5 Ремонт и диагностика центробежного насоса

5.1 Общие требования по ремонту насоса

Место установки насосов в помещении должно быть удобным для обслуживания при эксплуатации и ремонте, соответствовать строительным нормам и требованиям техники безопасности и промсанитарии.

Всасывающий и напорный трубопроводы должны иметь собственные опоры, исключающие передачу усилий на патрубки и опорные лапы насоса. Для предупреждения поломки насоса на пусконаладочный период во всасывающий трубопровод следует устанавливать сетчатый фильтр. Фильтр имеет форму усеченного конуса, свободное проходное сечения которого должно быть в 3 - 4 раза больше площади сечения всасывающего трубопровода. Всасывающий трубопровод должен быть по возможности коротким и прямым с уклоном (8 - 10 м на 1 м длины) в сторону насоса. При присоединении к насосу трубопровода большего диаметра, чем диаметр патрубка насоса, между патрубком и трубопроводом устанавливается конический переход. При необходимости прогрева (охлаждения) насоса перед пуском и в случаях, предусмотренных требованиями технологического режима, устанавливаются обводные линии. На всех обводных трубопроводов должна быть установлена запорная арматура. Трубопроводы, запорная арматура и их соединения должны соответствовать [11].

На всасывающем и нагнетательных и нагнетательном трубопроводах должна быть установлены задвижки, а также штуцеры для контроля параметров работы насоса. На напорном трубопроводе должен быть установлен обратный клапан.

Все вращающиеся части насосного агрегата должны быть ограждены кожухами.

Контрольно - измерительные приборы должны иметь на шкалах отметку предельно - допустимых значений, выполненных красной чертой.

Корпуса электрических контрольно - измерительных приборов должны быть заземлены.

При установке насосов вне помещений необходимо руководствоваться ОСТ 26-1141-74.

Вне помещений допускается устанавливать насосы, изготовленные по 1-ой и 2-ой категориям размещения по ГОСТ 15150 - 69. Установка вне помещений насосов, выполненных по другим категориям размещения, возможна только при согласовании с предприятиями - изготовителями.

При перекачивании замерзающих или содержащих воду жидкостей на месте эксплуатации следует применять средства, исключающие замерзание жидкостей в трубопроводе и насосе.

Вне помещений насосы с проточной частью из чугуна допускается применять для перекачивания воды, водных эмульсий, жидкостей, содержащих воду с температурой не ниже плюс 3 °С, а других незамерзающих жидкостей - с температурой не ниже минус 15 °С. Температура жидкости в насосе не должна быть ниже указанных пределов также и при стоянке насоса.

При установке вне помещений наносное оборудование должно быть защищено от прямого действия атмосферных осадков.

Уровень площадки под насосные агрегаты должен быть выше прилегающей территории не менее 100 мм. Прилегающая к площадке территория должна быть спланирована с уклоном, обеспечивающим отвод атмосферных осадков.

К площадкам, на которых установлены насосные агрегаты, должен быть подведен пар, сжатый воздух или инертный газ (в зависимости от требований техники безопасности) для прогрева и продувки насосов и трубопроводов.

Площадки должны быть оборудованы канавками для отвода утечек и незамерзающей дренажной системой. Дренажная система должна иметь люки для чистки и средства прогрева в случае слива незамерзающих жидкостей.

У насосов, перекачивающих сжиженные газы, все запорные приспособления и арматура должны быть стальными. При установке таких насосов вне помещений, они должны быть защищены от нагрева солнечными лучами.

При выборе насосов, перекачивающих жидкостей с температурой с температурой более 100 °С, необходимо учитывать снижение механических свойств материала проточной части при повышении температуры.

Перед пуском насоса необходимо:

- убрать с насосного агрегата посторонние предметы и очистить площадку вокруг насоса;

- проверить визуально исправность измерительных приборов, заземления, основных и вспомогательных трубопроводов, давление во всасывающем трубопроводе состояние крепления полумуфт и фундаментных болтов;

- проверит наличие масла в корпусах подшипников, масленках постоянного уровня, зубчатой муфты;

- убедиться, что монтажные скобы торцовых уплотнений сняты, провернув ротор на 1,5 - 2,0 оборота вручную;

- проверить установку и крепление кожухов ограждения.

Для пуска насоса необходимо:

- закрыть задвижку на нагнетательном трубопроводе;

- открыть вентили на вспомогательных трубопроводах, подводящих охлаждающую воду в рубашки корпуса насоса и подшипников, в систему охлаждения торцовых и сальниковых уплотнений, а также затворную жидкость;

- открыть задвижку на всасывающем трубопроводе, заполнить насос перекачиваемой жидкостью.

Во время работы насоса необходимо:

- следить за показаниями приборов и не допускать работу насосов при давлении во всасывающем трубопроводе ниже предусмотренного инструкцией;

- следить за уровнем масла, не допуская его падения ниже допустимого уровня;

- проверять температуру подшипников, торцового и сальникового уплотнения, электродвигателя. Следить за поступлением достаточного количества охлаждающей и уплотнительной жидкости;

- контролировать величину утечки перекачиваемой жидкости через уплотнения, которая не должна превышать допустимых норм. При работе насоса не должно быть посторонних шумов и повышенной вибрации.

Для остановки насоса необходимо:

- закрыть задвижку на напорном трубопроводе;

- выключить электродвигатель;

- закрыть задвижку на всасывающем трубопроводе;

- после охлаждения насоса до температуры 50 - 60 °С закрыть все вентили на вспомогательных трубопроводах;

- при остановке насосов, перекачивающих кристаллизующиеся и легкозастывающие жидкости, полностью слить продукт из насоса, прокачать через насос незамерзающую жидкость или применить другой способ предупреждения застывания продукта или выпадения из него кристаллов.

Насосы ремонтируются в соответствии графиком ППР.

Насос должен быть подготовлен к производству насоса ремонта: оглушен от трубопроводов, освобожден от перекачиваемого продукта, промыт и пропарен. Электродвигатель насоса должен быть обесточен и вывешена предупредительная табличка.

При ремонтах насоса с его разборкой делать отметки в ремонтом формуляре или карте о состоянии корпуса насоса и основных узлов.

Для механизации ремонтных операций рекомендуется использовать стенды и приспособления.

5.1.2 Фундамент.

Сооружение фундаментов должно производиться в соответствии со СНиП Ш 15 - 76 «Бетонные и железобетонные конструкции монолитные. Правила производства и приемки работ».

Бетон, применяемых для сооружения фундаментов, должен соответствовать указаниям проекта, но быть не ниже марки 100, где 10 - предел прочности на сжатие в МПа.

Перед монтажом насосов необходимо проверить правильность разбивки осей и высотных отметок, а также соответствие фактических размеров, фундаментов проектным. Одновременно проверяется расположение закладных деталей анкерных болтов или колодцев для них. Отклонения от проектных размеров не должны превышать допускать отклонений.

Фундаменты, на которые насосы устанавливается с последующей подливкой, что должно быть оговорено в чертежах, сдаются под монтаж забетонированным до уровня на 50 - 80 мм ниже отметки опорной поверхности, а в местах выступающих ребер жесткости на 50 - 80 мм ниже отметки этих ребер.

Марка бетона или раствора для подливки принимается в соответствии с проектом, но не ниже марки бетона фундамента. Подливку оборудования при температуре окружающего воздуха ниже 5 °С следует производить с подогревом слоя подливки. Перед подливкой оборудования фундаменты должны быть обдуты сжатым воздухом и увлажнены. Скопления воды в приямках и нишах не допускается. Поверхности фундамента, выступающая за опорную плиту, после подливки должна иметь уклон не менее 1:50 в наружную сторону и должна быть защищена маслостойким покрытием.

Анкерные болты должны быть укомплектованы шайбами и гайками и защищены от коррозии смазкой. Гайки должны свободно наворачиваться на всю длину нарезной части болта.

Отклонение забетонированного анкерного болта от вертикали по всей высоте выступающей части не должно превышать 1,5 мм.

Готовность фундамента под монтаж оформляется актом. К актам приемки фундамента под монтаж прилагается исполнительная техническая документация по фундаменту.

В период эксплуатации ведется наблюдение за состоянием фундамента. При обнаружении трещин за ними устанавливается наблюдение, в 15 - 20 см от конца ставятся маяки, границы трещин отмечаются масляной краской. Если величина трещины возрастает, вопрос о возможности дальнейшей эксплуатации или ремонта должен решаться в каждом конкретном случае.

5.1.3 Соединительные муфты.

Центробежные насосы соединяются с приводами муфтами: зубчатыми, упругими, втулочно - пальцевыми и другими.

Зубчатые (ГОСТ 5006-83) применяют двух типов:

1) МЗ - муфты зубчатые ля непосредственного соединения валов.:

2) МЗП - муфты зубчатые для соединения с промежуточным элементом.

Втулки и обоймы зубчатых должны быть:

- кованные из стали не ниже Сталь 40 (ГОСТ 1050-88);

- литые из стали не ниже таль 45Л (ГОСТ 977-88).

Зубчатые полумуфты подлежат отбраковке при наличии следующих дефектов:

- поломка и выкрашивание зубьев;

- трещины на ободе и ступице;

- утонение зубьев вследствие износа;

- увеличение диаметрального зазора в зубчатом зацеплении промежуточного вала с зубчатой втулкой более 0,3 мм.

Зазоры в зацеплении зубчатых муфт должны быть в пределах:

- боковой между зубьями - 0,2 - 0,45 мм;

- радиальный - между вершиной зуба и впадиной - 0,8- 1,5 мм.

5.1.4 Испытание насоса.

Испытание насоса производят после среднего и капитального ремонтов.

Целью испытаний после ремонта является проверка надежности работы торцового или сальникового уплотнения вала, герметичности насоса, величины вибрации насоса и трубопроводов, температуры подшипников, сальниковых или торцовых уплотнений и электродвигателя, напора, создаваемого насосом и, при необходимости, производительности, потребляемой мощности и к.п.д.

Контрольные испытания допускается проводить на месте установки насоса.

Подготовку к испытаниям, пуск и остановку насоса проводить согласно инструкции завода - изготовителя, настоящих ОТУ и производительных инструкций предприятия.

Во время испытаний все отсчеты (напор, подача, число оборотов и т.д.) следует делать одновременно. При колебании показаний приборов необходимо в течении равных интервалов проводить отсчеты и брать средне их значение.

При испытаниях должны применяться манометры класса точности не ниже 1,6 с такой шкалой, чтобы предел измерения рабочего давления находился во второй трети шкалы.

Испытания на месте установки насоса производят в следующей последовательности:

а) кратковременный пуск;

б) испытание насоса под рабочей нагрузкой.

Кратковременный пуск производится при заполненном насосе, открытой задвижке на всасывающей и закрытой на нагнетательной линии.

При кратковременном пуске проводят работу подшипников, системы смазки, охлаждения, уплотнений вала, герметичность насоса и вспомогательных трубопроводов, а также отсутствие посторонних шумов, ударов и повышенной вибрации.

Продолжительность работы насоса при кратковременном пуске не должна превышать 5 мин.

При обнаружении неисправностей их устраняет ремонтный персонал.

Продолжительность испытаний насоса под рабочей нагрузкой не менее 4-х часов.

При испытаниях насоса под рабочей нагрузкой в соединениях насоса не должно быть посторонних шумов.

Утечки через торцевые уплотнения не должны превышать 10 капель в минуту, через сальниковые уплотнения - 60 капель в минуту [12].

5.2 Методика проведения балансировки консольных роторов

В данном разделе описаны различные положения и операции, необходимые для балансировки роторов. Все описанные операции должны производиться в указанной последовательности.

5.2.1 Подготовка ротора.

Подготовка ротора заключается в проведении следующих действий:

1. Очистка от грязи и масла.

2. Зачистка поверхности.

3. Забивка шпоночных пазов.

При подготовке к балансировке необходимо:

- определить следующие основные размеры:

а) максимальные длина и диаметр ротора;

б) диаметры опорных шеек ротора;

в) расстояние между серединами опорных шеек ротора;

г) расстояния между упорными галтелями шеек ротора;

д) расстояние от середины опорных шеек до балансировочных плоскостей;

- определить общую массу и массы, приходящиеся на каждую опору (убедиться, что максимальная нагрузка на каждую опору не превышает нормы, особенно для несимметричного ротора;

- выбрать места установки пробных и постоянных балансировочных грузов (желательно, чтобы эти места совпадали, тогда удастся избежать погрешности при пересчете и переносе грузов после балансировки);

- определить следующие размеры:

а) радиусы установки пробных и постоянных балансировочных грузов;

б) размеры крепежных элементов (шпилек, винтов, пазов и т.п.) для установки постоянных балансировочных грузов;

- выбрать поверхность для охвата приводным ремнем (может быть использована любая гладкая сплошная или прерывистая (типа поверхности коллектора) цилиндрическая поверхность, которая может находиться как между, так и за пределами опор).

- выбрать поверхность для установки контрастной метки для фотоотметчика станка.

- выбрать любые две противоположные друг другу наружные торцевые поверхности для контактов с осевыми упорами, удовлетворяющие следующим условиям: поверхности должны быть механически обработанными, непрерывными, без забоин, с наименьшим торцевым биением и доступными для установки упоров.

- определить величины допусков на остаточный дисбаланс по чертежу ротора или с помощью диаграммы.

Далее наклеить метку из комплекта балансировочного прибора [13].

5.2.2 Подготовка станка.

Для подготовки станка необходимо выполнить ряд последовательных операций:

1. Подготовить опорные узлы:

- установить опорные элементы и проверить их по уровню;

- установить предварительно штанги осевых упоров;

- произвести следующие проверки:

а) вращение опорных роликов (поверхности опорных роликов смазаны небольшим количеством смазки;

б) вращение вертушки вокруг вертикальной оси;

в) колебательное движение качалки;

г) свободное возвратно - поступательное движение маятниковых подвесок с постепенным затуханием и мягкой остановкой в одном и том же положении.

2. Подготовить фотоотметчик:

- установить фотоотметчик на выбранный держатель на стойке станка;

- проверить подсоединение к фотоотметчику соответствующего кабеля от измерительного блока.

3. Подготовить измерительный блок “МОРИОН”:

- подключить или проверить подключение кабелей станка к измерительному блоку;

- включить блок;

- проверить установки опций в измерительном блоке «МОРИОН»:

а) «Параметры ротора» - параметры ротора, скорость балансировки, способ корректировки массы;

б) «Установки» - чувствительность датчиков, а также конфигурацию входов, тип метки, автоматическое выключение привода после окончания замера вибрации.

4. Подготовить привод:

- установить шкив на вал электродвигателя;

- переместить направляющие ролики в позицию, обеспечивающую требуемое положение сбегающей и набегающей ветвей приводного ремня или пассика;

- накинуть ремень на все ролики привода кроме приводного;

- включить питание станка;

- произвести следующие проверки:

а) двигатель разгоняется при нажатии кнопки «ПУСК» и останавливается при нажатии кнопки «СТОП»,

б) устойчиво вращается на заданной частоте оборотов .

5.2.3 Укладка ротора на станок.

Укладка балансируемого изделия на станок - ответственная операция, требующая повышенного внимания от персонала.

В первую очередь необходимо аккуратно уложить ротор на опорные элементы станка.

В процессе укладки возможна уточняющая корректировка:

- положения стоек вдоль основания (переместить стойки так, чтобы шейки ротора оказались строго над опорными роликами, ротор не должен касаться неподвижных частей станка);

• положения опорных роликов по высоте (выполнять только при поднятом роторе); выравнивание по высоте с учетом разницы в диаметрах шеек ротора необходимо, чтобы избежать значительных усилий на осевые упоры, возникающих при вращении ротора;

- положения осевых упоров (один из упоров должен контактировать с соответствующей поверхностью, а второй находиться на расстоянии 0,5 - 1 мм от второй выбранной поверхности ротора).

Далее зафиксировать маятниковые подвески и накинуть ремень на ротор и все ролики привода.

В процессе проводки ремня возможна уточняющая корректировка положения хобота привода (хобот привода должен быть под выбранной поверхностью под приводной ремень).

Затем необходимо натянуть ремень (достаточным условием добротности контакта является отсутствие видимого проскальзывания ремня при раскручивании изделия) и проверить надежную фиксацию узлов в требуемом положении [14].

5.2.4 Установка фотоотметчика.

Установить набор из держателей с фотоотметчиком на штангу таким образом чтобы:

- он оказался в одной плоскости с осью ротора и был направлен на выбранную поверхность с меткой;

- более предпочтительное положение фотоотметчика такое, когда он лежит в горизонтальной плоскости и не мешает укладке и съёму пробных грузов с ротора;

- фотоотметчик должен отстоять от поверхности ротора на 50 - 280мм.

Далее настроить фотоотметчик и окончательно затянуть все фиксаторы в выбранном положении.

5.2.5 Балансировка.

После описанных выше действий укладывается ротор. Проводится необходимое количество пусков до тех пор, пока остаточная неуравновешенность не достигнет допустимого значения. По окончании балансировки необходимо ослабить натяжение ремня до его свободного провисания, сняв его с направляющих роликов, отвести осевые упоры от торцов ротора, если упоры будут мешать разгрузке станка и снять ротор со станка, вынув его из под ремня.

5.2.6 Техника безопасности.

Запрещается:

- укладывать ротор на опорные элементы с резким ударом во избежание повреждения высокоточных опорных роликов и других деталей маятниковой подвески;

- включать станок, не проверив фиксацию стоек, осевых упоров, привода, не проверив системы натяжения ремня, не проверив наличия свободного вращения опорных роликов и шкивов привода вращения;

- производить регулировку и наладку механизмов во время работы станка, кроме натяжения ремня;

- вскрывать измерительный блок «МОРИОН»;

- вращать ротор с незакрепленными деталями;

- балансировать грязные (со стружкой, абразивом и т.п.) детали;

- находиться у работающего станка в плоскостях коррекции ротора;

- оставлять станок работающим без присмотра оператора;

- выполнять работы с использованием оборудования для электродуговой или контактной сварки [15].

5.3 Экспериментальная часть

В ходе эксперимента был определен остаточный дисбаланс исследуемого ротора при различных скоростях и областью балансировки. Результаты приведены в таблицах 5.1 - 5.3.

Таблица 5.1 - При 450 об/мин

Уравновешивающие грузы, г
I	Пуск	Масса	Угол
	1	9,733	54
	2	3,915	110
	3	1,819	214
	4	0,550	307
II	1	19,098	69
	2	6,287	135
	3	2,010	222
	4	0,661	331
Вибрация, мкм
Л	Пуск	Амплитуда	Фаза
	1	106,46	327
	2	42,23	23
	3	19,59	125
	4	5,89	219
Пр	1	170,78	336
	2	56,21	42
	3	17,98	129
	4	5,91	238
Дисбаланс, гхмм/кг
I	Пуск	Значение	Допуск
	1	86,515	9
	2	34,800	9
	3	16,167	9
	4	4,890	9
II	1	169,76	9
	2	55,88	9
	3	17,871	9
	4	5,873	9
Коэффициенты влияния
Пл	Опора
	левая		правая
1	А	10,486	0,011
	Ф	90	6
2	А	0,348	8,943
	Ф	124	87

Таблица 5.2 - При 500 об/мин

Уравновешивающие грузы, г
I	Пуск	Масса	Угол
	1	7,994	84
	2	2,004	337
	3	0,277	203
II	1	14,806	90
	2	1,332	274
	3	0,255	50
Вибрация, мкм
Л	Пуск	Амплитуда	Фаза
	1	104,23	350
	2	22,34	241
	3	2,78	111
Пр	1	167,09	358
	2	15,47	189
	3	2,48	321
Дисбаланс, гхмм/кг
I	Пуск	Значение	Допуск
	1	79,943	10
	2	20,043	10
	3	2,7704	10
II	1	148,06	10
	2	13,324	10
	3	2,546	10
Коэффициенты влияния
Пл	Опора
	левая		правая
1	А	11,052	1,053
	Ф	88	85
2	А	1,109	10,724
	Ф	66	88

Таблица 5.3 - При 600 об/мин

Уравновешивающие грузы, г
I	Пуск	Масса	Угол
	1	7,965	80
	2	1,195	319
	3	0,552	192
II	1	14,370	75
	2	2,641	190
	3	0,315	312
Вибрация, мкм
Л	Пуск	Амплитуда	Фаза
	1	104,81	337
	2	11,45	199
	3	5,66	91
Пр	1	167,32	345
	2	28,32	102
	3	3,20	212
Дисбаланс, гхмм/кг
I	Пуск	Значение	Допуск
	1	79,649	10
	2	11,951	10
	3	5,5182	10
II	1	143,70	10
	2	26,409	10
	3	3,146	10

Коэффициенты влияния
Пл	Опора
	левая		правая
1	А	10,716	1,119
	Ф	76	89
2	А	1,356	11,026
	Ф	85	90

Результаты эксперимента показали, что область балансировки влияет на значение остаточной неуравновешенности.

В результате эксперимента можно сделать следующие выводы.

При эксплуатации роторного оборудования неизбежно возникают повышенные вибрационные нагрузки различной природы возникновения. Эти нагрузки впоследствии всегда приводят к отказу агрегата, а в самом неблагоприятном случае к аварии на производстве, поскольку насосное оборудование нефтеперерабатывающих предприятий перекачивает взрыво - пожароопасные вещества. Одним из основных подходов к восстановлению работоспособности агрегата является динамическая балансировка ротора. Балансировка ротора проводится согласно нормативно - технической документации. Тем не менее, как показывает практика, большинство роторных агрегатов не выдерживает регламентированного межремонтного ресурса. Чтобы свести данные недочеты к минимуму, необходимо провести исследования, позволяющие получить информацию об изменениях, происходящих в агрегате при креплении определенной массы (грузиков) в определенной плоскости ротора в зависимости от режимов нагружения. При прохождении научно - исследовательской практики изучили методику проведения балансировки консольных роторов в собственных опорах на балансировочном станке ВМ - 050, подготовили ротор и определили амплитуду колебаний при различных нагружениях ротора. Масса и положение корректирующего груза влияет на остаточный дисбаланс ротора.