Diagnostica e risoluzione di bassa portata o assenza di pressione nel pompa centrifuga: cavitazione, usura della pompa, bolle d'aria, analisi delle caratteristiche del sistema

1. Descrizione dei problemi e dell'ambito di applicazione

Questo manuale definisce l'ordine diagnostico e la risoluzione dei guasti legati a un calo critico della capacità (bassa portata) o all'assenza totale di portata del fluido di lavoro (assenza di pressione) nei pompi centrifughe industriali a console, monoblocco e a sezione. Il problema viene classificato come critico (malfunzionamento critico del processo tecnologico) o significativo (riduzione dell'efficienza), in base all'uso dell'aggregato nei sistemi di alimentazione idrica, raffreddamento, trasporto di reagenti chimici e contorni energetici delle imprese ucraine.

Equipamento interessato:

• Pompe centrifughe orizzontali a singola fase secondo gli standard ISO 2858 / EN 733.
• Pompe a stadi multipli a sezioni a elevata pressione.
• Pompe aggregate con regolazione di frequenza (VFD) e azionamento diretto da motori asincroni.

Livello di criticità: CRITICO / SIGNIFICATIVO. Assenza completa di alimentazione causa funzionamento a secco, danni agli anelli di tenuta a faccia e rottura dei nodi a cuscinetto entro 3-5 minuti di funzionamento.

2. Misure di protezione

ATTENZIONE! PERICOLI DI ALTO RISULTATO E TEMPERATURA. Prima di iniziare qualsiasi lavoro diagnostico o di manutenzione eseguite la procedura di blocco e segnalazione (LOTO - Lockout/Tagout). Disattivate l'interruttore principale di alimentazione del motore della pompa, fissate la valvola di chiusura sulle linee di aspirazione e mandata in posizione chiusa, installate cartelli di avvertimento "NON ACCENDERE! Ci sono persone che lavorano".

PERICOLI DI ASFALTAMENTO E SCALDAMENTO. Utilizzare dispositivi di protezione individuale (DPI): occhiali di protezione, guanti termoresistenti, abbigliamento protettivo contro sostanze chimiche e scarpe da lavoro in acciaio. Assicurarsi che la temperatura del corpo pompa sia inferiore a 40 °C prima di disassemblare il sistema. Scaricare la pressione residua nel circuito idraulico attraverso valvole di scarico speciali.

3. Strumenti necessari per la diagnostica

4. Checklist iniziale di valutazione

5. Schema a blocchi sistematico diagnostico

1. Passo 1: Controllo della portata generale e della pressione
   • Legga le indicazioni dei manometri sulle linee di aspirazione e di mandata.
   • Se $P_{нагн} \approx 0$ e $P_{всм}$ è inferiore al valore normale ALLORA passare al Passo 2 (Problemi di aspirazione e bolle d'aria).
     • Verificare il livello del liquido nel serbatoio che alimenta il sistema.
     • Verificare la tenuta del tubo di aspirazione per la presenza di soffi d'aria.
   • Se $P_{нагн}$ è significativamente inferiore al nominale a pressione di aspirazione normale THEN passare al Passo 3 (Usura del rotore e perdite interne).
     • Misurare la corrente assorbita dal motore. IF la corrente è ridotta del 15-25% THEN confermato usura o mancanza di fluido.
   • Se è presente un rumore caratteristico di pompaggio di ghiaia / scricchiolio e vibrazione nella zona di ingresso nella pompa, passare al Passo 4 (Fenomeni di cavitazione).
2. Passo 2: Diagnostica della linea di aspirazione e bolle d'aria
   • Verificare lo stato della valvola a non ritorno e della griglia di aspirazione sulla linea di aspirazione (o sulla valvola di fondo). IF la griglia è ostruita da inclusionsi solide THEN pulirla.
   • Verificare la presenza di sacchetti d'aria nelle sezioni orizzontali del tubo di aspirazione (il tubo deve avere una pendenza verso la fonte non inferiore a 2° o verso la pompa non inferiore a 1°).
   • Controlli il riempimento del corpo pompa e della linea di aspirazione con liquido. Se l'ambiente non è presente nella camera pompa, esegui un riempimento ripetuto e scarica l'aria attraverso il valvola d'aria.
3. Passo 3: Analisi della caratteristica idraulica del sistema (Curva del sistema)
   • Confronti il punto di lavoro effettivo (portata/pressione) con la caratteristica del pompa (curva Q-H).
   • Se la valvola di chiusura sul lato di mandata è chiusa o il motore del regolatore è difettoso, allora aprirete completamente la valvola.
   • Se la resistenza totale della rete supera il valore calcolato (filtri di fine filtrazione incastrati, incrostazioni nei scambiatori di calore) ALLORA pulisci gli elementi del sistema.
4. Passo 4: Verifica della direzione di rotazione e della velocità del motore
   • Confrontare la direzione di rotazione dell'asse della pompa con la freccia indicatrice sul corpo (di solito in senso orario, se osservato dal lato del motore).
   • Se l'obertura è inversa ALLORA scambiate le due fasi di alimentazione sul quadro terminale del motore asincrono (per rete 380 V).
   • Se viene utilizzato un convertitore di frequenza (VFD), verificare la frequenza impostata (il funzionamento a velocità ridotta riduce la pressione proporzionalmente al quadrato della velocità).

6. Matrice delle malfunzionamenti e delle cause

7. Analisi delle cause radice per ogni difetto

7.1. Cavità

Perché si verifica: Si verifica quando la pressione assoluta in qualsiasi punto della parte passante della pompa (di solito all'ingresso delle palette dell'elica) scende al di sotto della pressione di vapore saturo del fluido pompato ($P_{v}$). Si formano bolle di vapore, che, al passaggio in una zona a pressione elevata, collassano immediatamente (si comprimono), creando impulsi idraulici locali con pressione fino a 1000 bar.

Come verificare: Utilizzando un analizzatore di vibrazioni, registrare un aumento delle vibrazioni nel range ad alta frequenza (1 kHz – 10 kHz) e la presenza di un rumore caratteristico simile al trasporto di truciolo metallico o di ghiaia. La termocamera potrebbe mostrare un raffreddamento locale del tubo d'ingresso a causa dell'intensa evaporazione.

Conseguenze: Danni (erosione e pitting) al materiale della pompa e del corpo pompa, guasto dei cuscinetti a causa di carichi vibrazionali, danni all'incastro del sigillo.

7.2. Consumo del rotore e delle camere a spirale (Internal Recirculation)

Perché si verifica: Usura aerodinamica/abrasiva del materiale del rotore causata da particelle abrasive in fluido o corrosione. L'aumento dello spazio tra gli anelli di tenuta variabili del corpo e del rotore provoca un'infiltrazione interna del fluido dalla parte di pressione verso la parte di aspirazione.

Come verificare: Smontaggio della pompa e misurazione degli spazi con un righello o un micrometro. Se lo spazio effettivo supera il valore indicato nel passaporto di 2–2,5 volte (norma per pompe standard ISO — 0,3–0,5 mm sul raggio), l'efficienza della pompa cala del 15–30%.

Conseguenze: Perdita catastale della pressione e del flusso, aumento del consumo energetico specifico per unità di liquido pompato, squilibrio idraulico del rotore.

7.3. Serrature d'aria e sfiati d'aria (Air Lock / Suction Air Leak)

Perché si verifica: Presenza di connessioni non герметичные sulla linea di aspirazione (flange, guarnizioni, giunti filettati), attraverso cui l'aria atmosferica viene aspirata all'interno del sistema a causa del vuoto. Oppure geometria errata del tubo, che crea camere di gas non ventilate.

Come verificare: Lavorazione dei collegamenti sospetti con soluzione di sapone o alcol tecnico mentre il pompa è in funzione (il suono cambia se c'è un vuoto), oppure pressurizzazione della linea di aspirazione con pressione d'aria eccessiva di 1,5–2,0 bar e controllo con manometro.

Conseguenze: Interruzione della fornitura, funzionamento a secco, surriscaldamento del giunto a tenuta, rottura del pattino del flusso nel rotore di lavoro.

8. Procedimenti passo passo per la risoluzione dei guasti

8.1. Eliminazione della cavità

1. Aumentare lo scarico statico: aumentare il livello del liquido nella vasca di aspirazione o abbassare il livello di montaggio della pompa.
2. Diminuite l'opposizione idraulica della linea di aspirazione: sostituite le sezioni ristrette del tubo con un diametro maggiore, rimuovete gli sgocciolatoi inutili, apriate completamente l'attrezzatura di chiusura sull'aspirazione.
3. Aumentare la temperatura del fluido pompato (se tecnicamente possibile), per ridurre la pressione di vapore saturo ($P_{v}$).
4. Sostituire il filtro di prefiltrazione aspirazione con un analogo avente una superficie filtrante più ampia (coefficiente di perforazione non inferiore al 60%).
5. Controllo post manutenzione: Avviate la pompa, verificate lo spettro di vibrazione (la vibrazione totale RMS su ISO 10816 deve essere $< 2.8$ mm/s per installazione rigida) e assicuratevi che non vi siano rumori.

8.2. Riparazione o sostituzione del rotore danneggiato e delle giunture di tenuta

1. Esegui la procedura LOTO (sezione 2). Disattiva l'alimentazione elettrica, chiudi le valvole, scarica i residui di liquido dal corpo pompa.
2. Smontare la giunzione del motore e rimuovere il blocco rotore (o rimuovere la copertura pompa per le costruzioni tipo "back pull-out").
3. Rimuovere la palea dall'asse utilizzando un'estrazione, riscaldando preventivamente l'albero (se necessario in base all'istruzione OEM).
4. Controllare le palette per la presenza di pitting, crepe e usura. Sostituire l'elica con una nuova (verificare il catalogo UNITEC-D).
5. Installare nuovi anelli di tenuta del corpo. Assicurare lo spazio di montaggio in conformità alle specifiche tecniche del produttore (di solito 0,35–0,50 mm per diametro per pompe di dimensioni standard).
6. Montare il modulo, serrando i bulloni di fissaggio della copertura con una chiave a croce dinamometrica con momento di serraggio in base alla classe di resistenza 8.8 / 10.9 (ad esempio, per la vite M12 — 85 N·m).
7. Controllo post-intervento: Verificare la facilità di rotazione manuale del rotore (l'asse deve ruotare a mano senza attrito), eseguire un avviamento breve per verificare la direzione di rotazione, portare in regime di lavoro e misurare la pressione e il flusso.

8.3. Eliminazione del vuoto e delle bolle d'aria

1. Eseguire una completa revisione delle giunzioni filettate e dei sigilli a carico/sezionali sulla mandata aspirativa.
2. Sostituire le guarnizioni di paronit o teflon danneggiate con nuove. Tendere i bulloni dei flange con momento uniforme.
3. Controlli lo stato del tubo e del rubinetto del sistema di vuoto o di riempimento della pompa.
4. Riempi il sistema con liquido fino all'espulsione completa dell'aria, aprendo il rubinetto d'aria (ventosa) nella parte superiore del serbatoio del pompa.
5. Controllo post-intervento: Verificare la stabilità delle indicazioni del manometro durante la spinta — la lancetta non deve oscillare (le oscillazioni indicano la presenza di aria residua nel flusso).

9. Misure preventive

10. Parti di ricambio e componenti

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11. Riferimenti

• GOST ISO 9906:2018 (ISO 9906:2012, IDT) Pompe centrifughe. Prove delle caratteristiche idrauliche. Classi 1, 2 e 3.
• EN 733 / ISO 2858 Pompe centrifughe a palette con pressione nominale di 10 bar.
• ISO 20816-1 Vibrazione. Misurazione e valutazione della vibrazione delle macchine.
• Documentazione tecnica e manuali d'uso per pompe industriali di produttori europei leader (KSB, Wilo, Grundfos, Lowara).
• Manuale di Manutenzione UNITEC-D: «Basics of Shaft Alignment for Pump Units and Elimination of Axial Runout»