Analiza przyczyn i metod naprawy zginania wału pompy odśrodkowej

Pompy odśrodkowe są szeroko stosowane w przemyśle petrochemicznym, energetyce, uzdatnianiu wody i odwadnianiu kopalń. Wał pompy, jako główny element obrotowy pompy odśrodkowej, ma kluczowe znaczenie dla zapewnienia stabilnej i wydajnej pracy. Jednakże wały pomp są podatne na zginanie i odkształcenia podczas pracy z powodu różnych czynników, co prowadzi do zwiększonych wibracji, przedwczesnego zużycia łożysk i uszczelek, a nawet poważnych awarii, takich jak pęknięcie wału. Dlatego też, gdy ugięcie wału pompy przekracza dopuszczalny zakres, należy go niezwłocznie wyprostować.

W artykule pokrótce przedstawiono główne przyczyny zginania wału pompy odśrodkowej, metody wykrywania i oceny zgięć, a także zasady techniczne i punkty operacyjne różnych procesów prostowania, stanowiąc punkt odniesienia dla konserwacji urządzeń pompowych.

• Przyczyny wyginania się wału pompy odśrodkowej

Przyczyny wyginania się wału pompy są różne i obejmują głównie:

Niewłaściwe warunki pracy:

Kiedy pompa odśrodkowa pracuje przez dłuższy czas w obszarze odbiegającym od optymalnego punktu wydajności, na wirnik działają niezrównoważone siły promieniowe, powodując okresowe ugięcie wału. Powtarzające się czynności mogą prowadzić do odkształceń plastycznych. Co więcej, nieprawidłowe procedury-rozruchu i wyłączania (takie jak niewystarczające odstępy między kolejnymi-uruchamianiami i wyłączaniami, aby zapewnić równomierny rozkład temperatury) mogą łatwo prowadzić do akumulacji naprężeń termicznych i powodować zginanie plastyczne.

Problemy z instalacją i wyrównaniem

Niewystarczająca dokładność ustawienia sprzęgła pomiędzy jednostką napędową a pompą może generować dodatkowe momenty zginające na wale. W przypadku niewspółosiowości kątowej wału nastąpi zginanie objawiające się-wibracjami promieniowymi o dużej intensywności. Długotrwała-praca przy niewspółosiowości przyspieszy uszkodzenia zmęczeniowe wału, a nawet może spowodować wygięcie.

Wpływ zewnętrzny i przeciążenie

Jeśli pompa podczas pracy dozna nagłego uderzenia (np. ciała obcego utkniętego w wirniku) lub jeśli równowaga dynamiczna wirnika zostanie zakłócona z powodu cząstek stałych w medium, łożysko może zostać poddane działaniu momentu obrotowego przekraczającego wartość projektową, powodując jego wygięcie.

Naprężenia termiczne i naprężenia szczątkowe

Kiedy pompy do czynnika-o wysokiej temperaturze są często uruchamiane i zatrzymywane lub gdy występują drastyczne zmiany warunków pracy, rozkład wewnętrznego naprężenia cieplnego wału staje się nierówny. Resztkowe naprężenia wewnętrzne powstałe w procesie produkcyjnym są stopniowo uwalniane podczas pracy, co może również prowadzić do stopniowego zginania i deformacji wału.

• Metody wykrywania zginania wału pompy

Przed prostowaniem należy dokładnie zmierzyć stan zgięcia wału pompy. Bicie jest podstawowym wskaźnikiem technicznym pozwalającym ocenić stopień wygięcia wału.

Narzędzia pomiarowe i konfiguracja. Podeprzyj oba końce wału pompy na-blokach, aby zapewnić swobodny obrót. Ustaw czujniki zegarowe (lub wskaźniki mikrometryczne) w kluczowych miejscach, takich jak czop, środek wału i koniec sprzęgła, upewniając się, że sondy są ustawione prostopadle do powierzchni wału.

Metoda pomiaru. Powoli obróć wał pompy o jeden obrót, rejestrując maksymalne i minimalne odczyty czujnika zegarowego. Różnica pomiędzy tymi dwoma odczytami polega na biciu promieniowym tego odcinka. Na podstawie wyników pomiarów można określić położenie, kierunek i wielkość zgięcia w punkcie maksymalnego zgięcia.

Dopuszczalne standardy tolerancji. Zgodnie z branżowymi specyfikacjami technicznymi, takimi jak „Remont pomp odśrodkowych” i normą API 610, wymagania techniczne dotyczące prostowania wału pompy są następujące: 1) Zbieżność i eliptyczność czopa nie powinna przekraczać 1/2000 średnicy wału, a maksymalna nie powinna przekraczać 0,05 mm; 2) Powierzchnia czopa powinna być wolna od wad typu wżery i rowki, a maksymalna dopuszczalna chropowatość powierzchni Ra wynosi 0,8 µm. Błędy okrągłości i walcowości czopa powinny być mniejsze niż 0,02 mm; 3) Prostoliniowość wału odśrodkowej pompy olejowej nie powinna przekraczać na całej długości 0,05 mm; 4) W standardzie API 610 całkowite bicie wału pompy o niskiej-obrotowości nie powinno przekraczać 0,025 mm, a w przypadku pomp-o dużej prędkości nie powinno przekraczać 0,02 mm. Jeżeli zmierzone bicie przekracza powyższe dopuszczalne wartości, konieczna jest obróbka prostowania.

Ponadto przed prostowaniem należy przeprowadzić badania{{0}niszczące, takie jak badania magnetyczno-proszkowe (zgodnie z normą JB/T 6912), w obszarze o największym zgięciu, aby potwierdzić obecność defektów powierzchniowych lub-przypowierzchniowych, takich jak pęknięcia. Jeśli występują pęknięcia, należy je zabezpieczyć przed prostowaniem; w przeciwnym razie pęknięcia mogą się dalej rozszerzać podczas procesu prostowania.

• Metody korekcji zginania wału pompy

W oparciu o właściwości materiału, średnicę, stopień zgięcia i wymagania eksploatacyjne wału pompy, metody prostowania dzielą się głównie na trzy kategorie: prostowanie na zimno, prostowanie na gorąco i prostowanie kompozytowe. Ponadto istnieją procesy takie jak prostowanie skręcające, które są odpowiednie dla określonych scenariuszy. Prostowanie na zimno jest odpowiednie w przypadkach o małych wartościach zgięcia, głównie korygując prostość wału w temperaturze pokojowej poprzez nacisk mechaniczny. Prostowanie na gorąco wykorzystuje miejscowe ogrzewanie w celu wywołania kontrolowanego odkształcenia plastycznego metalu i jest odpowiednie w przypadku wałów o dużych wartościach zgięcia lub materiałów o-twardości. Prostowanie kompozytów łączy w sobie ogrzewanie i ciśnienie i nadaje się do zastosowań, w których występują umiarkowane ilości zginania i wysokie wymagania dotyczące precyzji.

Metoda prostowania na zimno

Metoda prostowania na zimno odnosi się do metody przykładania mechanicznej siły zewnętrznej w celu wyprostowania wygiętego wału pompy w temperaturze pokojowej. Nadaje się głównie do warunków pracy, w których długość wału jest krótka, a stopień zgięcia jest niewielki.

Gorące prostowanie

Prostowanie na gorąco wykorzystuje zasadę zwiększonej plastyczności i relaksacji naprężeń w materiałach metalowych w warunkach ogrzewania, aby wyprostować wygięte wały pomp. Nadaje się przede wszystkim do wałów, które są długie, charakteryzują się dużym stopniem wygięcia lub są wykonane z twardych materiałów (twardość nie mniejsza niż 35 HRC), takich jak stal węglowa, stal stopowa i stal nierdzewna.

Metoda skręcania i prostowania

Metoda skręcania i prostowania to metoda obróbki na zimno, która wykorzystuje lokalne uderzenie w celu rozciągnięcia powierzchni metalu w celu uzyskania prostowania. Nadaje się do sytuacji, w których występuje duża średnica wału i mały stopień zgięcia, a także ma pewne zalety, zwłaszcza w przypadku-awaryjnych napraw na miejscu.

Zasada techniczna:W zagiętą wklęsłą powierzchnię trzonka uderza się młotkiem i pęsetą (zwykle wykonaną ze stali z zakrzywionym końcem roboczym dopasowanym do powierzchni trzonka). Powoduje to, że powierzchnia metalu rozciąga się plastycznie pod wpływem uderzenia, stopniowo eliminując wygięcie.

Punkty operacyjne:Umieść wał na twardym drewnie lub kwadratowej płycie żelaznej wyściełanej blachą, wklęsłą stroną do dołu. Użyj twardego drewna jako podparcia na szczycie najbardziej zagiętej wypukłej powierzchni i dociśnij oba końce za pomocą zacisków. W obrębie jednej-trzeciej obwodu trzonka rozpocznij uderzanie od punktu największego zagięcia (najniższa wklęsła powierzchnia), stopniowo rozszerzając się na zewnątrz. Uderzająca gęstość w obszarze centralnym powinna być większa niż po bokach. Stopień prostowania jest zwykle proporcjonalny do liczby uderzeń. Po każdej rundzie uderzania mierz zmianę wygięcia za pomocą czujnika zegarowego, aż do spełnienia wymagań. Na koniec wykonaj obróbkę odpuszczającą-w niskiej temperaturze w temperaturze 300–400 stopni, aby wyeliminować utwardzanie przez zgniot i naprężenia szczątkowe.

Środki ostrożności:Pęsety powinny być wykonane z materiału o mniejszej twardości niż trzon pompy lub posiadać miedziane tulejki inkrustowane na twardym materiale. Krawędzie pęsety muszą mieć zaokrąglone rogi, aby zapobiec uszkodzeniu powierzchni trzonka. Podpora powinna być bardziej miękka niż drążek skrętny, a powierzchnia styku z wałem powinna być odpowiednio duża.

Akceptacja jakości i-testy nieniszczące

Po prostowaniu należy przeprowadzić kompleksową kontrolę jakości wału pompy, aby upewnić się, że jakość prostowania spełnia wymagania eksploatacyjne. Najpierw sprawdza się i mierzy bicie za pomocą czujnika zegarowego w kluczowych sekcjach, takich jak czop, środek wału i koniec sprzęgła, aby potwierdzić, że wszystkie wskaźniki spełniają wymagania norm. Po drugie, przeprowadza się badania nieniszczące-, wykorzystując badania cząstek magnetycznych na wale pompy z materiałem ferromagnetycznym zgodnie z normą JB/T 6912, aby sprawdzić, czy po prostowaniu nie występują nowe mikropęknięcia lub wady powierzchni. W razie potrzeby przeprowadza się badanie twardości, aby potwierdzić, że obróbka cieplna (taka jak-wyżarzanie w niskiej temperaturze po miejscowym nagrzaniu i prostowaniu) odpowiednio wyeliminowała naprężenia wewnętrzne i że właściwości materiału wału nie uległy szkodliwym zmianom. Dopiero po przejściu kontroli końcowej wał można ponownie zmontować i używać.

Prostowanie wału pompy odśrodkowej jest wysoce techniczną i specjalistyczną operacją konserwacyjną. W praktyce stopień i miejsce zagięcia należy najpierw określić poprzez dokładny pomiar. Należy przeprowadzić kompleksową ocenę materiału wału, jego średnicy, długości, stopnia zgięcia i stanu pęknięć. Proces techniczny powinien następować po „najpierw-badaniach nieniszczących, następnie prostowaniu i na końcu akceptacji”, przy czym należy odpowiednio wybrać metodę prostowania na zimno lub na gorąco. Niezależnie od zastosowanej metody należy ściśle kontrolować parametry pracy i przeprowadzać kontrole jakości, aby mieć pewność, że wyprostowany wał pompy przywróci swoje pierwotne działanie i zagwarantuje-długoterminową, bezpieczną i stabilną pracę pompy odśrodkowej.