Aplicación del sensor de temperatura de bomba en varias bombas en aguas abajo

Por qué las bombas necesitan sensores de temperatura para el monitoreo

Durante el funcionamiento de la bomba, la fricción mecánica, la temperatura del medio, la falla del sello, el desgaste del rodamiento y la sobrecarga del motor generan aumentos anormales de temperatura. Los sensores de temperatura aplicados a la bomba de monitoreo son los elementos de detección principales en los sistemas de monitoreo y protección del estado de la bomba, lo que permite la alerta temprana antes de que los fallos se conviertan en daños catastróficos para permitir un cambio del mantenimiento reactivo al mantenimiento predictivo.

Según los datos de la industria, aproximadamente el 30-40% de las fallas de la bomba están directamente relacionadas con la temperatura, como el sobrecalentamiento de los rodamientos, el agotamiento del sello, la cavitación de los medios, etc., y los sensores de temperatura aplicados al monitoreo de la bomba pueden reducir el tiempo de inactividad no planificado en más del 50%.

Tipos de bombas y sensores de temperatura aplicados a bombas

1. Bombas centrífugas

Las bombas centrífugas son el tipo de bomba más ampliamente desplegado en aplicaciones aguas abajo. Los sensores de temperatura aplicados en la bomba se instalan principalmente tanto en las carcasas de rodamientos como en el sello mecánico, monitoreando el aumento de la temperatura del rodamiento de babbitt, el umbral de alarma es típicamente de 80 °C, el apagado es de 90 °C y la temperatura de la cara del sello para evitar el fallo del sello de funcionamiento seco.

En las bombas de agua de alimentación de alta temperatura como las bombas de agua de alimentación de calderas de centrales eléctricas con temperaturas de medios de 150-230 ° C, los sensores de temperatura de entrada y salida de la carcasa aplicados en la bomba también participan en el control mínimo de flujo continuo estable MCSF, evitando que los medios parpadeen en condiciones de bajo flujo.

2. Bombas de alta presión multietapa

Las bombas multietapa enfrentan riesgos térmicos en cada anillo de sellado entre etapas y disco de equilibrio. Los sensores de temperatura aplicados en la bomba se desplegarán para el punto de monitor, el rodamiento de empuje, el rodamiento radial, la cámara de disco de equilibrio y la salida de agua de enfriamiento.

3. Bombas de tornillo

Los revestimientos de caucho del estator de la bomba de tornillo son extremadamente sensibles a la temperatura, el calor excesivo causa la expansión y el desgaste del caucho, mientras que la baja temperatura aumenta la viscosidad del medio más allá de los límites de par. Los sensores de temperatura aplicados en la bomba deben monitorear simultáneamente la temperatura del medio y la temperatura de la superficie del estator, formando un bucle de control de bloqueo de par de viscosidad de temperatura.

Las condiciones de la bomba de tornillo de recuperación térmica es la temperatura media 80-180 ° C, lo que requiere sensores de alta temperatura aplicados en la bomba para monitorear.

4. Bombas de diafragma

El monitoreo de temperatura en las bombas de diafragma se centra en la cámara de aceite hidráulico y el cuerpo del diafragma. La temperatura excesiva del aceite hidráulico acelera el envejecimiento del diafragma como la vida útil cae un 50% por encima de 60 ° C, mientras que la baja temperatura aumenta la viscosidad del aceite y causa una frecuencia de acariciamiento inestable. Los sensores de temperatura aplicados en la bomba son típicamente de inserción roscada montados en la pared de la cámara de aceite hidráulico.

5. bombas sumergibles

Los motores de bomba sumergible están sumergidos en el medio con una disipación de calor limitada, lo que hace que el monitoreo de la temperatura del bobinado sea crítico. Un esquema de monitorización triple se emplea típicamente tres sensores de temperatura incorporados aplicados en la bomba para monitorizar, sensores de temperatura de cámara de motor aplicados en la bomba, sensores de temperatura de cámara de aceite de sellado aplicados en la bomba.

6. Bombas de accionamiento magnético

El riesgo crítico en las bombas de accionamiento magnético es el calentamiento por fricción entre el rotor de imán interior y la carcasa de contención, en el caso de cualquier funcionamiento en seco o flujo insuficiente, la temperatura de la carcasa puede subir por encima de 300 ° C en cuestión de segundos, causando la desmagnetización del imán y la ruptura de la carcasa. Los sensores de temperatura aplicados en la bomba están montados directamente en el exterior de la carcasa de contención, participando en el interbloqueo de protección mínima del flujo.

7. Bombas de motor enlatadas

La bomba de motor enlatada separa el estator y el rotor solo mediante un tubo de contención delgado no magnético, con el medio bombeado que fluye directamente a través del espacio de aire del motor como refrigerante. Los sensores de temperatura aplicados en bombas de motor enlatadas pueden monitorear la temperatura de bobinado del estator, la temperatura de entrada y salida del fluido de refrigeración y la temperatura del rodamiento de empuje axial.

Las bombas primarias nucleares, bombas de refrigerante del reactor, representan la aplicación extrema de las bombas de motor enlatadas, donde los sensores de temperatura aplicados a la bomba deben cumplir con el grado de seguridad nuclear de clase 1E, una vida útil de diseño de 40 a 60 años y soportar la irradiación, ambientes de alta temperatura y presión.

Las bombas de centrales nucleares se encuentran entre los equipos rotativos más críticos en cualquier instalación nuclear, operando en condiciones mucho más severas que las bombas industriales convencionales como alta temperatura, alta presión, radiación intensa, carga sísmica de grado SSE y vida útil libre de mantenimiento de 40 a 60 años. Los sensores de temperatura aplicados en tales bombas no solo sirven para monitorear el estado, sino que también participan directamente en la lógica de bloqueo del sistema de protección del reactor.

El principio de seguridad nuclear es que ningún fallo único de los sensores de temperatura de una bomba nuclear dará lugar a la pérdida de la función de seguridad. Por lo tanto, todos los sensores de temperatura de grado de seguridad aplicados en la bomba emplean un diseño redundante y un modo seguro contra fallos.

Los sensores de temperatura aplicados en la bomba nuclear sirven como el sistema nervioso periférico de la arquitectura de seguridad nuclear, monitorean la salud del equipo y impulsan directamente el desplazamiento del reactor y la actuación de las características de seguridad ingeniería. Una planta nuclear de doble unidad requiere de 300-600 sensores de temperatura aplicados solo en la bomba, casi la mitad de los cuales son de grado de seguridad nuclear de clase 1E, resistencia a la radiación exigente, cualificación sísmica, vida útil de diseño de 60 años y trazabilidad completa. Para los sensores de temperatura chinos aplicados a los fabricantes de bombas, los sensores de temperatura aplicados a la bomba nuclear representan el pináculo técnico de la medición de temperatura industrial, la calidad del grado aeroespacial es la base, pero la calificación del grado de seguridad nuclear es el boleto de entrada.

Resumen

Las aplicaciones de sensores de temperatura en las bombas aguas abajo han evolucionado de una simple protección de "sobretemperatura" a un "sistema de detección de temperatura multidimensional" que cubre rodamientos, sellos, medios, motores y circuitos de refrigeración. A medida que maduran los modelos predictivos de computación de borde de IoT y IA, los sensores de temperatura aplicados a los datos de las bombas se están convirtiendo en el motor principal de la transición de la industria de las bombas del "mantenimiento basado en el tiempo" al "mantenimiento predictivo", cada grado de cambio de temperatura es una señal temprana del estado de salud del equipo.

Las estaciones de bomba modernas integran sensores de temperatura aplicados a los datos de la bomba en sistemas SCADA, DCS y PLC, formando una arquitectura de protección en capas.

El análisis combinado de tendencias de vibración de temperatura es la frontera del mantenimiento predictivo de la bomba. Los estudios muestran que las fallas de rodamientos muestran anomalías de temperatura de dos a seis semanas antes de que cambien los indicadores de vibración, lo que hace que los sensores de temperatura aplicados en el monitoreo de la bomba sean la primera línea de defensa en la detección temprana de fallas.