completamente l'ingresso di contaminanti esterni nei cuscinetti, causando potenzialmente usura da contaminazione.

5. Guasti dell'apparecchiatura causati da condizioni di alimentazione instabili
Le pompe per fanghi operano spesso in condizioni difficili, con portate elevate. Durante il trasporto dei fanghi, detriti di grandi dimensioni possono interferire o addirittura bloccare i canali della girante, interrompendo l'alimentazione. Un'alimentazione instabile o insufficiente causa gravi fenomeni di cavitazione all'interno della voluta della pompa. Ciò compromette l'equilibrio idraulico della girante, generando non solo vibrazioni, ma anche una seria minaccia per la sicurezza delle apparecchiature.

II. Pericoli delle vibrazioni della pompa per fanghi

1. Impatto sulla durata di vita dei componenti della pompa
Le statistiche indicano che i guasti dovuti alle vibrazioni rappresentano circa il 74% dei guasti delle pompe per fanghi. Durante il funzionamento, lo squilibrio aumenta i carichi centrifughi sui cuscinetti. Le vibrazioni che superano i limiti consentiti causano la rottura prematura del film lubrificante sulle superfici di rotolamento dei cuscinetti. Una lubrificazione e una dissipazione del calore inadeguate portano a temperature elevate dei cuscinetti, accelerandone il guasto.

2. Danni e perdite della tenuta meccanica
Sebbene l'impatto delle vibrazioni sulle tenute meccaniche sia meno pronunciato rispetto ai cuscinetti, rimane una delle principali cause di guasti alle tenute. Le vibrazioni impediscono un contatto stabile tra le facce della tenuta, causando potenzialmente piccole perdite iniziali di fanghi. Poiché le pompe per fanghi utilizzano spesso tenute meccaniche doppie, le vibrazioni possono anche consentire alle particelle di fanghi di penetrare tra le facce di attrito durante il funzionamento, causando danni prematuri alle facce della tenuta. Inoltre, le vibrazioni possono causare guasti prematuri per fatica della molla di compressione e un'usura eccessiva degli O-ring, con conseguenti perdite.

3. Usura e perdite del corpo della pompa
Per migliorare l'efficienza della pompa centrifuga, i giochi tra i componenti interni come la girante, le piastre di usura anteriori/posteriori e la voluta vengono ridotti al minimo in fase di progettazione (giochi più piccoli generalmente producono una maggiore efficienza a parità di condizioni). Le vibrazioni causano movimenti assiali dell'albero e sbandamento, che sono estremamente dannosi per i componenti interni. Possono anche causare urti o usura tra le piastre di usura e la girante. Tali danni compromettono le prestazioni della pompa o ne riducono l'efficienza. Le forze di attrito sui componenti interni dovute alle vibrazioni possono anche causare perdite dalle superfici di giunzione.

4. Aumento del consumo energetico per unità di dispositivo
Le vibrazioni nelle pompe per fanghi creano ulteriori perdite per attrito e forze centrifughe irregolari. Ciò non solo riduce la stabilità operativa, ma riduce anche l'efficienza della pompa, aumentando lo spreco di energia a parità di portata e determinando un maggiore consumo energetico.

5. Presenza di rottura dell'albero
L'albero della pompa trasmette la rotazione e mantiene stabile la posizione della girante. Le forze centrifughe sbilanciate indotte dalle vibrazioni sulla girante sottopongono l'albero a sollecitazioni eccessive. Il funzionamento prolungato in tali condizioni porta alla fatica del metallo e, in ultima analisi, alla frattura dell'albero.

III. Prevenzione e trattamento delle vibrazioni della pompa

Le vibrazioni delle pompe non possono essere eliminate completamente, ma possono essere mitigate attraverso misure efficaci. Per un funzionamento stabile a lungo termine delle pompe per fanghi, la scelta corretta e il funzionamento standardizzato sono fondamentali. Le vibrazioni sono un'arma a doppio taglio: possono causare guasti gravi, ma il monitoraggio delle variazioni delle vibrazioni consente anche di rilevare e diagnosticare tempestivamente i problemi emergenti.

(1) Selezione: le condizioni operative e gli ambienti delle pompe per fanghi sono in genere difficili, con conseguenti tassi di guasto relativamente elevati. Pertanto, è consigliabile selezionare apparecchiature con specifiche più elevate (entro i requisiti tecnici), oltre a garantire condizioni di alimentazione favorevoli.

(2) Funzionamento: le pompe centrifughe subiscono una certa cavitazione durante il funzionamento, che peggiora con un'alimentazione insufficiente, aumentando le vibrazioni. Le vibrazioni a breve termine dovute alla cavitazione sono causate da una distribuzione non uniforme del liquido nella voluta. Stabilizzare l'alimentazione o regolare la velocità della valvola di uscita/pompa può ridurre efficacemente le vibrazioni. Tuttavia, una cavitazione prolungata causa un'usura non uniforme della girante, con conseguente vibrazione non regolabile.

(3) Lubrificazione: la lubrificazione non riguarda solo il livello e la quantità dell'olio, ma anche la viscosità. Una viscosità insufficiente del lubrificante può causare vibrazioni. La temperatura dell'alloggiamento del cuscinetto aumenta durante il funzionamento, riducendo la viscosità dell'olio. Pertanto, durante il controllo dei livelli dell'olio, assicurarsi che la temperatura di esercizio rimanga entro un intervallo appropriato. Indagare tempestivamente sulle cause dell'aumento di temperatura, poiché il surriscaldamento provoca anche vibrazioni dei cuscinetti e danni dovuti a una scarsa lubrificazione.

(4) Serraggio: i bulloni possono allentarsi a causa delle "microvibrazioni". L'applicazione di un composto frenafiletti durante il rimontaggio dopo la manutenzione può prevenire l'allentamento e il danneggiamento delle filettature. Il composto può essere fuso con il calore per lo smontaggio. Questo piccolo investimento è essenziale per il rimontaggio dell'attrezzatura.

(5) Stabilizzazione dell'alimentazione: la stabilità dell'alimentazione è correlata alla selezione e all'installazione. Tuttavia, durante il funzionamento, sedimentazione, incrostazioni o blocchi di particelle di grandi dimensioni nelle tubazioni possono limitare la portata al di sotto dei requisiti della pompa, rendendo necessaria la pulizia della linea e delle valvole. Per il controllo della portata, è preferibile ridurre la velocità della pompa (frequenza), seguita dalla regolazione della valvola di uscita. La regolazione della valvola di ingresso per il controllo della portata non è raccomandata.

IV. Conclusion

I guasti alle apparecchiature spesso iniziano con lievi vibrazioni anomale che si intensificano progressivamente. Questo processo offre molti aspetti da analizzare e riassumere. Le vibrazioni anomale sono sia un sintomo di guasto che un fattore che contribuisce in modo significativo all'escalation del guasto. L'analisi delle vibrazioni anomale funge da strumento diagnostico. La mancata risoluzione tempestiva dei problemi delle apparecchiature in base all'andamento delle vibrazioni crea un circolo vizioso: vibrazioni più intense indicano una maggiore probabilità di guasti e i guasti esistenti, a loro volta, peggiorano le vibrazioni.