تجزیه و تحلیل علل و روش های تعمیر خمش محور پمپ گریز از مرکز

پمپ های گریز از مرکز به طور گسترده در صنایع پتروشیمی، نیروگاهی، تصفیه آب و زهکشی معادن استفاده می شود. شفت پمپ، به عنوان جزء دوار هسته یک پمپ گریز از مرکز، برای اطمینان از عملکرد پایدار و کارآمد بسیار مهم است. با این حال، شفت های پمپ در حین سرویس به دلیل عوامل مختلف مستعد خم شدن و تغییر شکل هستند که منجر به افزایش لرزش، سایش زودهنگام یاتاقان ها و آب بندی ها و حتی خرابی های جدی مانند شکستن شفت می شود. بنابراین، زمانی که خمش محور پمپ از محدوده مجاز فراتر رفت، باید به سرعت آن را صاف کرد.

این مقاله به طور خلاصه به معرفی علل اصلی خمش محور پمپ گریز از مرکز، روش‌های تشخیص و ارزیابی خمش و اصول فنی و نکات عملیاتی فرآیندهای صاف‌سازی مختلف می‌پردازد و مرجعی برای نگهداری تجهیزات پمپ ارائه می‌کند.

• علل خم شدن محور پمپ گریز از مرکز

دلایل خمش شفت پمپ متفاوت است، به طور عمده شامل موارد زیر است:

شرایط عملیاتی نامناسب:

هنگامی که یک پمپ گریز از مرکز برای مدت طولانی در منطقه ای که از نقطه بازده بهینه خود منحرف می شود کار می کند، پروانه نیروهای شعاعی نامتعادل را تجربه می کند که باعث انحراف دوره ای شافت می شود. اقدامات مکرر می تواند منجر به تغییر شکل خمشی پلاستیک شود. علاوه بر این، روش‌های راه‌اندازی و خاموش کردن نامناسب (مانند فواصل ناکافی بین راه‌اندازی‌ها و خاموش شدن‌های متوالی برای توزیع یکنواخت دما) می‌توانند به راحتی منجر به تجمع تنش حرارتی و خمش پلاستیک شوند.

مسائل نصب و تراز

دقت تراز ناکافی کوپلینگ بین واحد محرک و پمپ می تواند باعث ایجاد گشتاورهای خمشی اضافی روی شفت شود. هنگامی که شافت ناهماهنگی زاویه ای وجود دارد، خم شدن رخ می دهد که به صورت ارتعاش شعاعی با شدت- تظاهر می کند. عملکرد نامناسب درازمدت آسیب خستگی شفت را تسریع می‌کند و حتی ممکن است باعث خمش شود.

تاثیر خارجی و اضافه بار

اگر پمپ در حین کار با ضربه ناگهانی مواجه شود (مانند گیرکردن یک جسم خارجی در پروانه)، یا اگر تعادل دینامیکی پروانه به دلیل وجود ذرات جامد در محیط مختل شود، ممکن است یاتاقان در معرض گشتاوری بیش از مقدار طراحی شده قرار گیرد و باعث خم شدن آن شود.

تنش حرارتی و تنش پسماند

هنگامی که پمپ‌های متوسط ​​با دمای بالا به طور مکرر راه‌اندازی و متوقف می‌شوند یا تغییرات شدیدی در شرایط عملیاتی تجربه می‌کنند، توزیع تنش حرارتی داخلی شفت ناهموار می‌شود. تنش های داخلی باقیمانده ناشی از فرآیند تولید به تدریج در طول سرویس آزاد می شوند که ممکن است منجر به خم شدن تدریجی و تغییر شکل شفت شود.

• روش های تشخیص خمش محور پمپ

قبل از صاف کردن، وضعیت خمش محور پمپ باید به طور دقیق اندازه گیری شود. Runout شاخص فنی اصلی برای ارزیابی درجه خمش شفت است.

ابزارهای اندازه گیری و تنظیمات. برای اطمینان از چرخش آزاد، هر دو انتهای شفت پمپ را روی بلوک های V پشتیبانی کنید. نشانگرهای شماره گیری (یا نشانگرهای میکرومتر) را در مکان های کلیدی مانند ژورنال، وسط شفت و انتهای کوپلینگ تنظیم کنید و از عمود بودن پروب ها بر سطح شفت اطمینان حاصل کنید.

روش اندازه گیری شفت پمپ را به آرامی یک دور بچرخانید و حداکثر و حداقل قرائت نشانگر شماره گیری را ثبت کنید. تفاوت بین این دو قرائت در خروجی شعاعی آن بخش است. بر اساس نتایج اندازه گیری می توان محل، جهت و میزان خمش در نقطه حداکثر خمش را تعیین کرد.

استانداردهای تحمل مجاز با توجه به مشخصات فنی صنعت مانند "تعمیرات اساسی پمپ گریز از مرکز" و استاندارد API 610، الزامات فنی برای صاف کردن شفت پمپ به شرح زیر است: 1) مخروطی و بیضی بودن ژورنال نباید از 1/2000 قطر شفت تجاوز کند و حداکثر نباید از 0.05 میلی متر تجاوز کند. 2) سطح ژورنال باید عاری از عیوب مانند حفره و شیار باشد و حداکثر زبری سطح مجاز Ra 0.8 میکرومتر است. خطاهای گردی و استوانه ای ژورنال باید کمتر از 0.02 میلی متر باشد. 3) صافی محور پمپ روغن گریز از مرکز نباید در کل طول آن از 0.05 میلی متر تجاوز کند. 4) در استاندارد API 610، خروجی کل شفت پمپ با سرعت کم نباید از 0.025 میلی متر تجاوز کند و برای پمپ های سرعت بالا نباید از 0.02 میلی متر تجاوز کند. هنگامی که خروجی اندازه گیری شده از مقادیر مجاز بالا بیشتر شود، عملیات صاف کردن مورد نیاز است.

علاوه بر این، قبل از صاف کردن، باید آزمایش‌های غیرمخرب مانند آزمایش ذرات مغناطیسی (طبق استاندارد JB/T 6912) در ناحیه‌ای که بیشترین خمش را دارد انجام شود تا وجود عیوب سطحی یا نزدیک{2} سطح مانند ترک‌ها تأیید شود. اگر ترک وجود داشته باشد، قبل از انجام صاف کردن باید آنها را درمان کرد. در غیر این صورت، ترک ها ممکن است در طول فرآیند صاف کردن بیشتر گسترش یابد.

• روش های اصلاح خمش محور پمپ

بر اساس خواص مواد، قطر، درجه خمش و نیازهای عملیاتی شفت پمپ، روش های صاف کردن به طور عمده به سه دسته تقسیم می شوند: صاف کردن سرد، صاف کردن گرم و صاف کردن کامپوزیت. علاوه بر این، فرآیندهایی مانند صاف کردن پیچشی وجود دارد که برای سناریوهای خاص مناسب است. صاف کردن سرد برای مواردی با مقادیر خمش کم مناسب است که عمدتاً صافی شفت را در دمای اتاق از طریق فشار مکانیکی اصلاح می کند. صاف کردن گرم از گرمایش موضعی برای ایجاد تغییر شکل پلاستیکی کنترل‌شده در فلز استفاده می‌کند و برای شفت‌هایی با مقادیر خمش زیاد یا مواد با سختی{3} بالا مناسب است. صاف کردن کامپوزیت گرما و فشار را ترکیب می کند و برای کاربردهایی با مقادیر خمش متوسط ​​و نیاز به دقت بالا مناسب است.

روش صاف کردن سرد

روش صاف کردن سرد به روش اعمال نیروی خارجی مکانیکی برای صاف کردن محور پمپ خم شده در دمای اتاق اشاره دارد. عمدتاً برای شرایط کاری که طول شفت کوتاه و مقدار خمش کم است مناسب است.

صاف کردن داغ

صاف کردن گرم از اصل افزایش انعطاف پذیری و کاهش تنش در مواد فلزی تحت شرایط گرمایش برای صاف کردن محورهای خمیده پمپ استفاده می کند. در اصل برای شفت هایی مناسب است که بلند هستند، درجه خمش زیادی دارند یا از مواد سخت (سختی کمتر از 35 HRC) مانند فولاد کربنی، فولاد آلیاژی و فولاد ضد زنگ ساخته شده اند.

روش پیچاندن و صاف کردن

روش پیچاندن و صاف کردن یک روش کار سرد است که از ضربه موضعی برای گسترش سطح فلز برای رسیدن به صاف کردن استفاده می کند. برای موقعیت هایی با قطر شفت بزرگ و مقدار خمش کم مناسب است و مزایای خاصی دارد، به ویژه در{1}}عملیات تعمیر اضطراری در سایت.

اصل فنی:سطح مقعر خم شده شفت با یک چکش و یک موچین (معمولاً از فولاد با انتهای کار منحنی منطبق با سطح شفت) زده می شود. این باعث می شود که فلز سطح تحت ضربه به صورت پلاستیکی کشیده شود و به تدریج خمیدگی را از بین ببرد.

نقاط عملیاتی:شفت را روی چوب سخت یا یک صفحه آهنی مربعی که با ورق فلز پوشانده شده است، سمت مقعر به سمت پایین قرار دهید. از چوب سخت به عنوان تکیه گاه در راس خمیده ترین سطح محدب استفاده کنید و در هر دو انتها با گیره فشار رو به پایین اعمال کنید. در یک سوم محیط شفت، از نقطه بیشترین خم (پایین ترین سطح مقعر) شروع به ضربه زدن کنید و به تدریج به سمت خارج گسترش دهید. تراکم ضربه در ناحیه مرکزی باید بیشتر از طرفین باشد. مقدار صاف کردن معمولاً متناسب با تعداد ضربات است. پس از هر دور ضربه زدن، تغییر خمش را با نشانگر شماره گیری اندازه بگیرید تا زمانی که الزامات برآورده شود. در نهایت، برای از بین بردن سختی کار و تنش باقیمانده، یک عملیات حرارتی{7}}در دمای پایین در 300-400 درجه انجام دهید.

موارد احتیاط:موچین باید از ماده ای با سختی کمتر از محور پمپ ساخته شود یا دارای آستین های مسی بر روی مواد سخت باشد. لبه های موچین باید دارای گوشه های گرد باشد تا از آسیب به سطح محور جلوگیری شود. تکیه گاه باید نرمتر از میله پیچشی باشد و ناحیه تماس با شفت باید به اندازه کافی بزرگ باشد.

پذیرش کیفیت و آزمایش غیر مخرب-

پس از صاف کردن، یک بازرسی کیفیت جامع از شفت پمپ باید انجام شود تا اطمینان حاصل شود که کیفیت صاف کردن الزامات عملیاتی را برآورده می کند. ابتدا خروجی با استفاده از نشانگر شماره گیری در بخش های کلیدی مانند ژورنال، مرکز شفت و انتهای کوپلینگ بررسی و اندازه گیری می شود تا تأیید شود که همه نشانگرها الزامات استاندارد را برآورده می کنند. دوم، آزمایش غیرمخرب با استفاده از آزمایش ذرات مغناطیسی بر روی محور پمپ مواد فرومغناطیسی مطابق با استاندارد JB/T 6912 انجام می‌شود تا ریزترک‌های جدید یا عیوب سطحی پس از صاف کردن بررسی شود. در صورت لزوم، آزمایش سختی انجام می شود تا تأیید شود که عملیات حرارتی (مانند بازپخت در دمای پایین پس از گرم کردن موضعی و صاف کردن) به اندازه کافی تنش داخلی را از بین برده است و خواص مواد شفت دستخوش تغییرات مضر نشده است. تنها پس از گذراندن بازرسی نهایی می توان شفت را دوباره مونتاژ و استفاده کرد.

صاف کردن محور پمپ گریز از مرکز یک عملیات تعمیر و نگهداری بسیار فنی و تخصصی است. در عمل ابتدا باید درجه و محل خمش از طریق اندازه گیری دقیق مشخص شود. یک ارزیابی جامع از مواد، قطر، طول، میزان خمش و شرایط ترک باید انجام شود. فرآیند فنی باید «ابتدا-آزمایش غیر مخرب، سپس صاف کردن، و در نهایت پذیرش» را دنبال کند و روش‌های صاف کردن سرد یا گرم باید به طور مناسب انتخاب شوند. صرف نظر از روش مورد استفاده، پارامترهای عملیاتی باید به شدت کنترل شوند و بازرسی های کیفیت باید انجام شود تا اطمینان حاصل شود که محور پمپ صاف شده عملکرد اولیه خود را بازیابی می کند و عملکرد ایمن و پایدار طولانی مدت پمپ گریز از مرکز را تضمین می کند.