發布日期:2025-10-17
漫談如何改進離心泵以實現更好的運行和可靠性+ 查看更多
漫談如何改進離心泵以實現更好的運行和可靠性
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發布日期:2023-03-20 14:07
離心泵由濕端和機械端(或稱為動力端)兩部分構成。其中,濕端主要包括葉輪和泵殼體;機械端包括泵軸、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行的密封系統和軸承潤滑系統。
關于潤滑系統需要改進的反饋意見比較多。許多故障和問題可以追溯到潤滑系統、潤滑油、潤滑脂進給或軸承。可以考慮改進潤滑系統的建議,例如使用現代更好的潤滑方法或高性能潤滑油。
泵的部件及部分零件應經常重新設計,以達到通過限制撓度、疲勞、振動、螺栓滑動、腐蝕等規定的可用性極限。來自實際運行現場的反饋對于此類評估、改進和重新設計非常重要。疲勞、裂紋發展和斷裂通常是泵故障的根本原因。疲勞裂紋通常發生在高應力集中點。這些點可能由孔、螺栓連接、焊縫、材料缺陷以及零件和構件幾何形狀的局部和一般變化引起或與之相關。如果繼續加載(循環/動態/重復加載),裂紋通常會擴展。應避免構件或部件形狀的突然變化,特別是在拉伸應力或局部二次彎曲區域。
一種建議是,在循環或動態載荷下,零件和部件的疲勞壽命應達到無限長。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計和重新開發,或在運行中遭受損壞或出現問題的泵。粗略地說,對于常用的碳鋼和低合金鋼,無限疲勞壽命是指低于 25 至 45 MPa(典型范圍)的循環應力(耐久性極限)。隨著循環載荷和相關應力的增加,預期的疲勞壽命會迅速降低。例如,在泵支架(底座)中,當考慮更薄和較弱的截面和零件,循環應力分別比原最優值增加14%、31%和51%時,疲勞壽命分別從無限壽命(認為是最優值)降低到20年、10年和5年的預期疲勞壽命。通過僅減少31%的循環應力,預期的疲勞壽命從10年增加到無限壽命。
一個主要的風險是這些只是經過簡化和假設的理論值。在實際工程應用中,公稱疲勞壽命為 10 年的泵部件可能會在幾個月內失效。作者的建議是(設計成)盡可能保持在重載、無限疲勞壽命范圍內,除非重新設計會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)的設計速度很快,在泵系統原始設計中對它們的細節關注最少。很多時候,一些投訴甚至故障都與它們有關,需要在下一個版本或下一代泵系統中進行重新設計。有時應使用較厚的管道和配件(更高的標號),或者可能需要更好的材料選擇,因為腐蝕是這些小尺寸管道的主要問題。此外,運輸、安裝、調試或運行過程中的任何影響或事故都可能對小尺寸管道和小零件造成損害。
通常,任何設備,甚至是輔助設備,都有不同的小細節和復雜性。因此,如果計劃進行任何變更或改進,則應考慮每一項的功能。例如,在泵組的齒輪箱中,有人抱怨呼吸器的蓋子和O形圈無效,需要重新設計。齒輪箱的頂部有一個通氣孔(通氣孔上裝有呼吸器)。該呼吸器允許因油溫變化而釋放內部壓力。O形圈和蓋子用于防止運輸過程中的漏油。原來使用的O形圈有問題,為了改進,它被一只新的O形圈所取代。新的O形圈由兩只環組成,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的復雜性和詳細程度。
很多泵公司,對于同一系列的泵,通常采用一套或兩套標準和規范進行設計,旨在全球不同市場銷售。理想情況下,這些泵應該針對強度、疲勞、極限載荷、最大工作極限等進行略微過度設計。預計主要制造商的泵將安裝在世界不同地區和不同的服務中,在零件和部件中具有最大的通用性。這意味著同一臺泵將在不同的運行和環境條件(疲勞評估、操作、風力、地震)下,根據不同的標準和規范進行評估。此外,對標準可能有不同的解釋。第三方可能會對這些泵的適用標準和規范進行保守解釋。
零部件的通用性極其重要。關鍵是,如果一個零件或部件最初設計時有一定的裕度(略微過度設計),例如比原始規范和標準高出5%或10%(粗略數字),那么,通用/常見設計很可能會通過全球范圍內所有上述可預測和不可預測的要求和解釋。優化和成本節約非常重要。然而,與爭議、不合規風險和其它潛在問題相關的成本相比,稍微過度設計某些零件和部件的成本將很小。過度的過度設計是不合適的,也不建議。這里的情況是,與基于制造商所在地的規范和標準的當前設計相比,略微過度設計。
在運輸、維修或維護過程中,曾發生泵損壞的情況。運營商熱衷于購買金屬運輸籃/箱、滑橇或框架,這些運輸籃/箱、滑撬或框架適用于同一系列泵組的不同尺寸和型號。對于不同的泵,這種運輸籃/箱有不同的設計。然而,需要為許多其它泵制定適當的解決方案。這些籃子、箱子和滑橇需要改進,因為設計往往要么沒有經過充分考慮,要么不合適。
泵通常包裝在木箱和臨時板條箱中,這些箱子使用后便被丟棄。下一個主要步驟是用可重復使用的金屬運輸籃和箱子代替所有一次性材料,這將在操作和環境上有益。客戶或買方提供的運行數據和流程輸入,用于確定和選擇最合適的泵。供應商需要客戶和消費者提供正確的流程和運行輸入。客戶及其運行的反饋對改進泵非常重要。供應商和制造商需要這些反饋來改進和重新設計泵,并解決可靠性和運行問題。然而,客戶和第三方對本質上屬于供應商業務的事項的授權往往不適當。
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