Analyse af årsagerne og reparationsmetoderne til bøjning af centrifugalpumpens aksel

Centrifugalpumper er meget udbredt i petrokemiske industrier, el-, vandbehandlings- og mineafvandingsindustrier. Pumpeakslen, som den roterende kernekomponent i en centrifugalpumpe, er afgørende for at sikre stabil og effektiv drift. Imidlertid er pumpeaksler tilbøjelige til at blive bøjet og deformeret under service på grund af forskellige faktorer, hvilket fører til øget vibration, for tidligt slid på lejer og tætninger og endda alvorlige fejl som akselbrud. Derfor, når pumpeakslens bøjning overstiger det tilladte område, skal den rettes omgående.

Denne artikel introducerer kort hovedårsagerne til bøjning af centrifugalpumpens aksel, metoder til bøjningsdetektering og -evaluering og de tekniske principper og operationelle punkter for forskellige udretningsprocesser, hvilket giver en reference til vedligeholdelse af pumpeudstyr.

• Årsager til bøjning af centrifugalpumpens aksel

Årsagerne til bøjning af pumpeakslen er forskellige, hovedsageligt inklusive følgende:

Ukorrekte driftsforhold:

Når en centrifugalpumpe arbejder i en længere periode i et område, der afviger fra dets optimale effektivitetspunkt, oplever pumpehjulet ubalancerede radiale kræfter, hvilket forårsager periodisk akselafbøjning. Gentagne handlinger kan føre til plastisk bøjningsdeformation. Ydermere kan ukorrekte opstarts--op- og nedlukningsprocedurer (såsom utilstrækkelige intervaller mellem på hinanden følgende opstarter-- og nedlukninger for at muliggøre ensartet temperaturfordeling) nemt føre til ophobning af termisk spænding og forårsage plastikbøjning.

Problemer med installation og justering

Utilstrækkelig justeringsnøjagtighed af koblingen mellem drivenheden og pumpen kan generere yderligere bøjningsmomenter på akslen. Når der er vinkelforskydning af akslen, vil der forekomme bøjning, hvilket viser sig som høj-intensiv radial vibration. Langtids-forkert drift vil fremskynde akseltræthedsskader og kan endda fremkalde bøjning.

Ekstern påvirkning og overbelastning

Hvis pumpen støder på et pludseligt slag under drift (såsom et fremmedlegeme sætter sig fast i pumpehjulet), eller hvis pumpehjulets dynamiske balance forstyrres på grund af faste partikler i mediet, kan lejet blive udsat for et drejningsmoment, der overstiger designværdien, hvilket får det til at bøje.

Termisk stress og restspænding

Når høj-temperaturmediumpumper ofte startes og stoppes eller oplever drastiske ændringer i driftsbetingelserne, bliver den indre termiske spændingsfordeling af akslen ujævn. Resterende interne spændinger fra fremstillingsprocessen frigøres gradvist under service, hvilket også kan føre til gradvis bøjning og deformation af akslen.

• Metoder til at detektere pumpeakselbøjning

Før udretning skal pumpeakslens bøjningstilstand måles nøjagtigt. Runout er den centrale tekniske indikator til vurdering af graden af ​​akselbøjning.

Måleværktøjer og opsætning. Understøt begge ender af pumpeakslen på V-blokke for at sikre fri rotation. Opsæt måleur (eller mikrometerindikatorer) på nøglesteder, såsom akseltappen, midten af ​​akslen og koblingsenden, og sørg for, at proberne er vinkelrette på akseloverfladen.

Målemetode. Drej langsomt pumpeakslen en omdrejning, og notér de maksimale og minimale aflæsninger af måleuret. Forskellen mellem disse to aflæsninger er det radiale udløb af den sektion. Baseret på måleresultaterne kan placeringen, retningen og mængden af ​​bøjning ved punktet for maksimal bøjning bestemmes.

Tilladte tolerancestandarder. I henhold til industriens tekniske specifikationer såsom "Centrifugal Pump Overhaul" og API 610-standarden er de tekniske krav til udretning af pumpeaksel som følger: 1) Tapens tilspidsning og ellipticitet bør ikke overstige 1/2000 af akseldiameteren, og maksimum bør ikke overstige 0,05 mm; 2) Tappens overflade skal være fri for defekter som gruber og riller, og den maksimalt tilladte overfladeruhed Ra er 0,8 μm. Tappens rundhed og cylindricitetsfejl skal være mindre end 0,02 mm; 3) Centrifugaloliepumpens rethed bør ikke overstige 0,05 mm over hele dens længde; 4) I API 610-standarden bør den samlede udløb af lav-pumpeakslen ikke overstige 0,025 mm, og for høj-hastighedspumper bør den ikke overstige 0,02 mm. Når det målte udløb overstiger ovenstående tilladte værdier, kræves udretningsbehandling.

Derudover bør der, før udretning, ikke-destruktiv testning såsom magnetisk partikeltestning (i henhold til JB/T 6912-standarden) udføres på det område med den største bøjning for at bekræfte tilstedeværelsen af ​​overfladedefekter eller nær-overfladedefekter såsom revner. Hvis der er revner, bør de behandles før udretning kan udføres; ellers kan revnerne udvide sig yderligere under udretningsprocessen.

• Metoder til korrektion af pumpeakselbøjning

Baseret på materialeegenskaberne, diameteren, bøjningsgraden og driftskravene til pumpeakslen er opretningsmetoderne hovedsageligt opdelt i tre kategorier: koldretning, varmretning og kompositretning. Derudover er der processer som vridning, som er velegnede til specifikke scenarier. Koldretning er velegnet til tilfælde med små bøjningsmængder, hovedsagelig korrigering af akslens rethed ved stuetemperatur gennem mekanisk tryk. Varmudretning bruger lokal opvarmning til at inducere kontrolleret plastisk deformation i metallet og er velegnet til aksler med store bøjningsmængder eller materialer med høj-hårdhed. Kompositudretning kombinerer opvarmning og tryk og er velegnet til applikationer med moderate bøjningsmængder og høje præcisionskrav.

Kold glattemetode

Den kolde udretningsmetode refererer til metoden til at påføre mekanisk ekstern kraft for at rette en bøjet pumpeaksel ved stuetemperatur. Den er hovedsageligt velegnet til arbejdsforhold, hvor skaftlængden er kort, og bøjningsmængden er lille.

Varm opretning

Varmudretning udnytter princippet om øget plasticitet og spændingsafslapning i metalliske materialer under varmeforhold til at rette bøjede pumpeaksler. Den er primært velegnet til aksler, der er lange, har en stor bøjningsgrad eller er lavet af hårde materialer (hårdhed ikke mindre end 35 HRC) såsom kulstofstål, legeret stål og rustfrit stål.

Vridnings- og rettemetode

Vridnings- og udretningsmetode er en koldbearbejdningsmetode, der bruger lokal påvirkning til at forlænge metaloverfladen for at opnå opretning. Den er velegnet til situationer med stor akseldiameter og lille bøjningsmængde og har visse fordele, især i-nødreparationsoperationer på stedet.

Teknisk princip:Skaftets bøjede konkave overflade slås med en hammer og en pincet (normalt lavet af stål med en buet arbejdsende, der passer til skaftoverfladen). Dette får overflademetallet til at strække sig plastisk under stødet, hvilket gradvist eliminerer bøjningen.

Driftspunkter:Placer skaftet på hårdttræ eller en firkantet jernplade polstret med metalplade med den konkave side nedad. Brug hårdttræet som støtte i spidsen af ​​den mest bøjede konvekse overflade, og tryk nedad i begge ender med klemmer. Inden for en-tredjedel af skaftets omkreds, begynd at slå fra punktet med største bøjning (laveste konkave overflade), og ekspander gradvist udad. Den slående tæthed i det centrale område skal være større end på siderne. Udretningsmængden er normalt proportional med antallet af strejker. Efter hver slagrunde måles ændringen i bøjningen med en måleur, indtil kravene er opfyldt. Udfør endelig en lav-tempereringsbehandling ved 300-400 grader for at eliminere hærdning og resterende stress.

Forholdsregler:Pincetten skal være lavet af et materiale med en lavere hårdhed end pumpeakslen, eller have kobbermanchetter indlagt på et hårdt materiale. Pincettens kanter skal have afrundede hjørner for at forhindre skader på skaftets overflade. Støtten skal være blødere end vridningsstangen, og kontaktområdet med skaftet skal være stort nok.

Kvalitetsaccept og ikke-destruktiv test

Efter opretningen skal der udføres en omfattende kvalitetskontrol af pumpeakslen for at sikre, at udretningskvaliteten opfylder driftskravene. Først kontrolleres og måles udløbet ved hjælp af en måleur ved nøglesektioner såsom akseltappen, akselmidten og koblingsenden for at bekræfte, at alle indikatorer opfylder standardkravene. For det andet udføres ikke--destruktiv test ved hjælp af magnetisk partikeltestning på den ferromagnetiske materialepumpeaksel i henhold til JB/T 6912-standarden for at kontrollere for nye mikrorevner eller overfladefejl efter udretning. Hvis det er nødvendigt, udføres hårdhedstestning for at bekræfte, at varmebehandling (såsom lav-temperaturudglødning efter lokal opvarmning og udretning) har elimineret indre spænding tilstrækkeligt, og at akselmaterialets egenskaber ikke har undergået skadelige ændringer. Først efter at have bestået den endelige inspektion kan akslen genmonteres og bruges.

Retning af centrifugalpumpeakslen er en yderst teknisk og specialiseret vedligeholdelsesoperation. I praksis bør graden og placeringen af ​​bøjningen først bestemmes gennem præcis måling. Der bør udføres en omfattende vurdering af skaftets materiale, diameter, længde, bøjningsmængde og revnetilstand. Den tekniske proces bør følge "ikke-destruktiv test først, derefter opretning og til sidst accept", og enten kolde eller varme glattemetoder bør vælges passende. Uanset den anvendte metode skal driftsparametre kontrolleres strengt, og kvalitetsinspektioner skal udføres for at sikre, at den rettede pumpeaksel genopretter sin oprindelige ydeevne og garanterer den langsigtede sikre og stabile drift af centrifugalpumpen.