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Pompe di flusso assiale Funzione basata sul principio di impartire slancio al fluido principalmente nella direzione assiale usando giranti di tipo elica. A differenza delle pompe centrifughe, che generano la testa attraverso la forza centrifuga, le pompe di flusso assiale generano la testa sollevando fluido lungo l'asse dell'albero. Per questo motivo, la testa sviluppata è relativamente bassa e persino minori aumenti della pressione di scarica (contropressione) incidono significativamente sulla portata. Un improvviso aumento della resistenza a valle, come una valvola di chiusura parzialmente o l'accumulo di detriti, può provocare un marcato calo della produzione. Ciò rende le pompe a flusso assiale meno perdonate nei sistemi in cui la contropressione può cambiare rapidamente.
La caratteristica del flusso di pressione (nota anche come curva della pompa) di una pompa di flusso assiale è quasi orizzontale su un'ampia gamma di portate. Sebbene ciò consenta alla pompa di operare attraverso diverse richieste di flusso senza drastiche variazioni di pressione in condizioni stabili, presenta sfide quando le condizioni fluttuano in modo imprevedibile. In risposta alle cali della domanda improvvisa o alle spalle, la planarità della curva fornisce un intervallo di regolazione minima della testa, portando potenzialmente all'oscillazione del flusso, all'instabilità o al funzionamento in punti fuori progetta in cui l'efficienza e l'affidabilità si degradano. Questo comportamento contrasta bruscamente con pompe radiali o a flusso misto, le cui curve più ripide transienti del sistema tampone intrinsecamente.
I rapidi cambiamenti di contropressione possono portare a fenomeni transitori come i sovrapposizioni idrauliche, in particolare nei lunghi sistemi di tubazioni in cui gli effetti del martello da acqua possono propagare. Le pompe a flusso assiale sono particolarmente vulnerabili a questi eventi a causa delle loro grandi pale della girante e del design a flusso aperto. Se il flusso è improvvisamente limitato o invertito, le pale della girante possono sperimentare separazione o stallo di flusso, producendo turbolenza grave e carico asimmetrico. In casi estremi, quando la pressione di scarica supera la pressione di ingresso, può verificarsi inversione del flusso, girando la girante all'indietro e le guarnizioni, i cuscinetti o i componenti del motore dannosi. Per prevenire questi effetti, gli arresti di sovratensioni, le camere di espansione o le valvole di controllo anti-revieve devono essere correttamente progettate nel sistema.
La girante della pompa a flusso assiale è progettata per funzionare in condizioni di flusso bilanciate. Tuttavia, quando si verificano rapidi cambiamenti nella pressione del sistema o nella portata, la coppia richiesta dal motore cambia quasi istantaneamente. Ciò impone carichi elettrici fluttuanti sul motore e può provocare un surriscaldamento, un fattore di potenza ridotto e l'instabilità elettrica se non correttamente mitigata. La variazione del carico meccanico si manifesta anche come fluttuazioni di spinta assiale sull'albero, che sollecita cuscinetti e guarnizioni meccaniche. Nelle configurazioni verticali, in cui l'albero della pompa è lungo e può includere cuscinetti di linea, improvvisi cambiamenti di carico assiale possono causare deflessione o disallineamento dell'albero.
Per garantire un funzionamento affidabile durante i transitori del sistema, le pompe di flusso assiale sono spesso accoppiate con architetture di controllo automatizzate. Questi includono unità a frequenza variabile (VFD) che regolano la velocità del motore in base al feedback del sistema in tempo reale, consentendo così la regolazione graduale della produzione di flusso in risposta alla mutevole domanda. In sistemi più complessi, i sistemi PLC (controller logici programmabili) e SCADA si integrano con trasduttori di pressione, misuratori di flusso e sensori di temperatura per fornire un controllo a circuito chiuso. Questi controlli impediscono il sovraccarico della pompa, minimizzano il consumo di energia e stabilizzano le caratteristiche di scarico. L'aggiunta di controller PID migliora ulteriormente le transizioni fluide durante gli eventi di aumento, chiusura o commutazione del carico.
