Aggiornamenti di analisi e ingegneria Risolvi il guasto della pompa della sezione anulare

Un'importante centrale elettrica negli Stati Uniti ha riscontrato problemi di vibrazione e ricircolo elevati con diverse pompe di alimentazione della caldaia a sezione anulare (BB4), con conseguenti numerosi guasti catastrofici e interruzioni non pianificate. Questo caso di studio descrive in dettaglio una delle pompe che è stata spedita a un centro di assistenza pompe aftermarket per un'analisi completa, risoluzione dei problemi, piano di riparazione, ricostruzione e test delle prestazioni.

Le centrali elettriche a ciclo combinato sono i “nuovi ragazzi sul blocco” del settore della produzione di energia. Progettate per combinare turbine a gas e a vapore, le centrali elettriche a ciclo combinato possono produrre fino al 50% in più di elettricità con lo stesso consumo di carburante delle centrali elettriche a ciclo semplice. I moderni impianti a ciclo combinato possono anche reagire rapidamente alle richieste della rete elettrica con la capacità di iniziare a produrre energia in meno di 10 minuti e funzionare a piena capacità in meno di 60 minuti. Ciò fornisce un complemento efficiente alla tecnologia rinnovabile intermittente.

Poiché la domanda di elettricità è cambiata e gli impianti a ciclo combinato hanno iniziato a sostituire le convenzionali centrali termiche e fossili, anche il tipo di pompe utilizzate è cambiato. Le centrali elettriche fossili utilizzano spesso pompe a botte robuste e di lunga durata. Queste pompe funzionano per lunghi periodi ininterrotti e gli impianti sono generalmente dotati di due pompe installate al 100% o tre al 50% per unità.

Negli impianti a ciclo combinato, la domanda di pompe a barile robuste, ma costose, è diminuita man mano che l’industria si è spostata verso pompe ad anelli segmentati meno costose. A causa dei recenti cambiamenti nel settore energetico, gli operatori spesso devono affrontare tempi medi tra le riparazioni (MTBR) più brevi, problemi di usura interna e vibrazioni elevate sulle unità appena installate.

Sfondo Dopo aver riscontrato numerosi problemi di prestazioni e affidabilità delle pompe di alimentazione della caldaia nella propria centrale elettrica, il proprietario dell'impianto ha deciso di perseguire un'analisi completa delle cause profonde e un piano di riparazione con un centro di assistenza pompe aftermarket a Los Angeles, California. L'indagine ha infine rivelato una serie di problemi di fondo legati a problemi di prestazioni e guasti imprevisti della pompa.

Risultati, soluzioni ingegnerizzate e raccomandazioni Durante l'ispezione e l'analisi iniziale della prima unità, è stato notato che il manicotto del bilanciere aveva un accoppiamento conico rispetto all'albero. Questo tipo di design è raro perché richiede alta pressione e uno strumento speciale per installare o rimuovere il manicotto di bilanciamento dall'albero. Questo è anche un grave problema di sicurezza.

Inoltre, è stato installato un manicotto di bilanciamento con adattamento conico vicino al punto di snervamento sull'albero. L'alta pressione e l'accoppiamento conico determinavano un accoppiamento indesiderato sull'albero, producendo aree di concentrazione elevata. Il diametro esterno non era fedele all'albero, il che comportava una pressione periferica o una forza disuguale attorno al manicotto del bilanciere. In cambio, ha creato uno scenario in cui l’albero potrebbe piegarsi. La forza inversa, o momento flettente, si accumula 3.550 volte al minuto, causando momenti flettenti significativi alla radice del manicotto del bilanciere, affaticando infine l'albero della pompa.

È stata fatta una proposta per ridisegnare il manicotto di bilanciamento rendendolo diritto e allungandolo per ridurre lo spazio assiale tra la girante dell'ultimo stadio e il manicotto di bilanciamento (Immagine 1). Ciò impedisce il "disinnesto" dell'anello di usura, che provoca la destabilizzazione del rotore.

Il fenomeno per cui le giranti saltano in avanti e poi ritornano nella posizione originale esiste ancora, ma a causa dello spazio ridotto, la girante non può limitare il flusso al dispositivo di bilanciamento.

Il centro assistenza ha riscontrato che il design originale della pompa richiedeva il montaggio mediante configurazione faccia a faccia utilizzando perni antirotazione. Poiché nel design originale il diffusore dell'ultimo stadio della pompa non aveva un perno, il coperchio doveva "comprimere" il diffusore per impedirne la rotazione. Il divario prodotto da questo design ha provocato il cedimento prematuro dell'O-ring e ha inoltre limitato la capacità di carico della pressione. Per migliorare sia l'affidabilità della pompa che la capacità di carico della pressione del giunto dell'ultimo stadio, le facce del diffusore sono state rettificate di precisione. Aumentando le tolleranze di accumulo, viene migliorata anche la capacità di carico della pressione del giunto dell'ultimo stadio.