Analýza príčin a spôsobov opravy ohýbania hriadeľa odstredivého čerpadla

Odstredivé čerpadlá sú široko používané v petrochemickom priemysle, energetike, úprave vody a banskom odvodňovaní. Hriadeľ čerpadla ako hlavný rotačný komponent odstredivého čerpadla je rozhodujúci pre zabezpečenie stabilnej a efektívnej prevádzky. Hriadele čerpadiel sú však náchylné na ohýbanie a deformáciu počas prevádzky v dôsledku rôznych faktorov, čo vedie k zvýšeným vibráciám, predčasnému opotrebovaniu ložísk a tesnení a dokonca aj k vážnym poruchám, ako je zlomenie hriadeľa. Preto, keď ohyb hriadeľa čerpadla prekročí povolený rozsah, musí sa okamžite narovnať.

Tento článok stručne predstavuje hlavné príčiny ohýbania hriadeľa odstredivého čerpadla, metódy detekcie a hodnotenia ohybu a technické princípy a prevádzkové body rôznych procesov vyrovnávania, pričom poskytuje referenciu pre údržbu zariadenia čerpadla.

• Príčiny ohýbania hriadeľa odstredivého čerpadla

Príčiny ohýbania hriadeľa čerpadla sú rôzne, najmä vrátane nasledujúcich:

Nevhodné prevádzkové podmienky:

Keď odstredivé čerpadlo pracuje dlhší čas v oblasti, ktorá sa odchyľuje od bodu jeho optimálnej účinnosti, obežné koleso zažíva nevyvážené radiálne sily, čo spôsobuje periodické vychyľovanie hriadeľa. Opakované činnosti môžu viesť k plastickej deformácii ohybom. Okrem toho, nesprávne postupy spustenia-a vypínania (ako napríklad nedostatočné intervaly medzi po sebe nasledujúcimi-zapínaniami a vypínaniami, aby sa umožnilo rovnomerné rozloženie teploty) môžu ľahko viesť k nahromadeniu tepelného napätia a spôsobiť ohýbanie plastov.

Problémy s inštaláciou a zarovnaním

Nedostatočná presnosť súososti spojky medzi pohonnou jednotkou a čerpadlom môže vytvárať dodatočné ohybové momenty na hriadeli. Keď dôjde k uhlovému vychýleniu hriadeľa, dôjde k ohybu, ktorý sa prejaví ako-vysoká intenzita radiálnych vibrácií. Dlhodobá-nesprávna prevádzka urýchli poškodenie hriadeľa únavou a môže dokonca spôsobiť ohyb.

Vonkajší vplyv a preťaženie

Ak čerpadlo počas prevádzky narazí na náhly náraz (napríklad uviaznutie cudzieho predmetu v obežnom kolese), alebo ak dôjde k narušeniu dynamickej rovnováhy obežného kolesa v dôsledku pevných častíc v médiu, ložisko môže byť vystavené krútiacemu momentu prekračujúcemu konštrukčnú hodnotu, čo spôsobí jeho ohnutie.

Tepelné napätie a zvyškové napätie

Keď sa vysokoteplotné čerpadlá média často spúšťajú a zastavujú alebo ak dochádza k drastickým zmenám prevádzkových podmienok, rozloženie vnútorného tepelného napätia hriadeľa sa stáva nerovnomerným. Počas prevádzky sa postupne uvoľňujú zvyškové vnútorné napätia z výrobného procesu, čo môže viesť aj k postupnému ohýbaniu a deformácii hriadeľa.

• Metódy detekcie ohybu hriadeľa čerpadla

Pred vyrovnávaním je potrebné presne zmerať stav ohybu hriadeľa čerpadla. Hádzanie je základným technickým ukazovateľom na posúdenie stupňa ohybu hriadeľa.

Nástroje na meranie a nastavenie. Podoprite oba konce hriadeľa čerpadla na V-bloky, aby ste zaistili voľné otáčanie. Nastavte číselníkové indikátory (alebo mikrometrické indikátory) na kľúčových miestach, ako je čap, stred hriadeľa a koniec spojky, pričom zaistite, aby boli sondy kolmé na povrch hriadeľa.

Metóda merania. Pomaly otočte hriadeľom čerpadla o jednu otáčku a zaznamenajte maximálne a minimálne hodnoty číselníka. Rozdiel medzi týmito dvoma hodnotami je radiálne hádzanie tejto sekcie. Na základe výsledkov merania možno určiť miesto, smer a veľkosť ohybu v bode maximálneho ohybu.

Prípustné normy tolerancie. Podľa priemyselných technických špecifikácií, ako je "Centrifugal Pump Generálna oprava" a norma API 610, sú technické požiadavky na vyrovnávanie hriadeľa čerpadla nasledovné: 1) Kužeľ a elipticita čapu by nemala presiahnuť 1/2000 priemeru hriadeľa a maximum by nemalo presiahnuť 0,05 mm; 2) Povrch čapu by mal byť bez defektov, ako sú jamky a drážky, a maximálna prípustná drsnosť povrchu Ra je 0,8 μm. Chyby zaoblenia a valcovitosti čapu by mali byť menšie ako 0,02 mm; 3) Priamosť hriadeľa odstredivého olejového čerpadla by nemala presiahnuť 0,05 mm po celej jeho dĺžke; 4) V štandarde API 610 by celkové hádzanie hriadeľa nízkootáčkového čerpadla nemalo presiahnuť 0,025 mm a pri vysokorýchlostných čerpadlách by nemalo presiahnuť 0,02 mm. Keď namerané hádzanie prekročí vyššie uvedené prípustné hodnoty, je potrebná vyrovnávacia úprava.

Okrem toho by sa pred narovnávaním malo na oblasti s najväčším ohybom vykonať ne{0}}deštruktívne testovanie, ako je testovanie magnetickými časticami (podľa normy JB/T 6912), aby sa potvrdila prítomnosť povrchových alebo blízkych- defektov, ako sú praskliny. Ak sa vyskytnú trhliny, mali by sa pred narovnávaním ošetriť; inak sa trhliny môžu počas procesu vyrovnávania ďalej rozširovať.

• Metódy korekcie ohybu hriadeľa čerpadla

Na základe vlastností materiálu, priemeru, stupňa ohybu a prevádzkových požiadaviek hriadeľa čerpadla sa metódy vyrovnávania delia hlavne do troch kategórií: vyrovnávanie za studena, vyrovnávanie za tepla a vyrovnávanie kompozitu. Okrem toho existujú procesy ako vyrovnávanie krútením, ktoré sú vhodné pre špecifické scenáre. Rovnanie za studena je vhodné pre prípady s malým ohybom, hlavne pri korekcii priamosti hriadeľa pri izbovej teplote mechanickým tlakom. Vyrovnávanie za tepla využíva lokálne zahrievanie na vyvolanie riadenej plastickej deformácie kovu a je vhodné pre hriadele s veľkým ohybom alebo materiály s vysokou -tvrdosťou. Kompozitné vyrovnávanie kombinuje ohrev a tlak a je vhodné pre aplikácie s miernym ohybom a vysokými požiadavkami na presnosť.

Metóda vyrovnávania za studena

Metóda vyrovnávania za studena sa vzťahuje na metódu pôsobenia mechanickej vonkajšej sily na vyrovnanie ohnutého hriadeľa čerpadla pri izbovej teplote. Je vhodný hlavne pre pracovné podmienky, kde je dĺžka hriadeľa krátka a množstvo ohybu je malé.

Horúce vyrovnávanie

Rovnanie za tepla využíva princíp zvýšenej plasticity a uvoľnenia napätia v kovových materiáloch za podmienok zahrievania na vyrovnanie ohnutých hriadeľov čerpadiel. Je vhodný predovšetkým pre hriadele, ktoré sú dlhé, majú veľký stupeň ohybu alebo sú vyrobené z tvrdých materiálov (tvrdosť nie menej ako 35 HRC), ako je uhlíková oceľ, legovaná oceľ a nehrdzavejúca oceľ.

Metóda krútenia a vyrovnávania

Metóda krútenia a vyrovnávania je metóda opracovania za studena, ktorá využíva lokálny náraz na rozšírenie kovového povrchu, aby sa dosiahlo vyrovnanie. Je vhodný pre situácie s veľkým priemerom hriadeľa a malým ohybom a má určité výhody, najmä pri operáciách núdzových opráv na mieste-.

Technický princíp:Na ohnutý konkávny povrch hriadeľa sa udrie kladivom a pinzetou (zvyčajne z ocele so zakriveným pracovným koncom zodpovedajúcim povrchu hriadeľa). To spôsobí, že sa povrchový kov pod nárazom plasticky natiahne, čím sa postupne eliminuje ohyb.

Operačné body:Položte hriadeľ na tvrdé drevo alebo štvorcovú železnú dosku vystlanú plechom, konkávnou stranou nadol. Použite tvrdé drevo ako oporu na vrchole najviac ohnutého konvexného povrchu a pomocou svoriek zatlačte na oba konce smerom nadol. V rámci jednej-tretiny obvodu násady začnite udierať od bodu najväčšieho ohybu (najnižší konkávny povrch), pričom sa postupne rozširuje smerom von. Nápadná hustota v centrálnej oblasti by mala byť väčšia ako na bokoch. Množstvo vyrovnávania je zvyčajne úmerné počtu úderov. Po každom kole úderu zmerajte zmenu ohybu pomocou číselníka, kým nie sú splnené požiadavky. Nakoniec vykonajte nízkoteplotné popúšťanie pri teplote 300 – 400 stupňov, aby ste eliminovali spevnenie a zvyškové napätie.

Prevencia:Pinzeta by mala byť vyrobená z materiálu s nižšou tvrdosťou ako hriadeľ čerpadla alebo by mala mať medené návleky vykladané na tvrdom materiáli. Hrany pinzety musia mať zaoblené rohy, aby nedošlo k poškodeniu povrchu drieku. Podpera by mala byť mäkšia ako otočná tyč a kontaktná plocha s hriadeľom by mala byť dostatočne veľká.

Prijatie kvality a ne{0}}deštruktívne testovanie

Po vyrovnaní sa musí vykonať komplexná kontrola kvality hriadeľa čerpadla, aby sa zabezpečilo, že kvalita vyrovnania zodpovedá prevádzkovým požiadavkám. Najprv sa skontroluje a zmeria hádzanie pomocou číselníka v kľúčových častiach, ako je čap, stred hriadeľa a koniec spojky, aby sa potvrdilo, že všetky indikátory spĺňajú štandardné požiadavky. Po druhé, vykoná sa ne-deštruktívne testovanie pomocou testovania magnetických častíc na hriadeli čerpadla feromagnetického materiálu podľa normy JB/T 6912 na kontrolu nových mikrotrhlín alebo povrchových defektov po vyrovnaní. V prípade potreby sa vykoná testovanie tvrdosti, aby sa potvrdilo, že tepelné spracovanie (napríklad nízkoteplotné žíhanie po lokálnom ohreve a vyrovnávaní) primerane eliminovalo vnútorné napätie a že vlastnosti materiálu hriadeľa neprešli škodlivými zmenami. Až po absolvovaní výstupnej kontroly možno hriadeľ znovu zložiť a použiť.

Vyrovnanie hriadeľa odstredivého čerpadla je vysoko technická a špecializovaná operácia údržby. V praxi by sa mal stupeň a miesto ohybu najskôr určiť presným meraním. Malo by sa vykonať komplexné posúdenie materiálu hriadeľa, priemeru, dĺžky, miery ohybu a stavu trhlín. Technický proces by mal nasledovať „najskôr ne-deštruktívne testovanie, potom vyrovnávanie a nakoniec prijatie“ a mali by sa vhodne zvoliť metódy vyrovnávania za studena alebo za tepla. Bez ohľadu na použitú metódu musia byť prevádzkové parametre prísne kontrolované a musia sa vykonávať kontroly kvality, aby sa zabezpečilo, že narovnaný hriadeľ čerpadla obnoví svoj pôvodný výkon a zaručí dlhodobú-bezpečnú a stabilnú prevádzku odstredivého čerpadla.