Ремонт узлов и агрегатов центробежного насоса

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования Республики Башкортостан

ГАОУ СПО Уфимский топливно-энергетический колледж

Ремонт узлов и агрегатов центробежного насоса

Разработал: Панюдин Д.С.

Проверил: Газизов В.Т.

Введение

Известно что нефть - это очень ценное сырье для нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности. Но для того, чтобы она из категории полезных ископаемых перешла в категорию сырья, нефть надо доставить на переработку. Потребность в транспортировке нефтепродуктов возникает после получения их на НПЗ.

Идея применения трубопроводов для транспортировки жидкостей родилась очень давно.

Еще в пятом тысячелетии до нашей эры китайцы подавали воду по бамбуковым трубам на рисовые поля.

5000 лет назад в древнеиндийском городе Мохенджо - Даро бытовые стоки из некоторых домов отводились по глиняным трубам.

В Древнем Египте добываемая из глубоких колодцев вода отводилась по деревянным, медным и свинцовым трубам.

В Древнем Риме свинцовые трубопроводы использовались для подачи питьевой воды и снабжения водой общественных бань. Самый крупный из них имел длину 91км.

В XI веке был сооружен водопровод из деревянных труб для подачи воды в Новгород из р. Волхов. Внутренний диаметр труб составлял 140мм, а наружный - 300мм.

Первый напорный водопровод на Руси был построен в Московской Кремле в 1631 - 1633гг.; по свинцовым трубам при помощи водоподъемной машины вода подавалась в различные службы.

В 1733 г. началось строительство разветвленного водопровода для снабжения Царского Села. Его длина составляла около 14 км. А в 1804 г. был пущен Мытищенский водопровод, оборудованный по последнему слову техники.

Первый в мире нефтепровод был построен в США в 1865г. В России первый нефтепровод диаметром 76 мм и длиной 9 км появился в 1878 г.; он служил для перекачки 1300 т нефти в сутки с Балканских нефтепромыслов на нефтеперерабатывающий завод в Черном городе (район Баку).

На сегодняшний день существует три основных вида транспорта нефти и нефтепродуктов:

- водный, железнодорожный и трубопроводный.

Одним из основных средств транспортировки нефтепродуктов крупным партиями из районов переработки в районы потребления или пункты перевалки на другие виды транспорта являются магистральные нефтепродуктопроводы.

Магистральные нефтепродуктопроводы в своем составе кроме собственно линейной части имеют головную и промежуточные перекачивающие станции, пункты путевого сброса и конечные пункты. Ряд очевидных преимуществ по сравнению с водным и железнодорожным:

Трубопроводный транспорт нефти и нефтепродуктов имеет:

трасса трубопровода короче трасс других видов транспорта; он может быть проложен практически в любой местности между любыми пунктами, находящимися на сколь угодно большом расстоянии друг от друга;

- трубопроводный транспорт в отличие от других видов транспорта - непрерывный, что обеспечивает ритмичную работу поставщиков и потребителей нефтегрузов, позволяет ограничить их запасы в начале и в конце трассы;

- потери нефти и нефтепродуктов при трубопроводном транспорте наименьшие по сравнению с потерями при других способах доставки;

- трубопроводный транспорт наиболее механизирован и автоматизирован.

В настоящее время все магистральные нефтепроводы России эксплуатируются акционерной компанией «Транснефть», которая является чисто транспортной компанией и объединяет 10 существующих российских предприятий трубопроводного транспорта нефти, владеющих нефтяными магистралями, эксплуатирующих и обслуживающие их. При движении от грузоотправителя до грузополучателя нефть проходит порой до шести таких предприятий.

В таких условиях АК «Транснефть» регулирует нефтяные потоки и взаимоотношения с клиентами. Компания имеет 51% акций каждого российского предприятия трубопроводного транспорта и, не вмешиваясь в их текущие хозяйственные дела, выполняет следующие основополагающие задачи. Во-первых, разрабатывает наиболее экономичные способы выполнения заданных требований клиентов.

Во-вторых, добивается наибольшей прибыли для предприятий трубопроводного транспорта. Кроме того, АК «Транснефть» занимается разработкой нормативных документов, общих для всех правил взаимоотношений, согласованием и утверждением этих правил в Минтопэнерго как органе государственного управления.

К настоящему времени в системе АК «Транснефть» находятся в эксплуатации мощные системы трубопроводов, по которым нефть различных месторождений поступает на отечественные нефтеперерабатывающие заводы и на экспорт.

30 августа 1993г. было учреждено Акционерное общество открытого типа АК «Транснефтепродукт». В состав компании вошли:

АО «Мостранснефтепродукт»;

АО «Нефтепродуктпроект»(г.Волгоград);

АО «Петербургтранснефтепродукт»;

АО «Подводспецтранснефтепродукт»;

АО «Рязаньтранснефтепродукт»;

АО «Сибтранснефтепродукт»;

АО «Средне - Волжский транснефтепродукт»;

АО «Уралтранснефтепродукт»; (Украина), «Челябинск», «Сокур», «Татарская» (Казахстан);

АО «Юго - Запад транснефтепродукт»;

АО «Северо - Кавказский транснефтепродукт»;

АО «Телекомнефтепродукт».

Основными видами деятельности компании являются: координация и управление транспортировкой нефтепродуктов потребителям, подключенным к нефтепродуктопроводам, включая поставку на экспорт; координация деятельности предприятий трубопроводного транспорта нефтепродуктов и связи для обеспечения наиболее экономичным путем транспортировки нефтепродуктов; формирование единой стратегии инвестиций с целью технического перевооружения и развития производственной и социальной инфраструктуры системы магистральных нефтепродуктопроводов России.

Для выполнения этих видов деятельности компания располагает сетью магистральных и распределительных нефтепродуктопроводов, общая протяжённость которых составляет 20,5 тыс. км. К системе нефтепродуктопроводов подключены Омский, четыре башкирских, три самарских, Нижнекамский, Нижегородский, Рязанский, Московский, Киришский, Мозырский и Полоцкий нефтеперерабатывающие заводы, 10 пунктов налива нефтепродуктов в железнодорожные цистерны, 267 нефтебаз, расположенных как на территории России, так и в странах ближнего зарубежья (Украина, Беларусь, Латвия, Казахстан). Транспортировка нефтепродуктов может осуществляться либо непосредственно по российским нефтепродуктопроводам на 10 нефтебаз Белоруси, 14 нефтебаз Украины, либо через наливные пункты «Никольское» (район Тамбова), «Брянск», «Гомель» (Беларусь), «Новгород» - Волынский (Украина), «Челябинск», «Сокур», «Татарская» (Казахстан) и др., через СП «ЛатРосТранс» (наливной пункт «Илуксте и Вентспилская нефтебаза), а также по ответвлениям «Травники - Кустанай» и «Петро-павловск - Кокчетав» от широтной магистрали «Омск - Уфа - Самара - Брянск».

Более 100 перекачивающих и наливных, оборудованных системами автоматики и телемеханики, резервуарными парками общей вместимостью 4,8 млн.мі, обеспечивает надежное перемещение нефтепродуктов по всей системе нефтепродуктопроводов и доставку их практически во все регионы России, а также за ее пределы в страны ближнего и дальнего зарубежья.

1. Система ППР основных насосных агрегатов

трубопровод нефтяной насос ремонт

Если пренебречь катастрофическими отказами, многие изделия выходят из строя вследствие износа. Срок службы изделий имеет нормальное распределение.

При разработки системы ППР оборудование вводит следующие определения и понятия: ремонтный цикл, межремонтный период, структура ремонтного цикла. Ремонтным (межремонтным циклом) называют время работы оборудования между двумя плановыми капитальными ремонтами (для оборудования в эксплуатации) или время работы от начала эксплуатации до первого планового капитального ремонта (для нового, вновь установленного оборудования).

Межремонтный период - время работы оборудования между двумя любыми очередными плановыми ремонтами.

Структурой ремонтного цикла именуют порядок чередования всех ремонтных и профилактических работ в ремонтном цикле (в период между двумя капитальными ремонтами).

Система ППР предусматривает разработку следующих основных показателей:

а) определение видов ремонтных работ и их содержание;

б) установление межремонтных периодов и структуры ремонтного цикла;

в) определение категории сложности ремонта;

г) расчет простоя оборудования в ремонте;

д) расчет норм расхода основных материалов на ремонтно-эксплуатационные нужды.

Плановые виды ремонтных работ системы ППР делится на текущий, средний и капитальный ремонт.

Текущий ремонт - это такой минимальный по объему вид планового ремонта, при котором замены или восстановление быстроизнашивающихся частей и деталей оборудования, устранением дефектов и регулированием механизмов обеспечивается нормальное эксплуатация агрегата до очередного планового ремонта.

Текущий ремонт производится силами эксплуатационного персонала. В процессе текущего ремонта выявляют необходимость предстоящего среднего или капитального ремонта. Результаты обследования заносятся в журнал осмотра.

Средний ремонт - такой вид планового ремонта, при котором путем капитального ремонта отдельных узлов. Замены и восстановления значительного числа изношенных деталей агрегату возвращают предусмотренными техническими условиями его основные параметры и характеристики. В объем среднего ремонта входят также все работы, предусмотренные текущем ремонтом.

Капитальный ремонт - наибольший по объему плановый ремонт, при котором оборудование для детального выяснения его состояния подвергают разборке в требуемом для этого объеме (в том числе и полной разборке) и проводят ремонт и замену всех деталей и узлов. Результатом капитального ремонта должно явиться восстановление первоначальных технических характеристик оборудования. Этот ремонт отличается от других наибольшей продолжительностью и наименьшей частотой.

Содержание работ по видам ремонта центробежных насосов магистральных нефте- и нефтепродуктопроводов можно распределить следующим образом.

Текущий ремонт. Вскрываем крышку насоса и проверяем состояния рабочих колес, защитных колец и их крепления состояния уплотнительных колец, состояния деталей разгрузки и защитных втулок вала. Если обнаруживаются дефекты, ротор разбирают, непригодные детали заменяют. Вскрывают и осматривают подшипники качения и скольжения, проверяют надежность крепления масло отражательных колец. Разбирают торцевое уплотнение, шлифуют и притирают кольца пар трения, при необходимости заменяют резиновые уплотнительные кольца, пружины и другие детали. Вскрывают и заменяют поврежденные элементы фильтров.

Вскрывают соединительные муфты, проверяют их состояния наличия и качества смазки.

После устранения всех дефектов производят сборку насоса с последующей центровкой насосного агрегата и опробованием насоса.

Средний ремонт включает все операции текущего ремонта с полной разборкой насоса. Кроме того, определяют степень коррозионного, эрозионного и механического износа деталей. Зачищают риски и забоины на деталях, заменяют все уплотнительные и защитные кольца и втулки. Очищают шпоночные канавки на валу и на рабочих колесах с подгонкой шпонок. Промывают маслопровод и холодильник. Заменяют все прокладки. Разбирают и проверяют качество деталей всех вентилей и задвижек. Производят обязательную статическую балансировку ротора. После устранения выявленных дефектов насос собирают, центрируют и испытывают под нагрузкой.

Капитальный ремонт включает полную разборку насоса на узлы и узлов на детали с заменой изношенных деталей или их восстановления до номинальных размеров с учетом допусков и посадок согласно рабочим чертежам или техническим условиям на капитальный ремонт.

Уточняют предварительно составленную дефектно-сметную документацию.

Обязательно восстанавливают вал с проточкой и шлифовкой его шеек или заменяют новым.

Перезаливают подшипники скольжения и заменяют подшипники качения. Заменяют рабочие колеса, защитные втулки и кольца, торцовые уплотнения. Ремонтируют или заменяют зубчатую муфту. Производят статическую и динамическую балансировку ротора. Промывают систему смазки и охлаждения насосного агрегата. Ремонтируют фундамент с заменой при необходимости анкерных болтов и рам. Ремонтируют оградительные и другие устройства по технике безопасности и пожарной безопасности.

Производят покраску внутренней и наружной необработанных поверхностей деталей насоса, арматуры и трубопроводов согласно техническим условиям.

После сборки насоса производят центровку насосного агрегата и испытание его под нагрузкой. После капитального ремонта должны быть полностью восстановлены заводские параметры насоса.

По опыту эксплуатации центробежных насосов магистральных трубопроводов срок их службы до капитального ремонта колеблется в пределах 34000-35000ч.

Аварийная остановка, если при этом требуется полная разборка насоса с заменой отдельных узлов и деталей, также относится к капитальному ремонту.

Во время капитального ремонта оборудование можно заменять полностью, если его восстановление невозможно, связано с неоправданно высокими затратами или оно морально устарело и не в состоянии обеспечить новые повышенные параметры эксплуатации установки. При капитальном ремонте оборудование часто модернизируют путем замены отдельных узлов. Модернизация способствует повышению технико-экономических показателей производства, поэтому ее следует всячески поощрять.

2. Возможные дефекты на узлах и агрегатах насоса

Большинство магистральных нефтепроводов, в том числе и перекачивающая станция ЛПДС «Андреевка» оснащена нефтяными насосами типа НМ (насосы магистральные), предназначенными для перекачки нефти и нефтепродуктов с температурой до 80є С, кинематической вязкостью не выше 3 смІ/с и содержанием механических примесей не более 0,06%.

При эксплуатации насосных агрегатов возможны неполадки, вызванные дефектами заводского характера, монтажа или нарушением инструкций по эксплуатации.

- соединительные муфты;

- радиально-упорные подшипники;

- подшипники скольжения;

- торцовые уплотнения валов;

- валы:

- рабочие колеса;

- корпус насоса.

Соединительные муфты

В насосных агрегатах перекачивающих станций магистральных нефте- и нефтепродуктопроводов для соединения валов насоса и электродвигателя чаще используют зубчатые и реже пальцевые муфты. Зубчатые муфты относят к типу компенсирующих. Муфты могут иметь различные зубчатые втулки в зависимости от выполнения концов соединяемых валов. Зубья втулок и обойм имеют обычный эвольвентный профиль. Для компенсации наибольших угловых смещений валов зубчатые венцы втулок обрабатываются по сфере. Полость собранной муфты заполняют маслом. Передача вращения в зубчатых муфтах происходит через зубчатое зацепление.

Наибольшему износу в этих муфтах подвергаются зубья. На них появляются заусенцы и вмятины, которые устраняют запиловкой с проверкой зубьев по шаблону.

После восстановления поверхности зубьев при помощи щупа проверяют качество сопряжения их в полумуфтах. Сопряжение считается нормальным, если щуп толщиной 0,03 мм не проходит между проверяемой парой зубьев. Проверяют торцовое и радиальное биение муфты. Оно должно находиться в пределах 0,02 - 0,03 мм в жестких полумуфтах и не более 0,06 мм в упругих.

При обнаружении биений, превышающих допустимую величину, и повреждений цилиндрической и торцовых поверхностей деталей муфты их протачивают на токарном станке относительно посадочного отверстия до устранения дефектов. Посадочные места ступиц муфт восстанавливают либо наплавкой их электросваркой, затем расточкой до нужных размеров, либо расточкой отверстий на 18 - 22 мм по диаметру с последующей запрессовкой втулки, внутренний диаметр которой растачивают до необходимых размеров. Втулку запрессовывают горячей посадкой по второму классу точности. После окончательной обработки внутреннего отверстия проверяют биение муфты. Сильно изношенные муфты заменяют.

При разработке шпоночной канавки в каждой полумуфте следует прострогать эту канавку до размеров, устраняющих выработку (если она не превышает 20% номинальной ширины канавки), изготавливают новую шпонку, подгоняют ее по гнезду вала и шпоночной канавке полумуфты.

Боковые грани шпонки должны плотно входить в паз и канавку. Зазор между верхней стенкой ее в полумуфте и верхней гранью шпонки должен быть 0,2 - 0,3 мм.

Пальцевые муфты относятся к типу упруго демпфирующих, поскольку за счет применения упругих деталей, изготавливаемых обычно из резины, допускают смещение одного вала относительно другого и обеспечивают смягчение толчков, демпфирование крутильных колебаний, некоторую компенсацию монтажных неточностей и биений соединяемых валов.

Наиболее быстро изнашивающимися деталями пальцевых муфт являются соединительные пальцы. Поэтому их подвергают тщательной ревизии. Металлический конец каждого пальца должен плотно (без зазора) входить в отверстие одной полумуфты, а противоположный конец своими эластичными элементами (с зазором 0,5 - 1 мм на диаметр) - в отверстие другой полумуфты. Не допускается зазор между эластичными элементами и пальцами.

Эластичные шайбы подлежат замене при выработке более чем 2 мм по диаметру. При установке новых эластичных шайб на палец наружную поверхность эластичных элементов обтачивают на токарном станке до необходимого диаметра, предварительно стянув эластичные элементы на пальце гайкой через шайбу.

При обнаружении дефектов на полумуфтах их подвергают такому же ремонту, что и полумуфты зубчатой муфты.

Радиально-упорные подшипники

Наиболее характерными видами износа подшипников качения являются усталостное разрушение поверхностей беговых дорожек и шаров, поломка обойм и коррозия.

Причинами выхода из строя радиально-упорных подшипников могут быть: работа подшипника без смазки, неправильная их установка, попадание в подшипники инородных тел при загрязненной смазке. Существенное влияние на срок службы подшипников оказывают перегрузки при значительном износе уплотнительных колец в проточной части насоса, вызывающем осевой сдвиг ротора.

Следовательно, износ подшипников качения зависит в основном от характера сборки и условий эксплуатации.

При ремонте насоса подшипники тщательно промывают, затем осматривают и проводят контрольный обмер радиальных и торцовых люфтов.

При наличии дефектов или износа подшипники заменяют новыми.

Подшипники скольжения

Дефекты, вызывающие необходимость ремонта подшипников скольжения, следующие: подплавление или выкрашивание баббитовой заливки или образование на вкладыше наплыва баббита; износ подшипников с увеличением зазоров между поверхностями трения подшипника скольжения и вала; нарушение чистоты их поверхностей.

Причиной подплавления баббитовой заливки может быть отсутствие или прекращение поступления масла, недостаточное его охлаждение. Износ подшипников вызывают попадание механических примесей, плохая заливка вкладышей, неудовлетворительное состояние шеек вала (шероховатость), плохая подгонка вкладышей к шейке вала. Вибрация насоса приводит к образованию трещин на баббитовой заливке, наклепа, отслоения и выкрашивания.

При небольших дефектах возможна заплавка раковин и выкрошившихся участков баббитовой заливки, а также наплавка поясков для Уменьшения боковых зазоров. Эти работы выполняют в тех случаях, когда заливка не отстает от корпуса или дефекты в ней на всю глубину. После заливки дефектов неровности подшабривают.

При выкрашивании баббита, подплавления на значительной поверхности или отставании перезаливка вкладышей является обязательной. Для заливки вкладышей применяют баббиты В-83, БН, БТ и Б-16.

Вкладыши, подлежащие ремонту, тщательно промывают в керосине и очищают. Изношенный слой баббита удаляют пламенем паяльной лампы или газовых горелок, нагревая вкладыши с тыльной стороны. Для удаления старого слоя баббита вкладыши можно помещать также в электропечи или погружать в тигель с расплавленным для новой заливки баббитом. Расплавленный баббит используют повторно.

Поверхность под заливку очищают металлической щеткой от полуды и обезжиривают в горячем 10% - ном растворе едкого натра, затем промывают горячей водой и сушат. Чтобы баббит лучше сцеплялся с поверхностью вкладыша, последнюю подвергают лужению. Перед лужением поверхность травят 50%-ной соляной кислотой и промывают. После этого поверхность покрывают насыщенным раствором хлористого цинка и концентрированной соляной кислоте. В некоторых случаях вместо лужения поверхности вкладышей покрывают чистым свинцом (поверхности вкладышей из серого чугуна покрывают медью). Обе половинки луженых вкладышей стягивают хомутом. Чтобы вкладыши при заливке не соединялись друг с другом, в местах их сопряжения помещают асбестовые прокладки. При ручной заливке смонтированную форму плотно устанавливают на поддоне, в который собирают вытекающий баббит. Внутри формы по ее оси располагают сердечник из слегка конусной трубы или сухого плотного дерева.

Наружный диаметр сердечника определяет внутренний диаметр заливки без учета усадки баббита при его остывании.

Перед заливкой форму нагревают до 200 - 250єС. Расплавленный в тигле баббит заливают в форму подогретым черпаком. Струя баббита должна быть непрерывной и иметь возможно большее сечение, чтобы не остыть.

Плавка баббита - ответственная операция. Расплавленный баббит не должен окисляться. Для этого его поверхность покрывают слоем сухого древесного угля толщиной 20 - 30 мм, а в процессе плавки периодически рафинируют NH4CI, перемешивая ложкой.

После полного затвердения баббита форму разбирают и сердечник выколачивают легкими ударами. Затем вкладыши пригоняют друг к другу, укрепляют их и обрабатывают на токарном станке для достижения необходимого размера. К валу вкладыши пригоняют шабровкой. Подшипники скольжения. Дефекты, вызывающие необходимость ремонта подшипников скольжения, следующие: подплавление или выкрашивание баббитовой заливки или образование на вкладыше наплава баббита; износ подшипников с увеличением зазоров между поверхностями трения подшипника скольжения и вала; нарушение чистоты их поверхностей.

Причиной подплавления баббитовой заливки может быть отсутствие или прекращение поступления масла, недостаточное его охлаждение. Износ подшипников вызывают попадания механических примесей, плохая заливка вкладышей, неудовлетворительное состояние шеек вала (шероховатость), плохая подгонка вкладышей к шейке вала. Вибрация насоса приводит к образованию трещин на баббитовой заливке, наклепа, отслоения и выкрашивания.

При небольших дефектах возможны заплавка раковин и выкрошившихся участков баббитовой заливки, а также наплавка поясков для уменьшения боковых зазоров. Эти работы выполняют в тех случаях, когда заливка не отстает от корпуса или дефекты в ней не на всю глубину. После заливки дефектов неровности подшабривают.

При выкрашивании баббита, подплавлении на значительной или отставании перезаливка вкладышей является обязательной. Для заливки применяют баббиты В-83, БН, БТ и Б-16.

Вкладыши, подлежащие ремонту, тщательно промывают в керосине и очищают. Изношенный слой баббита удаляют пламенем паяльной лампы или газовых горелок, нагревая вкладыш с тыльной стороны. Для удаления старого слоя баббита вкладыши можно помещать также в электропечи или погружать в тигель с расплавленным для новой заливки баббитом. Расплавленный баббит используют повторно.

Поверхность под заливку очищают металлической щеткой от полуды и обезжиривают в горячем 10%-ном растворе едкого натра, затем промывают горячей водой и сушат. Чтобы баббит лучше сцеплялся с поверхностью вкладыша, последнюю подвергают лужению. Перед лужением поверхность травят 50%-ной соляной кислотой и промывают. После этого поверхность покрывают насыщенным раствором хлористого цинка в концентрированной соляной кислоте. В некоторых случаях вместо лужения поверхности вкладышей покрывают чистым свинцом (поверхности вкладышей из серого чугуна покрывают медью). Обе половинки луженых вкладышей стягивают хомутом. Чтобы вкладыши при заливке не соединялись друг с другом, в местах их сопряжения помещают асбестовые прокладки.

При ручной заливки смонтированную форму плотно устанавливают на поддоне, в который собирают вытекающий баббит. Внутри формы по ее оси располагают сердечник из слегка конусной трубы или сухого плотного дерева. Наружный диаметр сердечника определяет внутренний диаметр заливки без учета усадки баббита при его остывании.

Перед заливкой форму нагревают до 200-2500С. Расплавленный в тигле баббит заливают в форму подогретым черпаком. Струя баббита должна быть непрерывной и иметь, возможно большее сечение, чтобы не остыть.

Плавка баббита - ответственная операция. Расплавленный баббит не должен окислятся. Для этого его поверхность покрывают слоем сухого древесного угля толщиной 20-30мм, а в процессе плавки периодически рафинируют NH4CI,.перемешивая ложкой.

После полного затвердения баббита форму разбирают и сердечник выколачивают легкими ударами. Затем вкладыши пригоняют друг к другу, укрепляют их и обрабатывают на токарном станке для достижения необходимого размера. К валу вкладыш пригоняют шабровкой.

Чтобы получить более плотный слой баббита, применяют специальное приспособление. Подготовленную и подогретую форму устанавливают на станок и вращают, заливая расплавленный баббит. Число оборотов станка рекомендуется выбирать в зависимости от внутреннего диаметра вкладыша.

Валы.

Основными дефектами валов центробежных насосов являются прогиб, износ шеек, шпоночных канавок и резьб. Аварии с валами насосов при перекачке нефти и нефтепродуктов приводят к серьезным последствиям, поэтому к выбору материалов, технологии изготовления и ремонту валов необходимо подходить очень серьезно.

Искривление валов обычно происходит в результате выхода из строя подшипников или задевания частей ротора за неподвижные детали насоса.

Задевание ротора возможно при износе подшипников скольжения или неправильной радиальной и осевой центровке его в корпус, в результате чего зазор между вращающимися деталями ротора и не вращающимися деталями корпуса распределяются неправильно. При выявлении указанных неисправностей необходимо произвести перецентровку ротора с доведением зазоров до нормальных размеров.

Шейки вала изнашиваются в основном в результате попадания механических примесей в узел подшипника, а также при некачественной или недостаточной смазке. Шейка вала вырабатывается неравномерно, при этом теряется чистота поверхности.

Резьбы и шпоночные канавки изнашиваются в результате многократной разборки и сборки от механического воздействия.

Способ и технология ремонта вала в каждом конкретном случае зависят от характера и размеров дефекта, а также технической оснащенности ремонтной базы. Погнутые валы выправляют механически в холодном состоянии или при нагревании. Первый способ прост и позволяет добиться достаточной точности, однако при этом на отдельных участках вала возникают перенапряжения, вследствие чего заметно снижается его усталостная прочность. Правку производят с помощью пресса или домкрата.

Для термической правки вал устанавливают в центрах токарного станка выпуклостью вверх. Участок вала, имеющий наибольший изгиб, закрывают асбестовым листом, который имеет окно для нагрева дефектного участка. Нагрев с применением горелок ведут интенсивно до температуры 500-5500С (нагретый участок должен принять едва заметный темно-красный оттенок). Нагретое место вала закрывают асбестом во избежания закалки. Если после этого вал не выпрямился, его повторно разогревают.

По окончании правки вала его нужно отжечь для ликвидации остаточных напряжений. Отжиг производят горелками, равномерно прогревая вал по всей длине. При этом он должен вращаться с частотой 15-20 об/мин. После прекращения прогрева вал необходимом вращать до полного его остывания.

Вал разрешается использовать, если его биение не более 0,015мм. Изношенные шейки вала протачивают на токарном станке с последующей шлифовкой переносной шлифовальной головки, укрепленной на суппорте токарного станка, либо просто шлифую, когда повреждение шейки вала не значительны и слой металла, подлежащий снятию, не превышает 0,4мм. Такой метод ремонта можно применят до тех пор, пока ремонтный размер диаметра шейки вала не уменьшится больше чем 5% от номинального диаметра шейки.

Сильный износ шеек вала или необходимость восстановления их до номинальных размеров требует применение методов нанесения металлов на изношенную поверхность, что может быть выполнено наплавкой или металлизацией.

Поверхность вала предварительно обрабатывают на токарном станке, снимая стружку на такую глубину, чтобы вся наплавляемая поверхность оказалась обработанной. Это позволяет обеспечить хорошие условия для наплавки и выдержать одинаковую толщину наплавляемого слоя. Наплавку можно производить вручную, однако при использовании машины достигается большая равномерность и высокое качество наплавленного слоя.

Валики наплавляемого металла могут быть направлены вдоль оси вала или по спирали. При спиральной наплавки коробление вала сводится до минимума. При спиральной наплавки наплавляемый вал медленно вращают в центрах токарного станка, на суппорте которого установлено автоматическая сварочная головка. Наплавку производят под слое флюса.

Процесс металлизации состоит в расплавления напыляемого материала распылении его струей сжатого воздуха или газа и осаждении на поверхности изделий путем удара и деформации частиц. В зависимости от применяемого источника тепла различают газовую, электродуговую высокочастотную, тигельную и плазменную металлизацию. Напыляемый материал можно применять в виде проволоки, ленты или порошка. Наибольшего распространения получили электродуговые и газовые металлизаторы проволочного типа.

Металлизация не вызывает деформацию восстанавливаемой детали. Для получения хорошего сцепления наносимого слоя металла важно правильно провести подготовку. Она заключается в очистки поверхности вала от грязи, масла, окислов и создании шероховатой поверхности.

После нанесения любым способом металла на изношенные поверхности шейки вала их протачивают и шлифуют, восстанавливая диаметр до номинального с учетом допусков согласно техническим требованиям.

В случае забоин на резьбе вал устанавливают в центрах токарного станка и резьбу восстанавливают резцом. При значительных повреждениях резьбы участок вала с резьбой протачивают до ее основании наплавляют до соответствующих размеров. Затем производят механическую обработку наплавленного участка и нарезание резьбы.

Изношенные шпоночные пазы на валах восстанавливают несколькими способами. Если шпоночное соединение не должно фиксировать положение детали относительно вала, оставляют изношенный шпоночный паз, зачистив предварительно острые кромки его, и под некоторым углом к старому пазу размечают, затем фрезеруют новый паз по первоначальным размерам.

Если же шпоночное соединение строго фиксированное, необходимо восстановить изношенный паз. Обычно это осуществляют электродуговой наплавкой смятых кромок либо заваркой шпоночного паза полностью. На месте наплавки размечают и фрезеруют новый паз.

Выполнение наплавки требует предварительной подготовки наплавляемых поверхностей. Они должны быть очищены от коррозии и обезжирены. Материал электрода подбирают в соответствии с качеством основного металла.

Наплавленный материал имеет повышенную твердость, что значительно осложняет обработку. Поэтому иногда прибегают к расширению изношенного паза, увеличивая его размеры по обе стороны от продольной оси. Наибольшее расширение паза не должно превышать 15% первоначальной ширены. По размеру нового паза изготовляют шпонку, а на ответной детали расширяют канавку под новую шпонку или шпонку делают ступенчатой.

При серьезных дефектах вала - трещины в теле вала, невозможность исправление прогиба указанным выше способом, неоднократное восстановление шеек и резьб, а также шпоночных пазов - его заменяют новым.

Соединительные муфты.

В насосных агрегатах перекачивающих станций магистральных нефтепродуктопроводов для соединения валов насоса и электродвигателя чаще используют зубчатые и реже пальцевые муфты. Зубчатые муфты относят к типу компенсирующих.

Муфты могут иметь различные зубчатые втулки в зависимости от выполнения концов соединяемых валов. Зубья втулок и обойм имеют обычный эвольвентный профиль. Для компенсации наибольших угловых смещений валов зубчатые венцы втулок обрабатывают по сфере. Полость собранной муфты заполняют маслом. Передача вращения в зубчатых муфтах происходит через зубчатое зацепление.

Наибольшему износу в этих муфтах подвергаются зубья. На них появляются заусенцы и вмятины, которые устраняют запиловкой с проверкой зубьев по шаблону.

После восстановления поверхности зубьев при помощи щупа проверяют качество сопряжения их в полумуфтах. Сопряжение считается нормальным, если щуп толщиной 0,03 мм не проходит между проверяемой парой зубьев. Проверяют торцовое и радиальное биение муфты. Оно должно находится в пределах 0,02-0,03 мм в жестких полумуфтах и не более 0,06 мм в упругих. При обнаружении биений, превышающих допустимую величину, и повреждений цилиндрической и торцовых поверхностей деталей муфты их протачивают на станке относительно посадочного отверстия до устранения дефектов. Посадочные места ступиц муфт восстанавливают либо наплавкой их электросваркой, затем расточкой до нужных размеров, либо расточкой отверстий на 18-22 мм по диаметру с последующей запрессовкой втулки, внутренний диаметр которой растачивают до необходимых размеров. Втулку запрессовывают горячей посадкой по второму классу точности. После окончательной обработки внутреннего отверстия проверяют биение муфты.

Сильно изношенные муфты заменяют. При разработке шпоночной канавки в каждой полумуфте следует прострогать эту канавку до размеров, устраняющих выработку (если она не превышает 20% номинальной ширины канавки), изготавливают новую шпонку, подгоняют ее по гнезду вала и шпоночной канавке полумуфты. Боковые грани шпонки должны плотно входить в паз и канавку. Зазор между верхней стенкой ее в полумуфте и верхней гранью шпонки должен быть 0,2-0,3 мм.

Радиально-упорные подшипники. Наиболее характерными видами износа подшипников качения являются усталостное разрушение поверхностей беговых дорожек и шаров, поломка обойм и коррозия.

Причинами выхода из строя радиально-упорных подшипников могут быть: работа подшипника без смазки, неправильная их установка, попадание в подшипники инородных тел при загрязненной смазке. Существенное влияние на срок службы подшипников оказывают перегрузки при значительном износе уплотнительных колец в проточной части насоса, вызывающем осевой сдвиг ротора.

Следовательно, износ подшипников качения зависит в основном от характера сборки и условий эксплуатации.

При ремонте насоса подшипники тщательно промывают, затем осматривают и проводят контрольный обмер радиальных и торцовых люфтов.

При наличии дефектов или износа подшипники заменяют новыми.

Рабочие колеса.

Рабочие колеса выходят из строя по причине эрозийного, коррозийного и механического износа, а также при попадании в насос посторонних тел.

Механический износ происходит в результате неправильной сборки насоса или разрушения радиально-упорных подшипников, приводящих к трению рабочего колеса о неподвижные детали корпуса.

При сильном износе, приводящем к нарушению рабочих параметров насоса, рабочие колеса заменяют новыми. При местных дефектах возможна наплавка металла с последующей обработкой колес на токарном станке. После ремонта обязательна балансировка рабочего колеса.

Недостаточные зазоры в проточной части насоса или смещение ротора в радиальном направлении в случае износа подшипников скольжения приводит к износу уплотнительных и защитных колец рабочего колеса. Возможен также износ его дисков вблизи этих колец. Ремонт таких колец заключается в замене защитных колец или проточке уплотнительных поверхностей. Изношенные уплотнительные кольца заменяют новыми.

Корпус насоса.

Наиболее вероятными дефектами корпуса центробежного насоса являются коррозийный износ отдельных мест внутренней полости, дефекты отливки, обнаруженные в процессе эксплуатации насоса (свищи), износ посадочных мест, забоины и риски плоскости разъема, местные трещины.

Коррозийный износ отдельных мест корпуса устраняют при помощи наплавки металла. При подготовке дефектных мест под сварку зачищают их от нефти и следов коррозии при помощи пневматических зубил и шлифовальных машинок с абразивным кругом. Стенки подготовленного под сварку корпуса должны быть скошены под угол.

Для сварки стальных корпусов подбирают электроды, соответствующие основному металлу корпуса. При наплавке рекомендуется ускоренное охлаждение корпуса.

Корпус из чугуна заваривают комбинированными медно-стальными электродами или специальными электродами для чугуна.

Дефекты отливки корпуса исправляют также методом наплавки или постановкой резьбовых ввертышей, концы которых следует заварить.

Появившиеся в корпусе трещины устраняют путем тщательной разделки кромки трещины и заварки дефектного участка. При этом необходимо установить действительные границы трещины, а на концах ее просверлить отверстия диаметром 6-8 мм под резьбовые ввертыши. Границы трещины определяют, обильно смачивая поврежденный участок керосином, в который можно добавить графит. Через 10 мин. поверхность насухо протирают и покрывают слоем мела, разведенного в бензине. Бензин быстро испаряется и на покрытой мелом поверхности просочившийся керосин четко укажет контуры трещины.

Риски, забоины и вмятины на плоскостях разъема корпусов устраняют зачисткой шабером. При значительном износе и неровностях корпус следует демонтировать и плоскости разъема профрезеровать или проточить. Обработанные поверхности разъема необходимо пришабрить и убедиться в плотном прилегании крышки к корпусу насоса на краску. Шабровка считается удовлетворительной при наличии не менее 8-10 пятен на площади 25 х 25 мм.

Износ посадочных мест корпуса под уплотнения устраняют также сваркой и расточкой этих мест. Расточку выполняют до номинальных размеров на расточном станке. Возможна также расточка изношенных мест и запрессовка втулок с последующей их расточкой до номинальных размеров у насосов с вертикальной плоскостью разъема.

Сборка ротора. Перед сборкой все детали ротора промывают керосином и тщательно осматривают. Удаляют забоины на деталях, заусенцы, риски. Сопрягаемые поверхности смазывают тонким слоем масла. Детали ротора надевают на вал в последовательности согласно чертежу. Следует обращать внимание на правильность установки рабочего колеса на вал. У правильно установленного рабочего колеса лопатки отогнуты назад по направлению вращения ротора. У многоступенчатых насосов спирального типа рабочие колеса правого вращения надеваются на вал со стороны положения муфты, а рабочие колеса левого вращения - со стороны радиально-упорных подшипников. У правильно собранного ротора наклон лопаток всех колес направлен в одну сторону, т.е. лопатки отогнуты назад по ходу вращения ротора.

На вал устанавливают упорные и защитные втулки. Основное требование, предъявляемое к защитным и упорным втулкам,- строгое соблюдение параллельности торцов и их перпендикулярности относительно оси вращения (допустимое торцовое биение не более 0,03 мм). Все детали на валу стягиваются гайками. Защитные кольца рабочих колес стопорят винтами, а винты надежно фиксируют от самоотвинчивания.

Ремонт ротора завершается его сборкой и балансировкой.

Вследствие неточности изготовления, отклонения от правильной формы, наличия раковин вращающиеся детали могут оказаться неуравновешенными. Неуравновешенность приводит к появлению инерционных сил, перегружающих опоры и вызывающих вибрацию насоса. Вибрация же вызывает нарушение центровки насосного агрегата и преждевременный выход его из строя.

Различают статическую и динамическую балансировку ротора и его деталей. При статической балансировке устраняют неуравновешенность, появившуюся вследствие смещения центра тяжести системы, опытным путем определяя наиболее легкую и тяжелую части детали или ротора, при этом деталь или ротор не приводят во вращение. Облегчая тяжелую или утяжеляя легкую части детали или ротора, достигают необходимого уравновешивания.

Статическую балансировку производят на горизонтальных параллелях - ножах или на дисках. Изготовленные с высокой точностью стальные закаленные ножи с трапециевидным сечением устанавливают так, чтобы их рабочие поверхности находились строго в одной горизонтальной плоскости. Ширина рабочих поверхностей ножей обычно колеблется от 5 до 8 мм в зависимости от массы балансируемого ротора. Диаметр дисков (роликов) балансируемого приспособления в 6-8 раз превышает диаметр вала балансируемого ротора (детали). Ролики устанавливают так, чтобы ось вращения балансируемого ротора была строго горизонтальна.

Установленные на балансировочное приспособление детали или ротор выводят из равновесия, перекатывая их по ножам или дискам на разные углы. Если ротор неуравновешен, он будет стремиться вернуться в прежнее положение, при котором центр тяжести всегда будет находиться ниже оси вращения.

Если деталь или ротор, находящиеся на параллелях, останавливаются в любом положении, на которое их поворачивают, то они полностью уравновешены.

Собранный из предварительно отбалансированных деталей ротор устанавливают в центрах токарного станка и подвергают проверке на биение. Биение устраняют проточкой. Максимальное допустимое биение собранного ротора по рабочим колесам должно быть не более 0,2 мм. Допустимое биение защитных втулок вала составляет 0,03-0,04 мм, биение под уплотнительные кольца между рабочими колесами - 0,05-0,06 мм. После этого ротор подвергают контрольной статической балансировке.

Динамическую балансировку в условиях перекачивающих станций не производят, ее осуществляют в специализированных ремонтных мастерских. Балансировку проводят на специальных балансировочных станках (М-48 для деталей массой до 80 кг; М-40 для деталей массой до 450 кг.)

Во всех балансировочных машинах измеряют колебания опор быстровращающегося ротора. По амплитуде и фазе колебаний определяют значение и положение уравновешивающих грузов. Уравновешивающие корректирующие грузы располагают в двух плоскостях, выбранных с учетом конструктивных особенностей ротора. Пара центробежных сил от корректирующих грузов должна уравновесить пару сил динамической несбалансированности ротора. Если ротор сбалансирован, колебание ротора и опор балансировочной машины не отмечается.

Ремонт торцового уплотнения.

Торцовые выходят из строя по причине износа пар трения и резиновых уплотнительных колец, а также по причине поломки пружин.

Торцовое уплотнение разбирают, детали уплотнения промывают в керосине и осматривают. Выявленные дефекты устраняют.

Пары трения притирают, если износ их незначительный. При выработке контакта с глубокими неровностями, а также при износе посадочных мест и канавок под резиновое уплотнительное кольцо уплотнения заменяют. Резиновые уплотнительные кольца заменяют новыми, у которых поверхность должна быть глянцевой, без видимых невооруженным глазом включений, пузырей, трещин, царапин. Облой по плоскости разъема должен быть удален без повреждения тела кольца.

2.1 Балансировка вала. Их виды

Одно из условий нормальной работы агрегатов - хорошая центровка валов привода и приводимой машины. Центровка, выполненная нетщательно, из-за повышения вибрации ухудшается, что вызывает преждевременное изнашивание оборудования.

Центровка - это устранение смещений и перекосов осей сопрягаемых валов. Оси этих валов должны являться продолжением одна другой. На рис. (1) показаны виды расцентровки валов агрегатов.



Рисунок 1 Виды расцентровки валов насосов

Продольное смещение валов - самый простой случай расцентровки при параллельных осях агрегата. В данном случае необходимо, не меняя высотного положения центрируемого оборудования, сместить его к базовому оборудованию.

При поперечном смещении валы агрегатов могут быть смещены в вертикальной и горизонтальной плоскости.

Рисунок 2 Поперечное смещение валов агрегатов

В этом случае:

а1 + r1 + е = а2 + r2, (4)

Откуда

е = а2 - а1 + (r2 + r1); (5)

при r1 = r2

е = а2 - а1, (6)

где а1 и а2 -- расстояния от базовой поверхности до валов; r1 и r2 -- радиусы валов; е -- эксцентриситет осей валов.

При угловом и поперечно-угловом смещении осей валов необходимо устранить их перекос и смещение. Применяют способы центровки по полумуфтам при помощи радиалыю-осевых стрелок и при помощи двух радиальных стрелок. Радиально-осевые стрелки укрепляют на центрируемых полумуфтах или шейках валов при их фиксированном взаиморасположении, а на стрелках размещают индикаторы.

Рисунок 3 К расчету перемещений подшипников вала при центровке по радиально-осевым стрелкам

Рисунок 4 Центровка валов при помощи индикаторов: 1 - индикатор; 2, 5 - крепление держателя; 3, 4 - держатель индикатора; 6 - крепление индикатора; 7, 9 - стойки хомутов; 8 - планка для проверки радиального смещения валов.

Установив валы в исходное положение, снимают показания индикаторов (радиальный зазор а1, … а4 и осевой b1, … b4 -- (рис. 5). Затем оба вала поворачивают на 90, 180 и 270° и замеряют каждый раз радиальный и осевой зазоры. Результаты замеров заносят на специальную диаграмму. При центровке необходимо, чтобы осевые и радиальные смещения во всех четырех положениях соответственно были равны между собой:

а1 = а2 = а3 = а4 и b1 = b2 = b3 = b4.

Осевое и угловое смещение устраняют перемещением одной из машин в горизонтальной и вертикальной плоскостях, приняв вторую за базу. При монтаже центробежных насосов с приводом от электродвигателей за нее принимают насос.



Рисунок 5 Круговая диаграмма, применяемая при центровке по стрелкам

Размещено на Allbest.ru

...