Analiza uzroka i metode sanacije savijanja vratila centrifugalne pumpe

Centrifugalne pumpe se široko koriste u petrohemijskoj industriji, industriji električne energije, tretmana vode i drenaže rudnika. Osovina pumpe, kao glavna rotirajuća komponenta centrifugalne pumpe, ključna je za osiguranje stabilnog i efikasnog rada. Međutim, vratila pumpe su sklona savijanju i deformacijama tokom rada zbog različitih faktora, što dovodi do pojačanih vibracija, preranog trošenja ležajeva i zaptivki, pa čak i ozbiljnih kvarova kao što je lom vratila. Stoga, kada savijanje osovine pumpe pređe dozvoljeni opseg, mora se odmah ispraviti.

Ovaj članak ukratko predstavlja glavne uzroke savijanja osovine centrifugalne pumpe, metode za otkrivanje i evaluaciju savijanja, te tehničke principe i operativne točke različitih procesa ispravljanja, pružajući referencu za održavanje opreme pumpe.

• Uzroci savijanja vratila centrifugalne pumpe

Uzroci savijanja osovine pumpe su različiti, uglavnom uključuju sljedeće:

Neodgovarajući uslovi rada:

Kada centrifugalna pumpa radi duži period u području koje odstupa od svoje optimalne tačke efikasnosti, radno kolo doživljava neuravnotežene radijalne sile, uzrokujući periodično otklon osovine. Ponavljane radnje mogu dovesti do plastične deformacije savijanja. Nadalje, nepravilne procedure-paljenja i isključivanja (kao što su nedovoljni intervali između uzastopnih pokretanja-i gašenja da bi se omogućila ujednačena raspodjela temperature) mogu lako dovesti do akumulacije termičkog naprezanja i uzrokovati savijanje plastike.

Problemi sa instalacijom i poravnanjem

Nedovoljna preciznost poravnanja spojnice između pogonske jedinice i pumpe može stvoriti dodatne momente savijanja na vratilu. Kada postoji ugaona neusklađenost osovine, doći će do savijanja, što se manifestuje kao radijalna vibracija visokog intenziteta. Dugotrajni-neusklađeni rad će ubrzati oštećenje osovine od zamora i čak može izazvati savijanje.

Vanjski utjecaj i preopterećenje

Ako pumpa naiđe na iznenadni udar tokom rada (kao što je strani predmet koji se zaglavi u impeleru), ili ako je dinamička ravnoteža rotora poremećena zbog čvrstih čestica u mediju, ležaj može biti podvrgnut obrtnom momentu koji premašuje projektovanu vrijednost, što će uzrokovati savijanje.

Toplotni stres i rezidualni stres

Kada se -pumpe srednje temperature često uključuju i zaustavljaju ili dožive drastične promjene u radnim uslovima, unutrašnja raspodjela termičkog naprezanja osovine postaje neravnomjerna. Preostala unutrašnja naprezanja iz procesa proizvodnje postepeno se oslobađaju tokom rada, što takođe može dovesti do postepenog savijanja i deformacije osovine.

• Metode za otkrivanje savijanja osovine pumpe

Prije ispravljanja potrebno je precizno izmjeriti stanje savijanja osovine pumpe. Runout je osnovni tehnički indikator za procjenu stepena savijanja osovine.

Alati za mjerenje i podešavanje. Postavite oba kraja osovine pumpe na V-blokove kako biste osigurali slobodno okretanje. Postavite indikatore brojčanika (ili mikrometarske indikatore) na ključnim lokacijama kao što su rukavac, sredina osovine i kraj spojnice, osiguravajući da sonde budu okomite na površinu osovine.

Measurement Method. Polako okrenite osovinu pumpe za jedan okret, bilježeći maksimalno i minimalno očitavanje indikatora brojčanika. Razlika između ova dva očitavanja je radijalno odstupanje tog dijela. Na osnovu rezultata mjerenja može se odrediti lokacija, smjer i količina savijanja u tački maksimalnog savijanja.

Dozvoljeni standardi tolerancije. Prema industrijskim tehničkim specifikacijama kao što su "Remont centrifugalne pumpe" i standard API 610, tehnički zahtjevi za ispravljanje osovine pumpe su sljedeći: 1) Konus i eliptičnost rukavca ne bi trebali prelaziti 1/2000 prečnika osovine, a maksimum ne bi trebao biti veći od 0,05 mm; 2) Površina rukavca treba da bude bez nedostataka kao što su udubljenja i žljebovi, a maksimalna dozvoljena hrapavost površine Ra je 0,8 μm. Greške zaobljenosti i cilindričnosti čahure treba da budu manje od 0,02 mm; 3) Pravost osovine centrifugalne pumpe za ulje ne bi trebalo da prelazi 0,05 mm po celoj dužini; 4) U standardu API 610, ukupno otpuštanje vratila niskobrzinske pumpe ne smije biti veće od 0,025 mm, a za pumpe velikih brzina ne smije biti veće od 0,02 mm. Kada izmjereno strujanje premašuje gornje dozvoljene vrijednosti, potrebno je ravnanje.

Osim toga, prije ispravljanja, ne-testiranje bez razaranja kao što je ispitivanje magnetnim česticama (prema standardu JB/T 6912) treba izvršiti na području s najvećim savijanjem kako bi se potvrdilo prisustvo površinskih ili blizu{2}}površinskih defekata kao što su pukotine. Ako postoje pukotine, treba ih tretirati prije nego što se može izvršiti ravnanje; u suprotnom, pukotine se mogu dodatno proširiti tokom procesa ravnanja.

• Metode za ispravljanje savijanja osovine pumpe

Na osnovu svojstava materijala, prečnika, stepena savijanja i radnih zahteva osovine pumpe, metode ispravljanja se uglavnom dele u tri kategorije: hladno ravnanje, toplo ispravljanje i kompozitno ravnanje. Osim toga, postoje procesi kao što je ispravljanje uvijanjem, koji su pogodni za specifične scenarije. Hladno ravnanje je pogodno za slučajeve sa malim količinama savijanja, uglavnom ispravljajući ravnost osovine na sobnoj temperaturi putem mehaničkog pritiska. Vruće ravnanje koristi lokalizirano zagrijavanje da izazove kontroliranu plastičnu deformaciju u metalu i pogodno je za osovine s velikim količinama savijanja ili materijale visoke{3}}vrste. Kompozitno ravnanje kombinuje zagrijavanje i pritisak i pogodno je za primjene s umjerenim količinama savijanja i visokim zahtjevima za preciznošću.

Metoda hladnog ispravljanja

Metoda hladnog ispravljanja odnosi se na metodu primjene mehaničke vanjske sile za ispravljanje savijenog vratila pumpe na sobnoj temperaturi. Uglavnom je pogodan za radne uslove u kojima je kratka dužina osovine i mala količina savijanja.

Hot Straightening

Vruće ravnanje koristi princip povećane plastičnosti i relaksacije naprezanja u metalnim materijalima u uvjetima grijanja kako bi se ispravila savijena osovina pumpe. Prvenstveno je pogodna za osovine koje su dugačke, imaju veliki stepen savijanja ili su izrađene od tvrdih materijala (tvrdoće ne manje od 35 HRC) kao što su ugljenični čelik, legirani čelik i nerđajući čelik.

Metoda uvijanja i ispravljanja

Metoda uvrtanja i ispravljanja je metoda hladne obrade koja koristi lokalni udar za proširenje metalne površine kako bi se postiglo ravnanje. Pogodan je za situacije sa velikim promjerom osovine i malom količinom savijanja, te ima određene prednosti, posebno u-operacijama hitne popravke na licu mjesta.

Tehnički princip:Savijena konkavna površina osovine udara se čekićem i pincetom (obično od čelika sa zakrivljenim radnim krajem koji odgovara površini osovine). To uzrokuje da se metalna površina plastično rasteže pod udarom, postepeno eliminirajući savijanje.

Operativne tačke:Stavite osovinu na tvrdo drvo ili četvrtastu željeznu ploču podstavljenu limom, konkavnom stranom prema dolje. Koristite tvrdo drvo kao potporu na vrhu najsavijene konveksne površine i izvršite pritisak na oba kraja pomoću stezaljki. Unutar jedne-trećine obima osovine, počnite udarati od tačke najvećeg savijanja (najniža konkavna površina), postepeno se šireći prema van. Gustoća udarca u središnjem dijelu trebala bi biti veća nego na bočnim stranama. Količina ispravljanja obično je proporcionalna broju udaraca. Nakon svake runde udaranja, mjerite promjenu u krivini pomoću indikatora brojčanika dok se ne ispune zahtjevi. Konačno, obavite nisko{7}tretman kaljenjem na 300–400 stepeni kako biste eliminisali očvršćavanje i zaostali stres.

Mjere predostrožnosti:Pincete treba da budu napravljene od materijala manje tvrdoće od osovine pumpe ili da imaju bakrene čahure umetnute na tvrdi materijal. Rubovi pincete moraju imati zaobljene uglove kako bi se spriječilo oštećenje površine osovine. Oslonac treba da bude mekši od šipke za uvijanje, a površina kontakta sa osovinom treba da bude dovoljno velika.

Prihvatanje kvaliteta i testiranje bez{0}}razaranja

Nakon ispravljanja, mora se izvršiti sveobuhvatna inspekcija kvaliteta osovine pumpe kako bi se osiguralo da kvalitet ispravljanja zadovoljava operativne zahtjeve. Prvo, strujanje se provjerava i mjeri pomoću indikatora brojčanika na ključnim dijelovima kao što su rukavac, centar osovine i kraj spojnice kako bi se potvrdilo da svi indikatori ispunjavaju standardne zahtjeve. Drugo, vrši se ispitivanje bez razaranja, korištenjem ispitivanja magnetnim česticama na osovini pumpe od feromagnetnog materijala prema standardu JB/T 6912 kako bi se provjerilo ima li novih mikropukotina ili površinskih defekata nakon ispravljanja. Ako je potrebno, provodi se ispitivanje tvrdoće kako bi se potvrdilo da je termička obrada (kao što je nisko{5}}žarenje nakon lokaliziranog zagrijavanja i ispravljanja) adekvatno eliminirala unutrašnje naprezanje i da svojstva materijala osovine nisu pretrpjela štetne promjene. Tek nakon prolaska završnog pregleda osovina se može ponovo sastaviti i koristiti.

Ispravljanje osovine centrifugalne pumpe je visoko tehnička i specijalizirana operacija održavanja. U praksi, stepen i mjesto savijanja treba prvo odrediti preciznim mjerenjem. Treba izvršiti sveobuhvatnu procjenu materijala osovine, prečnika, dužine, količine savijanja i stanja pukotina. Tehnički proces bi trebao slijediti "prvo bez-testiranje bez razaranja, zatim ravnanje i konačno prihvatanje", a metode hladnog ili vrućeg ravnanja trebaju biti odgovarajuće odabrane. Bez obzira na metodu koja se koristi, radni parametri moraju biti strogo kontrolisani i provere kvaliteta kako bi se osiguralo da ispravljeno vratilo pumpe vraća svoje prvobitne performanse i garantuje dugoročan-bezbedan i stabilan rad centrifugalne pumpe.