發(fā)布日期:2023-03-31
漫談如何改進(jìn)離心泵以實(shí)現(xiàn)更好的運(yùn)行和可靠性+ 查看更多
漫談如何改進(jìn)離心泵以實(shí)現(xiàn)更好的運(yùn)行和可靠性
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發(fā)布日期:2023-03-20 14:07
離心泵由濕端和機(jī)械端(或稱為動(dòng)力端)兩部分構(gòu)成。其中,濕端主要包括葉輪和泵殼體;機(jī)械端包括泵軸、軸套、密封部件和軸承部件。另外,還需要維持密封部件和軸承部件正常運(yùn)行的密封系統(tǒng)和軸承潤(rùn)滑系統(tǒng)。
關(guān)于潤(rùn)滑系統(tǒng)需要改進(jìn)的反饋意見比較多。許多故障和問題可以追溯到潤(rùn)滑系統(tǒng)、潤(rùn)滑油、潤(rùn)滑脂進(jìn)給或軸承。可以考慮改進(jìn)潤(rùn)滑系統(tǒng)的建議,例如使用現(xiàn)代更好的潤(rùn)滑方法或高性能潤(rùn)滑油。
泵的部件及部分零件應(yīng)經(jīng)常重新設(shè)計(jì),以達(dá)到通過限制撓度、疲勞、振動(dòng)、螺栓滑動(dòng)、腐蝕等規(guī)定的可用性極限。來(lái)自實(shí)際運(yùn)行現(xiàn)場(chǎng)的反饋對(duì)于此類評(píng)估、改進(jìn)和重新設(shè)計(jì)非常重要。疲勞、裂紋發(fā)展和斷裂通常是泵故障的根本原因。疲勞裂紋通常發(fā)生在高應(yīng)力集中點(diǎn)。這些點(diǎn)可能由孔、螺栓連接、焊縫、材料缺陷以及零件和構(gòu)件幾何形狀的局部和一般變化引起或與之相關(guān)。如果繼續(xù)加載(循環(huán)/動(dòng)態(tài)/重復(fù)加載),裂紋通常會(huì)擴(kuò)展。應(yīng)避免構(gòu)件或部件形狀的突然變化,特別是在拉伸應(yīng)力或局部二次彎曲區(qū)域。
一種建議是,在循環(huán)或動(dòng)態(tài)載荷下,零件和部件的疲勞壽命應(yīng)達(dá)到無(wú)限長(zhǎng)。這特別適用于因疲勞或開裂而失效的泵的零部件的重新設(shè)計(jì)和重新開發(fā),或在運(yùn)行中遭受損壞或出現(xiàn)問題的泵。粗略地說(shuō),對(duì)于常用的碳鋼和低合金鋼,無(wú)限疲勞壽命是指低于 25 至 45 MPa(典型范圍)的循環(huán)應(yīng)力(耐久性極限)。隨著循環(huán)載荷和相關(guān)應(yīng)力的增加,預(yù)期的疲勞壽命會(huì)迅速降低。例如,在泵支架(底座)中,當(dāng)考慮更薄和較弱的截面和零件,循環(huán)應(yīng)力分別比原最優(yōu)值增加14%、31%和51%時(shí),疲勞壽命分別從無(wú)限壽命(認(rèn)為是最優(yōu)值)降低到20年、10年和5年的預(yù)期疲勞壽命。通過僅減少31%的循環(huán)應(yīng)力,預(yù)期的疲勞壽命從10年增加到無(wú)限壽命。
一個(gè)主要的風(fēng)險(xiǎn)是這些只是經(jīng)過簡(jiǎn)化和假設(shè)的理論值。在實(shí)際工程應(yīng)用中,公稱疲勞壽命為 10 年的泵部件可能會(huì)在幾個(gè)月內(nèi)失效。作者的建議是(設(shè)計(jì)成)盡可能保持在重載、無(wú)限疲勞壽命范圍內(nèi),除非重新設(shè)計(jì)會(huì)非常昂貴或過于笨重。
通常,小零件(如小管線、輔助管道、排氣或排液管)的設(shè)計(jì)速度很快,在泵系統(tǒng)原始設(shè)計(jì)中對(duì)它們的細(xì)節(jié)關(guān)注最少。很多時(shí)候,一些投訴甚至故障都與它們有關(guān),需要在下一個(gè)版本或下一代泵系統(tǒng)中進(jìn)行重新設(shè)計(jì)。有時(shí)應(yīng)使用較厚的管道和配件(更高的標(biāo)號(hào)),或者可能需要更好的材料選擇,因?yàn)楦g是這些小尺寸管道的主要問題。此外,運(yùn)輸、安裝、調(diào)試或運(yùn)行過程中的任何影響或事故都可能對(duì)小尺寸管道和小零件造成損害。
通常,任何設(shè)備,甚至是輔助設(shè)備,都有不同的小細(xì)節(jié)和復(fù)雜性。因此,如果計(jì)劃進(jìn)行任何變更或改進(jìn),則應(yīng)考慮每一項(xiàng)的功能。例如,在泵組的齒輪箱中,有人抱怨呼吸器的蓋子和O形圈無(wú)效,需要重新設(shè)計(jì)。齒輪箱的頂部有一個(gè)通氣孔(通氣孔上裝有呼吸器)。該呼吸器允許因油溫變化而釋放內(nèi)部壓力。O形圈和蓋子用于防止運(yùn)輸過程中的漏油。原來(lái)使用的O形圈有問題,為了改進(jìn),它被一只新的O形圈所取代。新的O形圈由兩只環(huán)組成,通過一條帶連接,形成8字形。本案例研究顯示了與泵的最小部件相關(guān)的復(fù)雜性和詳細(xì)程度。
很多泵公司,對(duì)于同一系列的泵,通常采用一套或兩套標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范進(jìn)行設(shè)計(jì),旨在全球不同市場(chǎng)銷售。理想情況下,這些泵應(yīng)該針對(duì)強(qiáng)度、疲勞、極限載荷、最大工作極限等進(jìn)行略微過度設(shè)計(jì)。預(yù)計(jì)主要制造商的泵將安裝在世界不同地區(qū)和不同的服務(wù)中,在零件和部件中具有最大的通用性。這意味著同一臺(tái)泵將在不同的運(yùn)行和環(huán)境條件(疲勞評(píng)估、操作、風(fēng)力、地震)下,根據(jù)不同的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范進(jìn)行評(píng)估。此外,對(duì)標(biāo)準(zhǔn)可能有不同的解釋。第三方可能會(huì)對(duì)這些泵的適用標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范進(jìn)行保守解釋。
零部件的通用性極其重要。關(guān)鍵是,如果一個(gè)零件或部件最初設(shè)計(jì)時(shí)有一定的裕度(略微過度設(shè)計(jì)),例如比原始規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)高出5%或10%(粗略數(shù)字),那么,通用/常見設(shè)計(jì)很可能會(huì)通過全球范圍內(nèi)所有上述可預(yù)測(cè)和不可預(yù)測(cè)的要求和解釋。優(yōu)化和成本節(jié)約非常重要。然而,與爭(zhēng)議、不合規(guī)風(fēng)險(xiǎn)和其它潛在問題相關(guān)的成本相比,稍微過度設(shè)計(jì)某些零件和部件的成本將很小。過度的過度設(shè)計(jì)是不合適的,也不建議。這里的情況是,與基于制造商所在地的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)的當(dāng)前設(shè)計(jì)相比,略微過度設(shè)計(jì)。
在運(yùn)輸、維修或維護(hù)過程中,曾發(fā)生泵損壞的情況。運(yùn)營(yíng)商熱衷于購(gòu)買金屬運(yùn)輸籃/箱、滑橇或框架,這些運(yùn)輸籃/箱、滑撬或框架適用于同一系列泵組的不同尺寸和型號(hào)。對(duì)于不同的泵,這種運(yùn)輸籃/箱有不同的設(shè)計(jì)。然而,需要為許多其它泵制定適當(dāng)?shù)慕鉀Q方案。這些籃子、箱子和滑橇需要改進(jìn),因?yàn)樵O(shè)計(jì)往往要么沒有經(jīng)過充分考慮,要么不合適。
泵通常包裝在木箱和臨時(shí)板條箱中,這些箱子使用后便被丟棄。下一個(gè)主要步驟是用可重復(fù)使用的金屬運(yùn)輸籃和箱子代替所有一次性材料,這將在操作和環(huán)境上有益。客戶或買方提供的運(yùn)行數(shù)據(jù)和流程輸入,用于確定和選擇最合適的泵。供應(yīng)商需要客戶和消費(fèi)者提供正確的流程和運(yùn)行輸入。客戶及其運(yùn)行的反饋對(duì)改進(jìn)泵非常重要。供應(yīng)商和制造商需要這些反饋來(lái)改進(jìn)和重新設(shè)計(jì)泵,并解決可靠性和運(yùn)行問題。然而,客戶和第三方對(duì)本質(zhì)上屬于供應(yīng)商業(yè)務(wù)的事項(xiàng)的授權(quán)往往不適當(dāng)。
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