Velocità di marcia inversa della pompa a turbina verticale per pozzi profondi
La velocità di marcia indietro si riferisce alla velocità (chiamata anche velocità di ritorno, velocità di retromarcia) di apompa a turbina verticale per pozzi profondiquando il fluido scorre attraverso la pompa nella direzione opposta sotto una certa prevalenza (ovvero la differenza di prevalenza totale tra il tubo di uscita della pompa e il tubo di aspirazione).
Questa situazione può verificarsi in impianti con una curva caratteristica dell'impianto ad elevata prevalenza statica (Hsys, 0), ma anche in pompe a turbina verticali per pozzi profondi che funzionano in parallelo.
Quando l'unità pompa si spegne inaspettatamente, la valvola di ritegno di uscita si guasta e la tubazione di uscita è aperta, la direzione del fluido attraverso la pompa verrà invertita e il rotore della pompa ruoterà alla velocità operativa inversa dopo che la direzione del flusso cambia.
La velocità operativa inversa è solitamente significativamente superiore alla velocità operativa normale e dipende dalle condizioni del sistema (in particolare dalla pressione attuale) e dalla velocità specifica della pompa (ns). La velocità massima di funzionamento inverso della pompa a flusso radiale (ns ≈ 40 giri/min) è circa il 25% superiore alla normale velocità di funzionamento della pompa, mentre la velocità massima di funzionamento inverso della pompa a flusso assiale (ns ≥ 100 giri/min ) è superiore alla normale velocità operativa della pompa. Funziona al 100% più velocemente.
Queste condizioni operative possono verificarsi anche se l'elemento di chiusura utilizzato per la protezione contro i picchi di pressione (colpo d'ariete) non è una valvola di ritegno ma un elemento di chiusura a chiusura lenta. La maggior parte del fluido restituito può defluire attraverso la pompa a turbina verticale del pozzo profondo.
Se il picco di pressione è causato da un'interruzione di corrente nell'unità di azionamento e non è installata alcuna valvola di ritegno, anche l'albero della pompa ruoterà nella direzione opposta. In questo processo è necessario prestare molta attenzione anche ai rischi derivanti dai cuscinetti a strisciamento e dalle tenute meccaniche che funzionano solo in un senso di rotazione, nonché al possibile allentamento dei dispositivi di fissaggio filettati sugli alberi rotanti.
Se il mezzo di ritorno si trova in uno stato vicino al punto di ebollizione, il mezzo potrebbe vaporizzare quando la pompa o il dispositivo di strozzamento sul lato pressione si depressurizzano.
La velocità operativa inversa del flusso contenente vapore (di ritorno) rispetto al flusso di ritorno del liquido, in funzione della radice quadrata del rapporto densità liquido/vapore, può raggiungere valori pericolosamente elevati.
Se in una pompa a turbina verticale per pozzi profondi che ruota in senso contrario al normale senso di rotazione viene acceso il motore di azionamento, il tempo di avviamento del gruppo pompa sarà notevolmente più lungo. In questa condizione operativa, per i motori asincroni, va tenuto conto anche dell'ulteriore riscaldamento del motore.
È possibile adottare solo misure adeguate per evitare danni al gruppo pompa causati da un'eccessiva velocità di marcia indietro.
Le contromisure per evitare che la velocità di marcia indietro sia troppo elevata includono:
1) Installare un dispositivo meccanico anti-inversione (come un dispositivo di blocco del riflusso) sull'albero della pompa;
2) Installare una valvola di ritegno unidirezionale a chiusura automatica affidabile (come una valvola di ritegno a battente) sul tubo di uscita della pompa.
Nota: il dispositivo anti-inversione viene utilizzato per impedire l'inversione della pompa. Tra questi, il dispositivo di blocco del riflusso funziona secondo il principio della rotazione in avanti senza ostacoli. Una volta invertita la direzione di rotazione dell'albero, la rotazione del rotore verrà interrotta immediatamente.