Analiza cauzelor și metodelor de reparare a îndoirii arborelui pompei centrifuge

Pompele centrifuge sunt utilizate pe scară largă în industria petrochimică, energetică, de tratare a apei și de drenaj minier. Arborele pompei, ca componentă rotativă a miezului unei pompe centrifuge, este crucial pentru asigurarea unei funcționări stabile și eficiente. Cu toate acestea, arborii pompei sunt predispuși la îndoire și deformare în timpul serviciului din cauza diverșilor factori, ceea ce duce la creșterea vibrațiilor, uzura prematură a rulmenților și a etanșărilor și chiar defecțiuni grave, cum ar fi ruperea arborelui. Prin urmare, atunci când îndoirea arborelui pompei depășește intervalul permis, acesta trebuie îndreptat prompt.

Acest articol prezintă pe scurt principalele cauze ale îndoirii arborelui pompei centrifuge, metodele de detectare și evaluare a îndoirii, precum și principiile tehnice și punctele operaționale ale diferitelor procese de îndreptare, oferind o referință pentru întreținerea echipamentului pompei.

• Cauzele îndoirii arborelui pompei centrifuge

Cauzele îndoirii arborelui pompei sunt variate, incluzând în principal următoarele:

Condiții de funcționare necorespunzătoare:

Când o pompă centrifugă funcționează pentru o perioadă lungă de timp într-o regiune care se abate de la punctul său de eficiență optim, rotorul suferă forțe radiale dezechilibrate, provocând deviații periodice ale arborelui. Acțiunile repetate pot duce la deformarea plastică la îndoire. În plus, procedurile necorespunzătoare de pornire-și oprire (cum ar fi intervale insuficiente între pornirile-și opriri consecutive pentru a permite o distribuție uniformă a temperaturii) pot duce cu ușurință la acumularea de stres termic și pot provoca îndoirea plasticului.

Probleme de instalare și aliniere

Precizia insuficientă de aliniere a cuplajului dintre unitatea de antrenare și pompă poate genera momente de încovoiere suplimentare pe arbore. Când există o nealiniere unghiulară a arborelui, va apărea îndoire, manifestându-se ca vibrație radială de-intensitate mare. Funcționarea nealiniată-pe termen lung va accelera deteriorarea prin oboseală a arborelui și poate chiar induce îndoirea.

Impact extern și suprasarcină

Dacă pompa întâmpină un impact brusc în timpul funcționării (cum ar fi un obiect străin care se blochează în rotor) sau dacă echilibrul dinamic al rotorului este perturbat din cauza particulelor solide din mediu, rulmentul poate fi supus unui cuplu care depășește valoarea de proiectare, determinându-l să se îndoaie.

Stresul termic și stresul rezidual

Când pompele medii cu temperatură înaltă-sînt pornite și oprite frecvent sau înregistrează modificări drastice ale condițiilor de funcționare, distribuția internă a tensiunii termice a arborelui devine neuniformă. Tensiunile interne reziduale din procesul de fabricație sunt eliberate treptat în timpul serviciului, ceea ce poate duce, de asemenea, la îndoirea și deformarea treptată a arborelui.

• Metode de detectare a îndoirii arborelui pompei

Înainte de îndreptare, starea de îndoire a arborelui pompei trebuie măsurată cu precizie. Runout este indicatorul tehnic de bază pentru evaluarea gradului de îndoire a arborelui.

Instrumente de măsurare și configurare. Sprijiniți ambele capete ale arborelui pompei pe blocuri V-pentru a asigura rotația liberă. Configurați indicatori cadran (sau indicatori micrometrici) în locații cheie, cum ar fi jurnalul, mijlocul arborelui și capătul de cuplare, asigurându-vă că sondele sunt perpendiculare pe suprafața arborelui.

Metoda de măsurare. Rotiți încet arborele pompei cu o rotație, înregistrând citirile maxime și minime ale indicatorului cadran. Diferența dintre aceste două citiri este deplasarea radială a acelei secțiuni. Pe baza rezultatelor măsurătorii, se pot determina locația, direcția și cantitatea de îndoire în punctul de îndoire maximă.

Standarde de toleranță admise. Conform specificațiilor tehnice ale industriei, cum ar fi „Revisionul pompei centrifuge” și standardul API 610, cerințele tehnice pentru îndreptarea arborelui pompei sunt următoarele: 1) Conicitatea și elipticitatea jurnalului nu trebuie să depășească 1/2000 din diametrul arborelui, iar maximul nu trebuie să depășească 0,05 mm; 2) Suprafața mașinii trebuie să fie lipsită de defecte, cum ar fi sâmburi și caneluri, iar rugozitatea maximă admisă a suprafeței Ra este de 0,8 μm. Erorile de rotunjime și cilindricitate ale jurnalului trebuie să fie mai mici de 0,02 mm; 3) Rectitudinea arborelui pompei centrifuge de ulei nu trebuie să depășească 0,05 mm pe toată lungimea sa; 4) În standardul API 610, curba totală a arborelui pompei cu viteză mică-nu trebuie să depășească 0,025 mm, iar pentru pompele cu-viteză mare, nu trebuie să depășească 0,02 mm. Când curajul măsurat depășește valorile admise de mai sus, este necesar un tratament de îndreptare.

În plus, înainte de îndreptare, trebuie efectuate teste ne-distructive, cum ar fi testarea cu particule magnetice (conform standardului JB/T 6912) pe zona cu cea mai mare îndoire pentru a confirma prezența defectelor de suprafață sau aproape-de suprafață, cum ar fi fisurile. Dacă sunt prezente fisuri, acestea trebuie tratate înainte de a putea fi îndreptată; în caz contrar, fisurile se pot extinde în continuare în timpul procesului de îndreptare.

• Metode de corectare a îndoirii arborelui pompei

Pe baza proprietăților materialului, diametrului, gradului de îndoire și cerințelor de funcționare ale arborelui pompei, metodele de îndreptare sunt împărțite în principal în trei categorii: îndreptare la rece, îndreptare la cald și îndreptare compozită. În plus, există procese precum îndreptarea prin răsucire, care sunt potrivite pentru scenarii specifice. Îndreptarea la rece este potrivită pentru cazurile cu cantități mici de îndoire, corectând în principal dreptatea arborelui la temperatura camerei prin presiune mecanică. Îndreptarea la cald folosește încălzirea localizată pentru a induce deformarea plastică controlată a metalului și este potrivită pentru arbori cu cantități mari de îndoire sau materiale cu duritate mare-. Îndreptarea compozitelor combină încălzirea și presiunea și este potrivită pentru aplicații cu cantități moderate de îndoire și cerințe de înaltă precizie.

Metoda de îndreptare la rece

Metoda de îndreptare la rece se referă la metoda de aplicare a forței externe mecanice pentru a îndrepta un arbore de pompă îndoit la temperatura camerei. Este potrivit în principal pentru condițiile de lucru în care lungimea arborelui este scurtă și cantitatea de îndoire este mică.

Îndreptare la cald

Îndreptarea la cald folosește principiul plasticității crescute și relaxării tensiunilor în materiale metalice în condiții de încălzire pentru a îndrepta arborii pompei îndoiți. Este potrivit în primul rând pentru arbori care sunt lungi, au un grad mare de îndoire sau sunt fabricați din materiale dure (duritate nu mai mică de 35 HRC), cum ar fi oțel carbon, oțel aliat și oțel inoxidabil.

Metoda de răsucire și îndreptare

Metoda de răsucire și îndreptare este o metodă de lucru la rece care utilizează impactul local pentru a extinde suprafața metalică pentru a obține îndreptarea. Este potrivit pentru situații cu diametru mare a arborelui și cantitate mică de îndoire și are anumite avantaje, în special în operațiunile de reparații de urgență-la fața locului.

Principiul tehnic:Suprafața concavă îndoită a arborelui este lovită cu un ciocan și o pensetă (de obicei, din oțel, cu un capăt de lucru curbat care se potrivește cu suprafața arborelui). Acest lucru face ca suprafața metalului să se întindă plastic sub impact, eliminând treptat îndoirea.

Puncte de operare:Așezați axul pe lemn de esență tare sau pe o placă pătrată de fier căptușită cu tablă, cu partea concavă în jos. Folosiți lemnul de esență tare ca suport la vârful celei mai îndoite suprafețe convexe și aplicați presiune în jos la ambele capete cu ajutorul clemelor. La o-treime din circumferința arborelui, începeți lovirea din punctul de cea mai mare îndoire (suprafața concavă cea mai joasă), extinzându-se treptat spre exterior. Densitatea izbitoare în zona centrală ar trebui să fie mai mare decât pe laterale. Cantitatea de îndreptare este de obicei proporțională cu numărul de lovituri. După fiecare rundă de lovire, măsurați schimbarea îndoirii cu un indicator cadran până când cerințele sunt îndeplinite. În cele din urmă, efectuați un tratament de revenire la temperatură joasă-la 300–400 de grade pentru a elimina întărirea prin muncă și stresul rezidual.

Precauții:Penseta trebuie să fie realizată dintr-un material cu o duritate mai mică decât axul pompei sau să aibă manșoane de cupru încrustate pe un material dur. Marginile pensetei trebuie să aibă colțuri rotunjite pentru a preveni deteriorarea suprafeței arborelui. Suportul trebuie să fie mai moale decât tija de răsucire, iar zona de contact cu arborele trebuie să fie suficient de mare.

Acceptarea calității și testarea ne-distructivă

După îndreptare, trebuie efectuată o inspecție completă a calității arborelui pompei pentru a se asigura că calitatea îndreptării îndeplinește cerințele operaționale. În primul rând, deformarea este verificată și măsurată folosind un cadran indicator la secțiunile cheie, cum ar fi suportul, centrul arborelui și capătul de cuplare, pentru a confirma că toți indicatorii îndeplinesc cerințele standard. În al doilea rând, se efectuează teste ne-distructive, utilizând testarea cu particule magnetice pe arborele pompei de material feromagnetic conform standardului JB/T 6912 pentru a verifica dacă există noi microfisuri sau defecte de suprafață după îndreptare. Dacă este necesar, se efectuează teste de duritate pentru a confirma că tratamentul termic (cum ar fi recoacerea la temperatură joasă-după încălzirea și îndreptarea localizată) a eliminat în mod adecvat stresul intern și că proprietățile materialului arborelui nu au suferit modificări dăunătoare. Numai după trecerea inspecției finale, arborele poate fi reasamblat și utilizat.

Îndreptarea arborelui pompei centrifuge este o operație de întreținere foarte tehnică și specializată. În practică, gradul și locația îndoirii ar trebui mai întâi determinate prin măsurare precisă. Ar trebui efectuată o evaluare completă a materialului arborelui, diametrului, lungimii, gradului de îndoire și stării de fisurare. Procesul tehnic ar trebui să urmeze „în primul rând testarea ne-distructivă, apoi îndreptarea și, în final, acceptarea”, iar metodele de îndreptare la rece sau la cald ar trebui selectate în mod corespunzător. Indiferent de metoda utilizată, parametrii de funcționare trebuie controlați cu strictețe și trebuie efectuate inspecții de calitate pentru a se asigura că arborele îndreptat al pompei își restabilește performanța inițială și garantează funcționarea sigură și stabilă-pe termen lung a pompei centrifuge.