Prevencia prasknutia pri pretlaku odstredivého čerpadla

Obrázok: Schéma nárastu tlaku v uzavretom ventile spôsobenom uzavretím výtlačného ventilu, čo má za následok prasknutie telesa čerpadla a vytlačenie média

Väčšina prasknutí telesa čerpadla je spôsobená poklesom tlaku (nárast tlaku v zatvorenom ventile), chybným diaľkovým spustením a poruchami automatického blokovania. Tento článok sa zaoberá scenármi manuálneho, vzdialeného a automatického spustenia/zastavenia s cieľom vysvetliť overenie ventilu, prevádzkové postupy a údržbu blokovania prístrojov, čím sa zabrániodstredivé čerpadlopretlakové prietržové incidenty.Teffikovždy uprednostňovala bezpečnosť prevádzky odstredivého čerpadla a poskytuje kompletnú bezpečnú prevádzku a vedenie údržby pre nebezpečenstvo prasknutia telesa čerpadla. Aby sme sa v zásade vyhli takýmto incidentom, nemožno sa spoliehať len na hardvérovú ochranu; overenie ventilu, diaľkové potvrdenie a riadenie automatického blokovania sa musia použiť pri každom spustení/zastavení.

Hlavné príčiny prasknutia čerpadla

Smršťovanie (prevádzka proti zatvorenému ventilu) je fyzická základná príčina veľkej väčšiny pretrhnutia telesa čerpadla a automatické riadiace systémy toto riziko zosilňujú:

• Po spustení čerpadla so zatvorenými vstupnými aj výstupnými ventilmi obežné koleso nepretržite premiešava zachytenú kvapalinu; mechanická energia sa premieňa na teplo, kvapalina sa vyparuje a tlak stúpa a v krátkom čase prekročí menovitý tlak telesa čerpadla;
• Keď je čerpadlo spustené na diaľku z centrálnej riadiacej miestnosti, operátori nemôžu potvrdiť stav ventilu na mieste, čo uľahčuje spustenie naslepo po údržbe, keď ventily neboli resetované;
• Keď dôjde k automatickému spusteniu na úrovni hladiny, ventily potrubia môžu byť stále zatvorené kvôli údržbe a čerpadlo potom beží pod tlakom, pričom nikto nie je na mieste;
• Nízkoprietokové a vysokoteplotné blokovania, ktoré sú dlhší čas nekalibrované, nechránia a systém sa nemôže automaticky vypnúť a uvoľniť tlak po pretlaku.

Prípadová štúdia priemyselnej nehody

V malom až stredne veľkom zariadení na skladovanie chemických surovín, po dokončení údržby na prečerpávacom odstredivom čerpadle zásobníka, údržbárska čata obnovila zariadenie, ale zabudla otvoriť vypúšťací ventil a potom prepla čerpadlo do automatického režimu. Čerpadlo sa spúšťalo a vypínalo automaticky na základe signálov o výške hladiny v nádrži, pričom nikto nebol na mieste. Keď hladina nádrže stúpla na nastavenú spúšťaciu hodnotu, systém PLC automaticky spustil odstredivé čerpadlo. Kvapalina v utesnenej komore čerpadla bola nepretržite miešaná obežným kolesom; v priebehu iba 90 sekúnd sa médium rýchlo zahrialo a vyparilo a tlak vo vnútri čerpadla neustále stúpal. Pretože blokovanie nízkeho prietoku elektrárne nebolo kalibrované viac ako dva roky, jeho senzor sa zadrel a zlyhal a nespustila sa žiadna ochrana proti vypnutiu. Nakoniec sa puzdro čerpadla roztrhlo a vysokoteplotné médium vystreklo smerom von, čo zničilo zariadenie na mieste a vynútilo núdzové odstavenie výrobnej linky, čo malo za následok značné straty na opravách a prestojoch. Správa o vyšetrovaní po nehode identifikovala dve hlavné príčiny: zlyhanie pri opätovnom overení stavu ventilu na mieste po údržbe a bezpečnostné blokovanie, ktoré už dávno prešlo funkčným testovaním.

Záver: Bezobslužná prevádzka + ventily neresetované + zlyhané blokovania – prasknutie vyplynulo len z kombinácie týchto troch faktorov a dalo by sa mu predísť, keby bol kontrolovaný ktorýkoľvek jeden.

Manuálne spustenie pumpy na mieste: Overenie polohy ventilu je prvou líniou obrany

Prísne overte stav všetkých ventilov

Pred spustením čerpadla musí byť každý potrubný ventil potvrdený jednotlivo, aby sa zabránilo spusteniu so zatvorenými ventilmi:

• Hlavná procesná linka: nechajte sací ventil úplne otvorený, aby sa zabezpečilo, že kvapalina hladko vstúpi do komory čerpadla;
• Udržujte všetky pomocné ventily, ako sú odvzdušňovacie ventily, vypúšťacie ventily a odkalovacie ventily, zatvorené;
• Otvorte odvzdušňovací ventil telesa čerpadla, aby ste dokončili naplnenie a odvzdušnenie, vytlačte všetok vzduch z čerpadla a zabráňte kavitácii a chodu nasucho;
• Nechajte vypúšťací ventil mierne otvorený alebo úplne zatvorený; nikdy nespúšťajte čerpadlo so súčasne zablokovaným vstupom aj výstupom.

Zahrňte kontroly ventilov do štandardizovaného kontrolného zoznamu

Polohy ventilu otvorené/zatvorené sú kritickými kontrolnými bodmi na zaistenie bezpečnej prevádzky čerpadla a musia byť formalizované v pracovných pokynoch zariadenia a kontrolných zoznamoch spustenia. Operátori by mali potvrdiť každú položku tak, že ju zaškrtnú, čím sa vylúčia spoliehanie sa na skúsenosti a znížia sa počet ľudských chýb prostredníctvom inštitucionálnych kontrol.

Diaľkové spustenie pumpy centrálneho ovládania: Krok potvrdenia na mieste je nevyhnutný

Diaľkové spustenie je vysokofrekvenčný scenár pre prasknutie nahromadením tlaku; spoliehanie sa výlučne na obrazovku centrálneho ovládania nemôže potvrdiť skutočné podmienky na mieste:

• Predtým, ako velín vydá príkaz na spustenie, čerpadlo sa nesmie spustiť jediným kliknutím;
• Keď operátori nemôžu prísť na miesto overiť ventily, musí byť pridelený inšpektor na mieste, ktorý fyzicky potvrdí, že všetky ventily boli nastavené do správnych pozícií;
• Až po prijatí potvrdenia na mieste môže centrálne riadenie vydať príkaz na spustenie, čím sa zabráni nesúladu medzi obrazovkou ovládania a skutočným stavom ventilu na mieste.

Automatické štart/stop čerpadlá: Zamerajte sa na zabránenie tomu, aby ventily zostali po údržbe neresetované

Mnohé čerpadlá na vyprázdňovanie nádrží sa spoliehajú na úrovňové prístroje a programy PLC na automatické spustenie/zastavenie a chod bez dozoru, čím sa riziko ešte zvyšuje.

Pred zapnutím automatického režimu je povinná opätovná kontrola na mieste

Po údržbe alebo prácach na potrubí a pred prepnutím do režimu automatického ovládania musia byť všetky ventily na mieste znova overené: vstupný ventil úplne otvorený, vypúšťací ventil v počiatočnej prednastavenej polohe a všetky odvzdušňovacie ventily zatvorené. Typický rizikový scenár: keď hladina v nádrži dosiahne vysoký bod, automatický riadiaci systém spustí čerpadlo, ale vypúšťací ventil po údržbe zostane zatvorený, čím sa priamo vytvorí tlaková výška, ktorá spôsobí prasknutie puzdra čerpadla v krátkom čase.

Spoľahnite sa na blokovanie prístrojov, aby ste uzavreli medzeru v bezobslužnej prevádzke

Aby sa zabránilo automatickému spusteniu čerpadla, keď sú ventily potrubia zatvorené, musí byť nainštalovaná kompletná sada ochranných zariadení:

• Blokovanie nízkeho prietoku: Monitoruje prietok v potrubí; keď nulový prietok pretrváva dlhší čas, identifikuje to ako prevádzku bez mŕtvej hlavy a automaticky vypne napájanie motora;
• Vysokoteplotné blokovanie: Monitoruje teplotu telesa čerpadla; keď nárast teploty v dôsledku nárastu tlaku dosiahne prahovú hodnotu, okamžite sa vypne, aby sa zabránilo odparovaniu a natlakovaniu kvapaliny;
• Blokovanie pretlaku: Keď výtlačný tlak prekročí limit, spustí sa vypnutie v spojení s bezpečnostným ventilom pre dvojitú ochranu;
• Bežné testovanie údržby: Kalibrujte blokovací systém podľa pevného mesačného plánu, simulujte podmienky nulového prietoku a pretlaku a potvrďte, že ochranné funkcie fungujú správne, čím sa eliminujú bezpečnostné slepé uhly spôsobené zachytenými snímačmi a zlyhaním programov blokovania.

Hardvérový blokátor: Dvojité softvérové ​​a hardvérové ​​záruky proti prasknutiu tela pumpy

Prevádzkové kontroly riešia ľudskú chybu, zatiaľ čo hardvérová ochrana drží poslednú bezpečnostnú líniu:

• Nainštalujte na výtlak čerpadla poistný ventil alebo prietržný kotúč, ktorý automaticky uvoľní tlak počas pretlaku a uvoľní vysoký tlak vo vnútri čerpadla;
• Nainštalujte recirkulačné vedenie s minimálnym prietokom, aby ste zabránili tomu, aby čerpadlo bežalo pri nízkom prietoku a prehrievaniu kvapaliny počas dlhšej doby;
• Pri preprave horľavých alebo výbušných médií používajte motor odolný voči výbuchu, zabezpečte správne statické uzemnenie a zabráňte chemickému výbuchu po úniku média;
• Pravidelne vykonávajte testovanie hrúbky steny a ihneď vymeňte telesá čerpadla, ktoré sa stenčili v dôsledku korózie alebo sa na nich vytvorili praskliny, aby ste predišli predčasnému prasknutiu spôsobenému zníženou tlakovou únosnosťou puzdra.

Bežné mylné predstavy v každodennej prevádzke a údržbe

• Mylná predstava: Ovládať je potrebné iba manuálne spustenie; automatické čerpadlá nevyžadujú kontrolu na mieste. S automatickým spustením/zastavením nie je žiadny manuálny dohľad a riziko mŕtvej hlavy v dôsledku neúplnej kontroly a resetovania ventilu je v skutočnosti väčšie; Pred zapnutím automatického režimu musia byť ventily opätovne overené na mieste.
• Mylná predstava: Po nainštalovaní blokovania nie je potrebná žiadna ďalšia pozornosť. Nečistoty môžu ľahko upchať snímače tlaku a prietoku; dlhotrvajúci nedostatok testovania vedie k poruche blokovania, takže systém sa nemôže automaticky vypnúť pod pretlakom.
• Mylná predstava: Krátke bezhlavé spustenie nie je veľký problém. V uzavretej komore čerpadla sa kvapalina zohreje a vyparí v priebehu desiatok sekúnd, tlak prudko stúpne a incident sa vyvíja extrémne rýchlo.

Zhrnutie: Ako zabrániť prasknutiu tela pumpy

Celý ochranný systém pozostáva z troch vrstiev:

• Vrstva 1 – Prevádzková kontrola:Overte ventily položku po položke počas spúšťania na mieste; diaľkové spustenie musí byť spárované s potvrdením na mieste; úplná opätovná kontrola ventilu pred zapnutím automatického režimu; a formalizovať kontrolné položky do písomného kontrolného zoznamu;
• Vrstva 2 – Ochrana automatického ovládania:Vybavte blokovanie s nízkym prietokom, vysokou teplotou a pretlakom; dodržiavať pravidelné testovanie; a vyhýbajte sa mŕtvemu chodu naprázdno pri bezobslužnej prevádzke;
• Vrstva 3 – Hardvérový blokátor:Nainštalujte zariadenia na uvoľnenie tlaku a recirkulačné potrubia a pravidelne testujte telo čerpadla na koróziu.

Prevažná väčšina prasknutí odstredivého čerpadla nie je problémom s kvalitou zariadenia, ale skôr výsledkom nesprávneho fungovania ventilu v kombinácii so zlyhaním ochrany automatického riadenia.Teffikoodporúča, aby podniky štandardizovali riadenie bezpečnosti v rámci troch režimov spustenia/zastavenia – manuálneho, vzdialeného a automatického – implementovali bezpečnostnú ochranu celého procesu a neustále znižovali bezpečnostné riziká výroby, ktoré predstavuje prasknutie telesa čerpadla pretlakom.