Предотвратяване на спукване при свръхналягане на центробежна помпа

Фигура: Схема на натрупване на налягане при затворен клапан, причинено от затваряне на изпускателния клапан, което води до разкъсване на корпуса на помпата и изхвърляне на среда

Повечето счупвания на корпуса на помпата се дължат на мъртво налягане (натрупване на налягане при затворен клапан), погрешно дистанционно стартиране и повреди на автоматичните блокировки. Тази статия разглежда ръчни, дистанционни и автоматични сценарии за стартиране/спиране, за да обясни проверката на клапана, работните процедури и поддръжката на блокиране на инструментите, като по този начин предотвратявацентробежна помпаинциденти с разкъсване на свръхналягане.Тефиковинаги е давал приоритет на експлоатационната безопасност на центробежните помпи и предоставя пълно ръководство за безопасна работа и поддръжка за опасност от спукване на тялото на помпата. За да се избегнат фундаментално подобни инциденти, не може да се разчита само на хардуерна защита; проверката на клапана, дистанционното потвърждение и автоматичното управление на блокиране трябва да се прилагат към всяка операция за стартиране/стопиране.

Основни причини за разкъсване на помпата

Мъртвият напор (работещ срещу затворен клапан) е основната физическа причина за по-голямата част от спукванията на корпуса на помпата и автоматичните системи за управление увеличават този риск:

• Стартирайки помпата със затворени входящи и изходящи клапани, работното колело непрекъснато разбърква уловената течност; механичната енергия се преобразува в топлина, течността се изпарява и налягането се повишава и за кратко време надвишава номиналното налягане на корпуса на помпата;
• Когато помпата се стартира дистанционно от централната контролна зала, операторите не могат да потвърдят състоянието на клапана на място, което улеснява стартирането на сляпо след поддръжка, когато клапаните не са нулирани;
• Когато възникне автоматично стартиране, задействано от ниво, тръбопроводните клапани може все още да са затворени за поддръжка и тогава помпата работи под налягане без никой на място;
• Блокировките за нисък поток и висока температура, които остават некалибрирани за продължителни периоди, не успяват да предпазят и системата не може автоматично да се изключи и да освободи налягането след свръхналягане.

Казус от промишлена авария

В малък до среден резервоар за съхранение на химически суровини, след приключване на поддръжката на центробежна помпа за прехвърляне на резервоар за съхранение, екипът по поддръжката възстанови оборудването, но забрави да отвори изпускателния клапан, след което превключи помпата в автоматичен режим. Помпата стартира и спира автоматично въз основа на сигнали за нивото на резервоара, без да има никого на място. Когато нивото на резервоара се повиши до зададената стойност на задействане, PLC системата автоматично стартира центробежната помпа. Течността в затворената камера на помпата се разбърква непрекъснато от работното колело; само за 90 секунди средата бързо се нагрява и се изпарява, а налягането вътре в помпата продължава да се покачва. Тъй като блокировката за нисък поток на централата не е била калибрирана повече от две години, нейният сензор блокира и се повреди и не се задейства защита при изключване. В крайна сметка корпусът на помпата се спука и високотемпературната среда се пръска навън, унищожавайки оборудването на място и налагайки аварийно спиране на производствената линия, което води до значителни загуби при ремонт и престой. Докладът за разследване след инцидента идентифицира две основни причини: неуспех да се провери повторно състоянието на клапана на място след поддръжката и блокировката за безопасност, която отдавна е била без функционално тестване.

Заключение: Работа без надзор + клапани, които не са нулирани + неуспешни блокировки - разкъсването е резултат само от комбинацията от тези три фактора и е можело да бъде избегнато, ако някой от тях е бил контролиран.

Ръчно стартиране на помпата на място: Проверката на положението на клапана е първата линия на защита

Проверете стриктно състоянието на всички клапани

Преди стартиране на помпата, всеки тръбопроводен клапан трябва да бъде потвърден елемент по елемент, за да се предотврати стартиране със затворени вентили:

• Основна технологична линия: дръжте смукателния клапан напълно отворен, за да сте сигурни, че течността навлиза гладко в камерата на помпата;
• Дръжте затворени всички спомагателни клапани като вентилационни клапани, дренажни клапани и вентили за продухване;
• Отворете вентила за освобождаване на въздуха на корпуса на помпата, за да завършите зареждането и обезвъздушаването, изгонете целия въздух от помпата и предотвратете кавитация и работа на сухо;
• Дръжте изпускателния клапан леко отворен или напълно затворен; никога не стартирайте помпата, когато входът и изходът са блокирани едновременно.

Включете проверките на клапаните в стандартизиран контролен списък

Отворените/затворените позиции на вентила са критични контролни точки за осигуряване на безопасна работа на помпата и трябва да бъдат формализирани в инструкциите за работа на оборудването и контролните списъци за стартиране. Операторите трябва да потвърдят всеки елемент, като го отметнат, елиминирайки зависимостта от опита и намалявайки човешките грешки чрез институционален контрол.

Стартиране на помпата с дистанционно централно управление: Стъпката за потвърждение на място е от съществено значение

Дистанционното стартиране е сценарий с висока честота за разкъсвания при натрупване на налягане; разчитането единствено на централния контролен екран не може да потвърди действителните условия на място:

• Преди контролната зала да издаде команда за стартиране, помпата не трябва да се стартира с едно щракване;
• Когато операторите не могат да отидат на място, за да проверят клапаните, трябва да бъде назначен инспектор на място, който физически да потвърди, че всички клапани са били върнати на правилните позиции;
• Само след получаване на потвърждение на място централното управление може да издаде команда за стартиране, предотвратявайки несъответствие между контролния екран и действителното състояние на вентила на място.

Автоматични пуск/спиране на помпи: Съсредоточете се върху предотвратяването на това, че клапаните не се нулират след поддръжка

Много помпи за изпразване на резервоари разчитат на измервателни уреди за ниво и PLC програми за автоматично стартиране/спиране и работа без надзор, което прави риска още по-висок.

Повторната проверка на място е задължителна преди включване на автоматичен режим

След поддръжка или работа по тръбопровода и преди превключване към автоматичен режим на управление, всички клапани трябва да бъдат проверени отново на място: входящият вентил напълно отворен, изпускателният клапан в първоначално зададеното си положение и всички вентилационни клапани затворени. Типичен рисков сценарий: когато нивото на резервоара достигне висока точка, автоматичната система за управление стартира помпата, но изпускателният клапан след поддръжката остава затворен, създавайки директно натрупване на налягане, което причинява спукване на корпуса на помпата за кратко време.

Доверете се на инструменталните блокировки, за да запълните празнината в необслужвана работа

За да се предотврати автоматично стартиране на помпата, когато тръбопроводните клапани са затворени, трябва да се монтира пълен комплект устройства за защита на измервателната уредба:

• Блокировка при нисък поток: Наблюдава потока в линията; когато нулевият поток се задържи за продължителен период от време, той идентифицира това като работа на мъртва глава и автоматично прекъсва захранването на двигателя;
• Блокировка при висока температура: Следи температурата на корпуса на помпата; когато повишаването на температурата от натрупване на налягане достигне прага, той се изключва незабавно, за да спре течността от изпаряване и налягане;
• Блокировка при свръхналягане: Когато изпускателното налягане превиши границата, то задейства изключване, работейки заедно с предпазния клапан за двойна защита;
• Тестване на рутинна поддръжка: Калибрирайте системата за блокиране по фиксиран месечен график, симулирайте условия на нулев поток и свръхналягане и потвърдете, че защитните функции действат правилно, елиминирайки слепите зони за безопасност, причинени от блокирали сензори и неуспешни програми за блокиране.

Хардуерен бекстоп: Двойна софтуерна и хардуерна защита срещу счупване на корпуса на помпата

Оперативният контрол адресира човешката грешка, докато хардуерната защита държи крайната линия на безопасност:

• Инсталирайте предпазен клапан за изпускане на помпата или разкъсващ диск, който автоматично освобождава налягането по време на свръхналягане и освобождава високото налягане вътре в помпата;
• Инсталирайте линия за рециркулация с минимален дебит, за да предотвратите работата на помпата без напор за продължителни периоди при нисък дебит и прегряване на течността;
• Когато транспортирате запалими или експлозивни среди, използвайте взривозащитен двигател, осигурете правилно статично заземяване и предотвратявайте химическа експлозия след изтичане на среда;
• Извършвайте редовно изпитване на дебелината на стените и незабавно сменете корпусите на помпата, които са изтънели от корозия или са се появили пукнатини, за да избегнете преждевременното им скъсване, причинено от намален капацитет на носене на налягане на корпуса.

Често срещани погрешни схващания при ежедневната експлоатация и поддръжка

• Погрешно схващане: Трябва да се контролира само ръчното стартиране; автоматичните помпи не изискват проверка на място. При автоматичен старт/стоп няма ръчно наблюдение и рискът от неизправност от непълна проверка и нулиране на клапана всъщност е по-голям; вентилите трябва да бъдат повторно проверени на място, преди да се включи автоматичен режим.
• Погрешно схващане: След като се монтират блокировки, не е необходимо допълнително внимание. Примесите могат лесно да блокират сензорите за налягане и поток; продължителната липса на тестване води до повреда на блокировката, оставяйки системата неспособна да се изключи автоматично при свръхналягане.
• Погрешно схващане: Краткото пускане в безизходица не е голяма работа. В запечатана камера на помпата течността се нагрява и се изпарява в рамките на десетки секунди, налягането рязко скочи и инцидентът се развива изключително бързо.

Резюме: Как да предотвратите счупване на тялото на помпата

Цялата защитна система се състои от три слоя:

• Ниво 1 — Оперативен контрол:Проверете вентилите артикул по артикул по време на пускане на място; дистанционното стартиране трябва да бъде съчетано с потвърждение на място; пълна повторна проверка на клапана преди включване на автоматичен режим; и формализира елементите за проверка в писмен списък за проверка;
• Слой 2 — Защита с автоматичен контрол:Оборудвайте блокировки за нисък поток, висока температура и свръхналягане; придържайте се към редовни тестове; и избягвайте бездействие на празен ход при работа без надзор;
• Слой 3 — Хардуерен предпазител:Инсталирайте устройства за освобождаване на налягането и рециркулационни линии и проверявайте тялото на помпата редовно за корозия.

По-голямата част от счупванията на центробежните помпи не са проблеми с качеството на оборудването, а по-скоро резултат от неправилно функциониране на клапана, съчетано с повреда на защитата за автоматично управление.Тефикопрепоръчва на предприятията да стандартизират управлението на безопасността в трите режима на стартиране/стоп – ръчен, дистанционен и автоматичен – да въведат пълна защита на безопасността на процеса и непрекъснато да намаляват производствените рискове за безопасността, породени от спукване на тялото на помпата при свръхналягане.