Aplicación de sensores de temperatura en bombas de alta presión multietapa

Por qué las bombas multietapa de alta presión necesitan sensores de temperatura

Las bombas de alta presión multietapa son equipos clave en industrias como la energía, la petroquímica y la metalurgia, con una presión de descarga de decenas de megapascales y una única potencia de cientos a miles de kilovatios. En comparación con las bombas centrífugas ordinarias, las bombas de alta presión multietapa tienen mayor prioridad para el monitoreo de la temperatura por tres razones a continuación.

1. Empuje axial alto
El empuje axial acumulado generado por la conexión en serie de impulsores multietapa puede alcanzar varias toneladas a decenas de toneladas. Los rodamientos de empuje soportan cargas extremadamente altas, y el sensor de temperatura puede reflejar el parámetro más directamente medible de su estado de salud. Después de la falla del cojinete de empuje, el rotor puede moverse varios milímetros en segundos, lo que resulta en un daño completo al sello entre etapas.

2. Alta temperatura media
La temperatura media de la bomba de agua de alimentación de la caldera es de 150-200 °C, la bomba principal de energía nuclear es de 280-320 °C, y la bomba de aceite de transferencia de calor puede alcanzar más de 300 °C. En condiciones de alta temperatura, el margen de temperatura de los rodamientos, sellos y bobinados del motor es menor, y se requiere una mayor precisión de monitoreo por el sensor de temperatura.

3. Riesgo térmico de bajo flujo
Bajo condiciones de bajo flujo, la mayor parte de la potencia de las bombas de alta presión multietapa se convierte en energía térmica para calentar el medio. Cuando la temperatura de salida es más de 15°C superior a la temperatura de entrada, puede causar vaporización media, flexión térmica del rotor y abrasión del sello entre etapas. El sensor de temperatura es el criterio central para la protección de flujos pequeños.

Cuáles son los puntos clave de monitoreo del sensor de temperatura

1.Temperatura del metal del cojinete de empuje

Este es el punto de medición de mayor prioridad del sensor de temperatura para monitorear la temperatura del metal del rodamiento de empuje. El modo de falla más peligroso de la bomba de alta presión multietapa es el colapso del rodamiento de empuje. Cada rodamiento de empuje está equipado con al menos dos sensores Pt100. Para rodamientos de empuje de almohadillas inclinables, debe instalarse un sensor Pt100 en el centro de la parte posterior de cada almohadilla activa. Para rodamientos de empuje de almohadillas fijas, se deben instalar de dos a cuatro sensores Pt100 en la zona de carga de la superficie de la almohadilla.

2. Temperatura del metal del rodamiento radial

Los requisitos de configuración del rodamiento radial son que un sensor de temperatura Pt100 cada uno para el extremo de accionamiento y el extremo no de accionamiento. Los rodamientos no se recomiendan para el monitoreo de sensores de temperatura incorporados debido a limitaciones estructurales, y los sensores de temperatura Pt100 se fijan a la superficie exterior del alojamiento del rodamiento, con valores medidos más bajos que la temperatura del anillo interior.

3. Temperatura del medio en la entrada y salida del proceso

Los sensores de temperatura monitorearán pequeños aumentos de temperatura de flujo y evaluarán el impacto de la expansión térmica en la alineación del rotor. Los requisitos de configuración del monitoreo de sensores de temperatura son que un Pt100 con manguito de protección térmica en cada entrada y salida.

4.Temperatura del fluido de descarga del sello

Para bombas multietapa de alta temperatura con temperatura media superior a 150 °C mediante el uso de sensores de temperatura. Es necesario controlar la temperatura del líquido de lavado de sellado para evitar la vaporización de la película líquida en la cara extrema de sellado. Los requisitos de configuración del monitoreo de sensores de temperatura son instalar sensores Pt100 en la entrada y salida del circuito líquido de lavado de sellado para monitorear las diferencias de temperatura. Un aumento en la diferencia de temperatura indica un mayor calentamiento de la cara extrema de sellado.

5. Temperatura del devanado del motor

Los motores de alta potencia superiores a 250 kW requieren un sensor de temperatura para monitorear la temperatura de bobinado del estator. Los requisitos de configuración del monitoreo de sensores de temperatura son incrustar Pt100 en el extremo del bobinado del estator, de 1 a 3 piezas por fase e incrustar Pt100 uno cada uno para el extremo de accionamiento y el extremo no de accionamiento para monitorear la temperatura del rodamiento del motor.

6. Temperatura de la cámara de equilibrio

Este es el punto de medición del sensor de temperatura único para las bombas de alta presión multietapa. El disco o tambor de equilibrio se basa en la lubricación media para el enfriamiento, y el sensor de temperatura monitorizará la temperatura de la cámara de equilibrio. Un aumento en la temperatura de la cámara de equilibrio indica un aumento en el espacio libre del disco de equilibrio o un flujo de enfriamiento insuficiente. Los requisitos de configuración del monitoreo de sensores de temperatura son que Pt100 con manguito de protección térmica se instalará en la tubería de equilibrio. La tendencia creciente de la temperatura de la cámara de equilibrio y la diferencia de presión decreciente en la cámara de equilibrio significa un desgaste creciente del disco de equilibrio.

Resumen

La aplicación principal de los sensores de temperatura en bombas de alta presión multietapa no consiste en "medir cuántas temperaturas", sino en tres capas de progresión:

Capa 1: Conoce la temperatura
Las bombas multietapa de alta presión incorporan Pt100 con alta precisión Clase A.

Capa 2: Predice qué temperatura será
Las bombas de alta presión multietapa tienen predicción LSTM de 4 horas, ventana de 4 horas más allá de la alarma umbral.

Capa 3: Fusión de múltiples parámetros para el juicio de la causa raíz
La fusión triangular de la temperatura, el desplazamiento axial y la presión de la cámara de equilibrio será el único método fiable para detectar el colapso del rodamiento de empuje.

De la alarma pasiva a la predicción proactiva, de la medición de un solo punto a la fusión de varios parámetros, esa es la base técnica para el cambio del "mantenimiento programado" al "mantenimiento predictivo" mediante el uso de sensores de temperatura en bombas de alta presión multietapa.