Технологическая подготовка ремонтного производства нефтеперекачивающих насосов

После окончания ремонта производят измерение геометрических параметров рабочего колеса и их результаты заносят в формуляр. Путем сравнения фактических значений с допустимыми принимают решение о пригодности рабочего колеса к эксплуатации.

3.8 Ремонт корпуса насоса

Рабочая поверхность спирального корпуса центробежного насоса одновременно подвержена разрушающему воздействия кавитации и гидроабразивному изнашиванию, вызываемому несомыми потоком твердыми частицами.

Как показал опыт длительной эксплуатации, износостойкость корпусов сварно-литой конструкции из углеродистой стали марки 25л недостаточно. В корпусе наиболее интенсивному износу подвержены торцевые и боковые стенки по всему периметру спирального отвода, а также рассекатель. Разрушения корпуса носят обширный характер, а в ряде случаев стенки и рассекатель имеют сквозные разрушения.

Восстановление поверхностей с каверной глубиной до 2 мм ограничивается зачисткой поврежденного места наждачным камнем при помощи пневматической или электрической машины.

Более глубокие повреждения восстанавливаются методом электонаплавки. Восстановление корпусов этим методом связано с большими трудностями из-за высокой трудоемкости работ, больших объемов наплавки и расхода электродов, невозможности механизации трудоемких операций, плохих условий работы в ограниченном пространстве.

С целью снижения трудоемкости и сроков ремонтно-восстановительных работ можно представить метод восстановления корпусов центробежных насосов посредством наформовки полимерных композиционныхх материалов (ПКМ) на основе клеев типа "Адгезив" с силикатными наполнителями.

Технологический процесс нанесения защитных покрытий включает в себя:

· подготовку поверхности ремонтируемой детали;

· приготовление полимерных композиций;

· нанесение (наформовку) защитных покрытий;

· контроль качества ремонтных работ.

Обязательным условием высокого качества и долговечности ремонта с использованием ПКМ является тщательная подготовка поверхностей, подлежащих восстановлению. При наличии крупных сквозных отверстий в ремонтируемых деталей их необходимо заварить. Поверхности должны быть очищены от всевозможных загрязнений - ржавчины, окалины, остатков ранее нанесенных покрытий, и др. После очистки на поверхности металла не должно быть окалины и следов коррозии. Допускается наличие ржавчины в язвинах и раковинах суммарной площадью не более 10% зачищаемой поверхности.

Приготовление полимерной композиции производится в количестве, необходимом для разового использования с учетом ее жизнеспособности, т.е. времени нахождения в жидком состоянии и возможности использования в технологическом процессе.

Составы полимерных клеевых композиций без наполнителя, массовой доли:

Клеевая композиция	Основа	Реактивно-способное поверхностноактивное вещество (РПВА)	Инициатор	Ускоритель
"Адгезив-ЭР" ("Спрут-9М")	Ненасыщенная полиэфирная смола НПС-609-21М, 100	Модифицирующая добавка - продукт МДИ, 70	Пероксид метилэтилкетона ПЭМК, 4	Нафтенат кобальта НК-1, 4
"Адгезив-С" ("Спрут-5МДИ")	Полиэфирная смола ПН-1 или ПН-3, 100	Модифицирующая добавка: макродиизоционат-продукт МДИ, 80	Пероксид метилэтилкетона, 2-4	Нафтенат кобальта НК-1, 2-4
"Адгезив-ПМ"	Смесь полиэфирных смол, 100	Модифицирующая добавка: макродиизоцианат - продукт МДИ, 30	Пероксид метилэтилкетона, 2	Нафтенат кобальта НК-1, 2-4



Полимерную композицию приготавливают в чистой сухой эмалированной, полиэтиленовой или стеклянной посуде. Сначала приготавливают смесь из основы, модифицирующей добавки и ускорителя в массовых долях согласно рецептуре. Смесь тщательно перемешивают в течении 1-2 мин. Жизнеспособность полученной смеси составляет до 5 ч.

Непосредственно перед использованием в приготовленную смесь добавляют соответствующую порцию инициатора и вновь перемешивают в течении 1-2 мин до полной однородности.

Затем в состав композиции вводят наполнитель в соотношении с основой (300:600):100 и все это тщательно перемешивают в течении 5-8 мин до получения пастообразной массы нужной консистенции.

В качестве наполнителя при восстановлении корпусов насосов лучше всего применить карбид кремния фракционного состава от 0.1 до 5 мм. Крупных зерен диаметром 3-5 мм должно быть 40%, средних зерен диаметром 1-3.5 мм - 30% и мелких зерен диаметром менее 1 мм - 30%. Наполнитель должен быть сухим и чистым с содержанием пылевидных частиц менее 3%.

Перемешивание смеси с наполнителем до подной однородности производят лопастными мешалками с электроприводом или вручную.

Очищенные поверхности сразу же должны быть огрунтованы свежеприготовленным составом "Адгезив" без наполнителя. Грунтовочный состав наносится тонким равномерным слоем без пропусков или подтеков. Он тщательно втирается тампоном из ветоши или щетинной кистью до полного смачивания поверхности клеем.

После выдержки грунтовочного слоя на ремонтируемой поверхности "до отлипа" сразу же производят наформовку полимерной композиции требуемой толщины посредством деревянного, стального, резинового или пластикового шпателя. Композицию разравнивают на ремонтируемой поверхности шпателем, смоченным клеем, придавая ей необходимую геометрию с помощью шаблона и оснастки. Наформовку полимерной композиции на всей ремонтируемой поверхности производят без перерыва в работе.

Различные дефекты наформовки устраняют шпаклевкой композиций соответствующего состава.

Зачистку неровностей при исправлении дефектов наформовки (наплыви, волнистости) производят абразивным кругом или наждачной бумагой после ее отвердевания.

Качество полимерных композиционных покрытий определяется качеством применяемых компонентов, тщательным соблюдением режимов технологического процесса подготовки поверхностей, приготовления, нанесения и отвердения ПКМ.

Контроль геометрического профиля восстановленных поверхностей производится с помощью шаблонов.

Корпус насоса, отремонтированный с применением клеевой композиции, допускается к сборке не ранее чем через 4-7 суток, а к эксплуатации - не менее чем через 15-20 суток после ремонта.

3.9 Ремонт валов

3.9.1 Износ и повреждение

Валы насосов относятся к наиболее нагруженным деталям. При работе насоса на вал действуют значительные нагрузки, создаваемые массой ротора, гидравлическими силами и силами динамической неравновешенности. В связи с этим при ремонте к валам насосов предъявляются высокие требования как по качеству восстановления изношенных поверхностей, так и по точности и чистоте их обработки.

Наиболее характерными повреждениями валов насосов является износ шеек и месте сопряжения с направляющими подшипниками и уплотнителями. Интенсивный износ этих пар трения происходит из-за большого количества абразивных примесей в технологической воде, предназначенной для смазки подшипников. Значительные зазоры между валом и подшипником увеличивает биение вала и вызывают вибрацию насосного агрегата. Кроме того, лопасти рабочего колеса насоса начинают задевать за стенки камеры рабочего колеса.

На валах обычно обнаруживают следующие дефекты, которые устраняют в период ремонта: механический износ центрирующих выступов, повышенное торцевые биение фланцев вала; несоостность шеек и центровых отверстий; выработку или отслоение нержавеющей стали на шейках вала; прогиб вала.

Наиболее интенсивному износу шейка вала подвержена в зоне контакта с подшипником и в зонах с нижним и верхним контактными уплотнителями вала. В остальных местах шейка не изнашивается и ее диаметр остается неизменным в процессе эксплуатации.

Установлено, что шейка вала, сопрягающая с нижним подшипником, имеет большой износ по сравнению с шейкой вала, сопрягающий с верхним подшипником. Шейки в основном имеют равномерный износ по диаметру и высоте с характерными кольцевыми рисками глубиной 0.1-0.5 мм по всей высоте зоны трения, что свидетельствует об абразивном характере изнашивания. Установлено также, что значительная часть нижних шеек имеет односторонний "серповидный" износ. При этом неравномерность износа достигает 1-1.2 мм. Односторонний износ образуется в результате механического и гидравлического дисбаланса рабочего колеса, а также излома и отклонения общей линии вала агрегата от положения выше допустимого значения.

Износы и повреждения валов можно разделить на 4 группы:

· дефекты поверхностей (кольцевые выработки, наволакивание и вырывы металла), сопрягаемых с направляющим подшипником скольжения;

· дефекты изменения формы и взаимного расположения поверхностей (отклонение от круглой, цилиндрической форм и нарушение соосности, прогиб);

· дефекты поверхностей, сопрягаемых с контактными уплотнениями вала (сальниковым, манжетным);

· дефекты в сопряжениях фланцев валов (износ торцов и центрирующих поверхностей).

Все перечисленные дефекты валом относятся к категории восстанавливаемых.

3.9.2 Правка валов

Чтобы правильно наметить способы правки искривленного вала, необходимо определить место, значение и направление прогиба.

Для определения значения и направления прогиба необходимо произвести индицирование линии вала. Если индицирование производится не на станке, а на специальном стенде или непосредственно в агрегате, то надо следить, чтобы вал при проворачивании не смещался ни в боковом, ни в осевом направлении. Перед измерением биения размечают вал по окружности на 8 частей в каждом проверяемом сечении. Запись показаний индикатора по каждому сечению при проворачивании ротор производят в следующем порядке: ножку индикатора устанавливают против первой отметки на валу; показания индикатора приводят к нулю; ротор проворачивают вручную или краном до совпадания ножки индикатора со второй отметкой, затем с третьей отметкой и так далее до первой отметки. Повторное измерение в первой точке является контрольным, т.е. повторное показание индикатора в первой точке должно совпадать с первоначальным (должно равно нулю). Это показывает, что индикатор во время проворачивания не был сбит, а также ротор проворачивается без осевых или поперечных смещений.

После окончания индицирования вала определяют точку его максимального боя. В контролируемых сечениях фиксируют показания индикатора в диаметрально противоположных точках. Определяют место наибольшего биения и точку, где эта величина имеет положительное значение. Это является местом наибольшего прогиба вала. Точное место направления определяют построением кривой прогиба, которую строят по измеренным значениям радиального биения вала в контролируемых сечениях. Если точки максимального биения расположены по одной образующей вала, то имеет место прогиб без скручивания вала, в противном случае будет иметь место прогиб с одновременным скручиванием. В этом случае кривую прогиба строят для каждой из плоскостей продольного сечения вала, нумеруя их соответственно точкам измерений.

При нормальной эксплуатации прогиб вала в любом его сечении не должен превышать 0.08 мм, так как большой прогиб снижает общую надежность работы насоса и его необходимо ликвидировать.

Применяют следующие методы правки вала: наклеп, термический, термомеханический и релаксации напряжений. Все перечисленные методы, кроме наклепа, связаны с нагревом вала. Выбор того или иного метода зависит от значения прогиба, диаметра, длины и материала вала.

Правку вала методом наклепа производят следующим образом. Вал устанавливают в специальное приспособление вогнутой стороной вверх, жестко закрепляют один его конец и в месте прогиба домкратом немного снизу приподнимают, создавая в валу напряжение. Затем, с помощью зубила, имеющую ширину 30-40 мм и толщину 7-10 мм, наносят удары по выбранному месту. При наклепывании поверхностные слои металла с вогнутой стороны стремятся к удлинению, а так как удлинение не происходит, то в них возникают усилия, выпрямляющие вал.

В процессе чеканки после 10-15 ударов освобождают домкрат и зажимное устройство, и , проверив вал по индикатору, определяют степень его выпрямления. Правка считается законченной, когда достигнут прогиб в обратную сторону на 0.03-0.04 мм.

Вал в выпрямленном состоянии будет находиться до тех пор, пока внутренние усилие в металле вала не уменьшатся. Недостатком этого метода является порча поверхности вала и возможность выпрямления валов, имеющих относительно небольшие диаметры. Метод наклепа - самый старый метод правки валов.

Наиболее распространен термический метод правки валов, так как он прост и легко применим. Этот метод основан на одностороннем местном нагреве вала, вызывающем его прогиб. Пи правке термическим методом производят интенсивный местный нагрев выпуклой стороны до пластичного состояния на малую глубину. Остальные сечения вала должно оставаться по возможности холодным. Вследствие расширения нагретого участка вала сначала прогиб его увеличивается. В результате сопротивления холодной части вала в верхнем слое возникают усилия сжатия. При остывании пластически сжатых волокон создаются усилия, выпрямляющие вал. Термический способ правки применяется для валов, изготовленных из углеродистых и низколегированных сталей марок 35 и 40, при относительно небольших прогибах. Этим способом можно править валы на месте их установки, без демонтажа. Необходимо иметь в виду, что при правке валов этим способом возможны следующие дефекты: высокие растягивающие усилия на границах местного нагрева и остальной части поверхности вала, появляющиеся в результате местного нагрева, что может привести в образованию мельчайших, трудно выявляемых поверхностных трещинок; поверхностная закалка металла в месте нагрева; появление местных напряжений, имеющих значения выше предела прочности, что может привести к разрушению вала.

Процесс правки термическом способом производят следующим образом. После определения значения прогиба вал ставят выпуклой стороной вверх. Место правки плотно обертывают асбестовым листом, закрепляемым проволокой. Для местного нагрева в листе вырезают отверстие шириной 0.1-0.15 диаметра вала и длиной примерно 0.3 диаметра вала. Нагрев производят автогенной горелкой №7. При диаметре вала более 400 мм следует применять две горелки. Горелки дают резкий нагрев, не допуская в то же время подплавления металла. Для этого язычок пламени горелки должен быть как можно ближе к поверхности металла вала, но в тоже время не должен качаться его.

Нагрев начинается с центра, а затем горелка должна все время передвигаться к краям отверстия, вырезанного в асбестовом листе, и снова возвращаться к центру, где дается максимальный нагрев. Температура нагрева не должна превышать 650⁰С. В процессе нагрева происходит выпучивание вала, причем это выпучивание должно контролироваться. Контроль производится индикаторами, установленными на некотором расстоянии от места правки - сверху и снизу вала - таким образом, чтобы деформация вала была достаточно ясно выражена их показаниями. Если правка производится далеко от места опоры вала, то индикаторы лучше всего устанавливать ближе к месту правки, но так, чтобы пламя горелки не нагревало индикаторы; если же правка производится недалеко от точки опоры, то в этом случае индикатор лучше всего устанавливать по другую сторону опоры. Время нагрева можно устанавливать по таблице, где приведено ориентировочное время нагрева одной горелки в зависимости от диаметра вала и значения прогиба.

Время нагрева одной горелкой, мин, в зависимости от диаметра и прогиба вала:

Диаметр вала в местах правки, мм	Искривление линии вала, мм
	0,1	0,2	0,3	0,4	0,5	0,6
150	1	2	4,5	6,5	8	9
200	2	3	6	8	10	12
250	3,5	5,5	8	10	12	15
300	5	7	10	12	14	18
400	8	11	14	18	-	-

В этой таблице предусмотрен нагрев горелкой №7. При правке горелкой №6 время необходимо увеличить примерно в 1,5 раза. При правке двумя горелками время стоит уменьшить вдвое. Во время нагрева следует очень внимательно следить за цветом накаленного металла и не допускать перегрева металл выше установленной температуры. Одновременно необходимо соблюдать по индикаторам за значением деформации вала в процессе нагрева для того, чтобы приостановить нагрев, когда прогиб вала в месте нагрева достигнет четырех- или пятикратного значения выпрямляемого прогиба. После окончания нагрева место обработки закрывается куском асбестового листа. В таком положении вал в течении 3-4 часов охлаждается, затем снимается асбестовая накладка и проверяется оставшееся значение прогиба вала.

Недостатком этого метода правки вала является присутствие остаточных напряжений в металле вала, что может в процессе длительной эксплуатации привести к частичному возвращению искривления вала. Этим методом нельзя править валы, изготовленные из высоколегированных сталей и работающие в области высоких температур.

Правка вала методом релаксации заключается в том, что при прогреве участка вала по всей окружности и на глубину сечения в месте искривления вал одновременно подвергают упругой деформации при помощи нажимного устройства. В нагретом и напряженном состоянии вал выдерживают в течении некоторого времени в зависимости от прочности стали, значения искривления и выбранной температуры правки. Под действием нагрузки и повышенной температуры упругая деформация переходит в пластическую, одновременно снижаются внутренние напряжения. Это явление называется релаксацией.

Для осуществления правки вал укладывается на специальное поворотное приспособление, покрывается чешуйчатым графитом, который смешивается с машинным или льняным маслом по все поверхности, кроме места измерения биения вала, и плотно обертывается асбестовым шнуром (желательно в 2слоя). Наиболее удобно применять асбестовый шнур диаметром 12 мм.

Предварительно, до обертывания, необходимо уложить термопреобразователи и вывести провода к месту, где удобно будет измерять температуру нагрева. Термопреобразователи и провода необходимо обернуть вместе с валом асбестовым шнуром. Способы заделки термопреобразователей не сложны. Для измерения температуры до 800⁰С должны применяться термопреобразователи их хромель-алюминия. они должны быть проградуированы до указанной максимальной температуры вместе с гальванометром. Гальванометр градуируется таким образом, чтобы минимальное деление шкалы было не более 20⁰С.

Расстановка термопреобразователей производится таким образом, чтобы можно было измерять температуру вала на месте нагрева и со всех сторон от места нагрева, наблюдать за степенью распространения температуры по длине вала. В месте нагрева желательно ставить по два термопреобразователя, диаметрально противоположно расположенные. Провода их, проходящие через нагретую зону вала, должны быть изолированы фарфоровыми бусами или же асбестовым шнуром, концы их выводятся возле шейки вала таким образом, чтобы они не мешали вращению вала. В месте вывода можно концы подсоединить к розеткам, закрепленным на валу.

На вал в месте нагрева наматывается катушка индукционного нагревателя, которая жестко закрепляется на раме или какой-нибудь специальной опоре. Катушки выбираются в соответствии с диаметром вала в нагретом месте. Так, для нагрева вала диаметром 300 мм до температуры 650⁰С требуется катушка с магнитодвижующей силой около 20000А. Катушка делается шириной 300-600 мм в зависимости от места ее расположения. В зависимости от силы тока используется кабель с площадью сечения от 60 до 200 мм². Для катушки лучше всего брать медный многожильный гибкий кабель.

Наиболее целесообразным является использование для нагрева вала индукторов, которые применяются для термообработки стыков трубопроводов после сварки. Внутренний диаметр индуктора определяется диаметром вала, толщиной слоя изоляции и размером зазора (12-15 мм), обеспечивающим свободное вращение вала. Вал устанавливается выпуклой стороной вверх, собирается нажимное устройство и им создается натяжение для выправления вала.

Внешняя нагрузка, которая создает изгиб вала в сторону, обратную имеющемуся прогибу, определяется искривление вала, температурой нагрева, релаксационной характеристикой стали и временем выдержки в напряженном состоянии. Допустимое напряжение при прогибе для правки в один прием ограничивается опасностью концентрации напряжений в месте приложения нагрузки для выпрямления и опасностью образования трещин на растягиваемых волокнах металла. Исходя из этих соображений рекомендуется создавать такие напряжения в металле, которые не превышали бы половины временного сопротивления разрыву или предела прочности при растяжении данной сталей при температуре 600⁰С. В таблице приводятся допустимые напряжения для сталей отдельных марок.

Допустимые напряжения:

Марка стали	Предел прочности, МПа, при температуре, 0С	Допустимое напрядение, МПа, при температуре 6000С
	20	600
30	520	156	78
40	550	160	80
50	630	220	110
40ХН	650	200	100
35ХН	700	210	105
30ХН3М	870	270	135

Если нет данных о пределе прочности при растяжении, то можно принимать максимальное допустимое напряжение равным 50 МПа. Усилие, которые должно быть приложено для того, чтобы напряжение в сечении вала не превышало 50 МПа, и соответствующую этому напряжению стрелу прогиба определяют расчетным путем.

Усилие Р подсчитывается по следующим формулам:



Р = ,

где ? - внутренние напряжение (либо допустимое напряжение при температуре 600⁰С, l - длина вала между опорами, a,b - длина плеч от опоры до места приложения нагрузки Р, W - момент сопротивления.

Внешняя нагрузка приложена в середине вала:

Р =

выправляется передний или задний конец вала, т.е. консольная часть вала, и усилие Р приложено на конце вала:

Р = .

Практическое приложение силы Р проверяется стрелой прогиба вала, которая получается при изгибе вала натяжным приспособлением. Эта стрела прогиба подсчитывается по следующим формулам:

усилие Р приложено не в середине вала:

f = ,

где Е - модуль упругости, J - момент инерции;

усилие Р приложено в середине вала:

f = ,

усилие Р приложено на конце вала:

f = ,

Следует иметь в виду, что для прогибов валов менее чем на 0.2 мм необходимо учитывать во время правки их прогибов от собственной массы f_c. В этом случае усилие Р необходимо уменьшить на усилие Р_с, рассчитанной по формуле

P_c = ,

а стрелу прогиба f - на прогиб f_c, рассчитанный по формуле

f_c = /

Если фактическое значение прогиба, подлежащего выправлению, более рассчитанного значения f, то правка вала должна происходить в несколько приемов с таким расчетом, чтобы каждое приложение усилий нажимным устройством не вызывало значение прогиба более рассчитанного значения стрелы прогиба f, следовательно, получаемые при этом напряжения в сечении вала не будет превосходить допустимых.

При нажиме при создания упругого прогиба вала во время правки необходимо следить за тем, чтобы вал прогибался строго вертикально. Для этого нажим следует производить равномерно, одновременной подтяжкой гаек нажимного устройства. Создав необходимый нажим и проконтралировав его по стреле прогиба, включают питание индукционной катушки, нагревают вал до выбранной температуры правки и выдерживают его в напряженном и нагретом состоянии. Температуру нагрева и время выдержки выбирают по релаксационным характеристикам стали данной марки.

Если прогиб вала большой (более 0.5 мм), то температура правки берется высокой (около 600⁰С). При начальных малых прогибах вала и при доводке в конце правки температура нагрева принимается примерно 530-550⁰С с соблюдением небольшой (15-20 мин) выдержки. По окончанию выдержки с после снятия напряжений от нажимного устройства вал изолируют асбестом и охлаждают при его вращении, иначе вал может получить прогиб. После остановки вала, охлаждения его до температуры окружающего воздуха и контрольной проверки биения снимают тепловую изоляцию, удаляют термопреобразователи, смывают графитовое покрытие и снимают окончательную кривую биения вала.

Метод релаксации выгодно отличается от других методов правки тем, что после правки в металле вала отсутствуют остаточные напряжения, обеспечивающие его устойчивую работу при дальнейшей эксплуатации.

3.9.3 Обточка шеек вала

Перед установкой устройств демонтируют камеру рабочего колеса, рабочее колесо насоса, переходной конус, обтекатель, верхний и нижний направляющие подшипники и уплотнения вала. После этого предварительно центрируем вас с выверкой его общей линии. Затем на сегментах верхнего и нижнего направляющих подшипников электродвигателя устанавливаются минимальные зазоры, равное 0,05-0,1 мм.

Рисунок 17 - Схема обточки шеек вала: 1 - Выправляющий аппарат; 2 - Вращающийся центр; 3 - Вал насоса; 4 - Устройство для проточки; 5 - Головина; 6 - Электродвигатель.

Первоначально для создания опоры вала вместо демонтированных направляющих подшипников устанавливается и прикрепляется к выправляющему аппарату вращающийся центр. Аксиальным вращением центра относительно корпуса производят сопряжение его рабочей поверхности с поверхностью центрирующего отверстия вала. При этом контролируется и не допускается смещение общей линии вала относительно вертикально оси агрегата.

Контроль осуществляется двумя агрегатами, установленные на нижней шейки вала в двух взаимно перпендикулярных плоскостях, а регулировка - регулировочными болтами, находящимися на опорах вращающего центра. Затем производят установку, выверку относительно оси вала и закрепляют устройства для обточки на посадочные места демонтированного верхнего и нижнего направляющего подшипника насоса в горловине или выправляющем аппарате.

Обточка шейки вала происходит при одновременном вращении вала электродвигателем насоса и перемещении суппорта с резцом с помощью механизма подачи. При этом резец устанавливается на заданную глубину резания. После каждого прохода производится остановка вращения вала и осуществляется контроль диаметра обрабатываемой шейки в нескольких сечениях, а также параметров шероховатости. Проточка шейки проводится до получения ближайшего ремонтного размера. В процессе резания обязательно обильное охлаждение режущего инструмента водой.

Для того, чтобы проточке обработать поверхность шейки до шероховатости, равной 2,5-1,25 мкм, необходимо для каждого типоразмера вала экспериментально подбирать подачу резца и глубину резания в зависимости от линейной скорости резания.

3.10 Торцевое уплотнение насоса

Для предотвращения утечек со стороны электродвигателя уплотнение вала осуществляется торцовым уплотнением с неподвижным упругим элементом. С полевой стороны вал насоса со встроенными крышками закрыт глухой крышкой, что исключает необходимость использования концевого уплотнения. В модификации с выносными подшипниками торцовое имеется с обеих сторон.

Контактные кольца изготавливаются из карбида кремния. Опорное кольцо устанавливается в рубашку резьбовую (20), жестко зафиксированную на валу (левая резьба) и вращается вместе с валом ротора. Упорное (плавающее) кольцо неподвижное, устанавливается в аксильной втулке (23), которая может перемещаться вдоль вала в осевом направлении. Упорное кольцо прижимается к опорному при помощи пружины (18).

Порядок разборки торцового уплотнения:

1. Снять крышек 16, вынуть пружину 18.

2. Отвернуть гайки крепления торцового уплотнения.

3. Снять корпус 17 с фланцем 22, втулку аксиальную 23, кожух 34.

4. Специальным ключом отвернуть рубашку резьбовую 20 (левая резьба).

5. Снять с вала регулировочные прокладки, кольцо прижимное 24, шпонку 26.

6. Вынуть с помощью специального приспособления из крышки всасывания 15 стакан 25 с запрессованной наружной обоймой подшипника 36.

7. Снять с вала внутреннюю обойму подшипника 35, втулку дистанционную 30, втулку упорную 31, проверить зазор в подшипнике, который должен составлять 0,15+0,22 мм.

8. Проверить состояние уплотнительных резиновых колец, при необходимости заменить.

9. Проверить состояние контактных колец 27, очистить отложения, притереть.

Сборка производится в обратном порядке. Свободный вход аксиальной втулки должен быть в пределах 8-10 мм. Зазор выставляется с помощью регулировочных колец. После сборки торцового уплотнения провернуть вал вручную. Произвести опрессовку торцового уплотнения. В случае течи жидкости через торцовое уплотнение разобрать его и выяснить причины негерметичности.

Сборочный чертеж

Характерные неисправности насосов ЦНС 240 и методы их устранения

Наименование неисправности, внешнее проявление и дополнительные признаки	Вероятная причина	Метод устранения
Насос при пуске не развивает подачу и давление в напорном патрубке.	Оборвались плашки задвижки на входном трубопроводе.	Отремонтировать задвижку.
	Размыт шибер задвижке на напорном трубопроводе.	Заменить задвижку.
	Засорена сетка приемного фильтра.	Очисть фильтр.
Насос не развивает необходимой подачи, электродвигатель перегружается.	Изношены уплотнения рабочих колес, уплотнительные кольца.	Вывести насос в ремонт. Заменить изношенные детали.
Нарушена герметичность стыков деталей насоса.	Стяжные шпильки недостаточно или неравномерно затянуты.	Остановить насос, отсечь от трубопроводов, слить воду из насоса. Отпустить гайки шпилек, затем снова равномерно затянуть гайки.
	Повреждены уплотнительные поверхности.	Вывести насос в ремонт. Разобрать насос для контроля и ремонта с притиркой поверхностей.
Осевое усилие не уравновешивается, ротор "гуляет" в осевом направлении.	Дроссельные щели в гидропяте и уплотнениях рабочих колес увеличились.	Вывести насос в ремонт. Проверить состояние уплотняющих поверхностей, произвести ремонт или замену изношенных деталей.
	Повышенное давление в камере гидропяты вследствие перетоков под диском или втулкой пяты.	Вывести насос в ремонт. Проверить состояние стыков, установить новые резиновые кольца.
Повышенная вибрация насоса.	Фундамент насосного блока не выдерживает возникающие нагрузки.	Вывести насос в ремонт. Провести ремонт и усилие фундамента насосного блока.
	Повышенное биение ротора.	Проверить биение ротора при затянутых и отпущенных гайках.
	Нарушена балансировка ротора.	Вывести насос в ремонт. Проверить ротор на балансировочном станке. Допустимый дисбаланс - 25 гсм.
	Нарушена центровка роторов насоса и электродвигателя.	Вывести насос в ремонт. Отцентрировать ротор насоса и электродвигателя. Точность центровки: биение радиальное - 0,05 мм, биение осевое - 0,03 мм.
	Вибрация трубопроводов.	Устранить вибрацию трубопровода.
Измеритель осевого сдвига сигнализирует о предельном перемещении вала ротора.	Износ колец гидропяты.	Замерить суммарный износ колец гидропяты. Максимальный износ не должен превышать 2 мм. Кольца гидропяты толщиной менее 19 мм подлежат замене.

3.11 Ремонт торцевых уплотнений

Использование в насосе торцевого уплотнения позволило устранить существенный недостаток сальниковых и манжетных уплотнений, связанный с износом вала в месте контакта с к уплотняющим элементом.

В торцевом уплотнении, пару трения которого образуется плоское резиновое кольцо и вращающийся диск из нержавеющей стали, наибольшему износу подвержены резиновое кольцо и рабочая поверхность диска. Ремонт такого уплотнения заключается в замене изношенного резинового кольца и в восстановлении поверхности диска.

Кольцо изготовляют из листовой маслостойкой резины средней твердости толщиной 5-6 мм. Ширина уплотняемой поверхности, на которую наносят смазочные канавки для протекания около 1л/мин смазочной воды для предупреждения подгорания резины, должна быть не менее 50 мм. Уплотнительное кольцо для удобства предварительно разрезают, а затем склеивают на валу. Технология склеивания аналогична технологии склеивания воротниковой манжеты.

Срок службы торцевого уплотнения определяется износостойкостью пары трения контактирующих колец. Наиболее надежным, долговечным и герметичным является торцевое уплотнение с контактирующими кольцами из силицированного графита, который получают в результате пропитки пористого графита расплавленным кремнием. Кабидная фаза обусловливает высокие физико-механические показатели и химическую стойкость, а свободный графит - антифрикционные свойства.

Ремонт уплотнения производят при изнашивании выступающей части кольца из силицированного графита над ласточкой. При ремонте заменяют изношенные кольца. Для этого сначала удаляют из расточки изношенное кольцо и очищают его от остатков клея. Кольца из силицированного графита изготавливают на специализированном предприятии.

Вклеивание колец в расточки корпусов производят эпоксидной смолой марки ЭД-20. Перед склеиванием составных колец тщательно подгоняют стыки сегментов. В предварительно обезжиренном расточке заливают приготовленную эпоксидную смолу в количестве, обеспечивающим заполнение пустот после установки колец. Обезжиренные кольца устанавливают в расточки, нагружают грузом, создавая удельное давление 0,2 МПа, и выдерживают в течение 24 ч. Установку колец в разъемном уплотнении производят от стыков к середине, на поверхности стыков клей не выносят. После вклеивания колец производят обработку шлифованием рабочей торцевой поверхности на универсально-шлифовальном станке. Шлифование осуществляется алмазными кругами марки АСР.

Для окончательной чистовой обработки рабочих поверхностей применяют доводку. Технологический процесс доводки сводится к сглаживанию неровностей с помощью абразивных порошков в присутствии смазочных средств. Смазочная жидкость образует между поверхностями притирочной плиты и кольца слой, насыщенный абразивными материалами. При ремонтных работах применяют доводку на притирочных плитах. Для доводки могут быть использованы различные абразивные порошки: электрокорунд, белый карборунд, карбид бора и т.д.

Поверхности трения колец должны быть обработаны до шероховатости, равной 0,06-0,1 мкм. Неплоскостность рабочей поверхности элемента пары трения должна быть не более 0,001 мкм, на этой поверхности недопустимы риски, раковины, трещины, смолы. Плоскостность рабочей поверхности рекомендуется контролировать плоскопараллельными стеклянными пластинами по интерференции света.

При ремонте торцевого уплотнения проверяют усилие и деформацию пружин, обеспечивающих герметичность пары трения. Усилие пружины не должно снижаться не более чем на 20%, а остаточная деформация не должна превышать 10%. При превышении допустимых параметров пружины отбраковывают и изготавливают новые.

3.12 Сборка насосного агрегата

В центробежных насосах спиральный корпус является базовой деталью, на которой устанавливается все остальные составные части насоса. Сборку насоса начинают с установки и выверки спирального корпуса.

Точность установки корпуса в горизонтальной плоскости проверяют по верхнему фланцу в двух взаимно перпендикулярных направляющих с помощью нивелира или контрольной линейки и уровня.

Для установки ротора на нижний фланец насоса устанавливают приспособление, состоящее из четырех пластин с отжимными винтами. Каждая пластина крепится с помощью двух шпилек фланца. тжимными винтами регулируются вертикальное и высотное положение ротора.

На монтажной площадке собирают рабочее колесо с валом. Гайки затягивают равномерно и в последовательности, обеспечивающей плотное прилегание плоскостей фланцев. Плотность прилегания фланцев проверяют щупом , который не должен входить между фланцами. После затяжки гайки фиксируют, чтобы предотвратить самоотвертывание, и размещают на ними защитный кожух. Затем устанавливается рабочее колесо с валом. Совместив горизонтальные оси рабочего колеса и спарильного корпуса, фиксируют высотную отметку фланца вала и опускают ротор с помощью отжимных винтов.

Далее устанавливают крышку насоса с прокладкой из прессшпана и спаривают вал-проставок с валом насоса. Центровку ротора в корпусе производят путем его смещения в горизонтальной плоскости до получения равномерных зазоров между защитным и уплотнительным кольцом уплотнения. Несимметричность зазора не должна превышать 10% его значения, которое принимается равным 0,1% диаметра защитного кольца. После центровки роторов фиксируют для предотвращения сдвига при последующих сборочных работах установкой мерных прокладок в зазор уплотнения. Выверку вертикального положения вала производят уровнем по торцу фланца насоса с погрешностью 0,02-0,03 мм/м. Вертикальное положение вала устанавливается за счет одностороннего опускания с помощью отжимных винтов монтажных пластин.

Последующие технологические операции при сборке электродвигателя (соединения валов насоса и электродвигателя, центровка валов) описаны ниже.

Перед установкой переднего конуса или проставка всасывающей трубы проверяют зазоры между уплотнителями и защитными кольцами. В случае необходимости выравнивают их перемещением ротора на подпятнике. Измеряют также зазор между рабочими колесами и рассекателем корпуса.

Проставок всасывающей трубы устанавливают на прокладках из прессшпана, прикрепляют к нижнему фланцу насоса и собирают его уплотнение на горловине всамывающей трубы.

Приступая к сборке направляющего подшипника, проводят цетровку с помощью нутромера крышки насоса по расточке под подшипник относительно вала. Несоосность расточки не должна превышать 0,05 мм. После центровки крышку фиксируют штифтами относительно корпуса насоса, собирают направляющий подшипник и измеряют зазоры между шейкой вала и вкладышами подшипника.

Сборку уплотнения вала насоса начинают с центровки его корпуса относительно шейки вала, фиксации штифтами и надежного закрепления. При сборке уплотнений с сальниковой набивкой производят предварительную затяжку пакета набивки. Окончательную затяжку производят при работающем насосе, обеспечивая необходимую протечку уплотняемой воды.

Сборка центробежного насоса завершается установкой служебных трубопроводов и контрольно-измерительных приборов, заполнением водой проточной части, устранение протечек в соединениях и пробным пуском.



4. БЕЗОПАСНОСТЬ ТРУДА, ПРОМЫШЛЕННАЯ САНИТАРИЯ И ПРОТИВОПОЖАРНЫЕ МЕРОПРИЯТИЯ ПРИ РЕМОНТЕ

Насосные станции в большинстве случаем являются непрерывно действующим производством, и поэтому ремонтные работы на насосных станциях часто ведутся рядом с действующим оборудованием, электрическими проводами, находящимися под напряжением, и вращающимися механизмами. Часто ремонтный персонал работает в подводной части агрегата, в этом случае затруднена связь с людьми, находящимися наверху, иногда работы приходится выполнять в стесненных условиях, на высоте или над поверхностью воды. Подобные условия требуют от ремонтного персонала знания безопасных методов и приемов работы, а также неуклонного их выполнения.

При техническом обслуживании и ремонте насосного оборудования необходимо реководствоваться некими правилами, нормами и действующими правилами, нормами и инструкциями по технике безопасности и промышленной санитарии.

Ремонтный персонал ежегодно проходит проверку знаний "Правил техники безопасности". Работники несут персональную ответственность за каждое нарушение правил, происшедшее по их вине.

Выполнять ремонтные работы на действующих механизмах, двигателях, подключенных к электросети, насосах, не отключенных от трубопроводов, не приняв меры против ошибочного включения механизмов, запрещается.

Нельзя при работе становиться на барьеры площадок, ограждения муфт и вращающихся механизмов, ходить по трубопроводам и конструкциям, не предназначенным для хождения. Запрещается чистить, вытирать и смазывать вращающиеся и движущиеся части машин на ходу, заходить за ограждения и просовывать руки через них.



Допуск к ремонтным работам

Прежде чем допустить ремонтную бригаду или рабочего к ремонтным работам, мастер проверяет наличие удостоверений в праве допуска к работе у каждого рабочего. После этого проводит обязательный инструктаж о безопасных способах выполнения данной ремонтной работе. Ремонтный персонал приступает к работе после получения мастером наряда-допуска, где должны быть указаны фамилии ответственного руководителя ремонтных работ и рабочих, описание содержания работы, сроки начала и планируемого окончания работ, а также перечисляются все меры по отключению ремонтируемого оборудования и мероприятия для обеспечения безопасного ведения работ.

Все рабочие места, площадки, полы и перекрытия, относящиеся к ремонтируемому оборудованию, должны хорошо освещаться и содержаться в чистоте; их нельзя захламлять и загромождать посторонними предметами и деталями разбираемого оборудования. Пролитое масло на пол необходимо немедленно убирать, чтобы рабочие не поскользнулись. Лестницы и проемы надо ограждать перилами.

Детали разбираемого оборудования следует укладывать в заранее предусмотренные места и площадки, которые рассчитаны на размещение груза.

В подводной части агрегата, в замкнутых сосудах и масляных баках должны работать не менее 2 человек одновременно; категорически запрещается направлять туда одного человека.

При опускании деталей через вскрытые люки в полу и перекрытиях около люка ставят обязательного дежурного для предупреждения проходящих мимо людей. По окончанию работ люки немедленно закрывают. Люки и проемы, открытые на длительное время, обязательно ограждают.

При рубке металла рабочее место должно быть ограждено, чтобы куски металла не поранили проходящих мимо. Рубщик должен пользоваться предохранительными очками. В помещении машинного зала запрещается хранить легковоспламеняющие и горючие вещества.

Такелажные работы

Такелажные работы при ремонте насосов являются сложными и ответственными ремонтными операциями. К их проведению допускаются только специалисты обученные работниками, сдавшие экзамены по специальности стропальщика. Проведение любых такелажных работ следует строгого выполнения правил техники безопасности, так как малейшее нарушение и недосмотр могут привести к несчастным случаям.

Однако при неисправности, аварийных положениях и в других случаях, которые могут привести к авариям, повреждению оборудования и несчастным случаям, любой член бригады или постороннее лицо, заметившее неисправность, имеет подать команду "стоп", крановщик обязан ее немедленно выполнить.

Строповка тросами деталей на крюк производится такелажными узлами. При этом следует помнить, что увеличение угла наклона троса к вертикали уменьшает его грузоподъемность. При равномерном распределении груза на двух вертикальных ветвях тросов на каждую ветвь приходится половина массы деталей, на трех ветвях, расположенных под углом 120⁰, - одна треть массы детали на каждую ветвь.

На двурогих крюках крана нагрузка равномерно распределяется на оба рога. Перед использованием троса или стропа необходимо проверить его грузоподъемность и дату последних испытаний.

При закреплении деталей на их острые углы под трос устанавливают прокладки, чтобы трос не перерезался. Не разрушается оттягивать груз краном, поэтому перед подъемом кран устанавливают так, чтобы крюк и центр тяжести поднимаемой детали находились на одной оси.

После окончания строповки перед транспортировкой груз предварительно поднимают на 100-200 мм от пола и в таком положении выдерживают несколько минут, при этом проверяют надежность строп, отсутствие натяжки или затяжки, равномерность натяжения тросов. Убедившись, что груз подвешен прочно, можно его поднимать и транспортировать.

При такелажных работах следует знать основные правила складирования оборудования, материалов. Складирование можно производить на специально выделенных площадках, хорошо выровненных и утрамбованных, а в зимнее время очищенных от снега и льда. Должны быть приняты меры против самопроизвольного смещения, просадки, осыпания и раскатывания хранимых материалов.

Запрещается прислонять материалы изделия к заборам и элементам сооружений.

Сварочные работы

При проведении ремонтных работ большое внимание уделяется сварочным работам. К электросварочным, газосварочным и другим огневым работам допускаются лица, прошедшие специальную подготовку, имеющие практические навыки, знания инструкций по охране труда и правил пожарной безопасности. Электросварщики должны иметь группу по электробезопасности не ниже второй.

До начала сварочных работ каждая емкость, в том числе и находившаяся в эксплуатации, должна быть провентилирована. Перед сваркой емкости, в которых находилась жидкость, топливо или горючие жидкости, газы и прочее, должны быть очищены, промыты горячей водой, пропарены, просушены, после чего проверяется отсутствие в них опасной концентрации вредных веществ.

Сварочные и огневые работы должны выполняться после тщательной очистки свариваемых деталей снаружи и изнутри от окалины, пыли, горючих веществ. Поверхности свариваемых деталей должны быть сухими. Кромки заготовок и деталей не должны иметь заусенцев, место сварочных работ должно быть ограждено.

Во время работы с кислородными баллонами необходимо следить, чтобы на редукционный и другие клапаны не попадало масло или жир, потому что при соединении с ними кислорода происходит взрыв.

Не допускается работа в одежде, облитой маслом, красками или горючими жидкостями. Запрещается из выпускать из рук горящую горелку или резак. Газосварщик и резчики, а также их подручные должны работать в защитных очках и брезентовых рукавицах. При электросварке главным правилом техники безопасности является заземление корпусов рубильника, пускателей, сварочных агрегатов, трансформаторов, а также сварочных плит. При временных работах заземление устраивают перед началом работ сварки и не снимают до ее окончания. Заземление осуществляется с помощью гибкого провода, снабженного зажимами.

При выполнении сварки в сырых местах сварщик и подручный должны вставать на сухую доску, покрытую резиновым ковриком. При сварке внутри резервуаров и в стесненных условиях работать необходимо на коврике и голову защищать резиновым шлемом.

Промышленная санитария и гигиена труда

Промышленная санитария призвана создавать на производстве нормальные, с точки зрения медицины, условия труда путем применения санитарно-технических средств, лечебных и профилактических мероприятий.

Рабочие площадки имеют условия, которые отличаются от природных. Естественно, что целый ряд обстоятельств отрицательно влияет на здоровье человека. К таким факторам относятся: повышенная влажность в подземной части насосной станции, постоянный шум в машинном зале, производственная пыль, стесненные условия работы, выделение вредных и ядовитых веществ, напряжение слуха и зрения. Эти факторы могут вызвать профессиональные заболевания, если с ними не вести борьбу.

На каждом предприятии должны проводиться следующие мероприятия: всемерная механизация производственных процессов, применение рациональных методов производства, установка вентиляции и кондиционирования воздуха для устранения ненормальной температуры и влажности воздуха в помещении, замена вредных материалов на безвредные, нормальное освещение рабочих мест, рациональные режимы работы и отдыха, ослабление производственных шумов и вибрации.

Кроме того, на современных предприятиях обязательно устраивают помещения личной гигиены: души, умывальники, раздевалки и другие бытовые предметы. На предприятиях действуют медицинские пункты, в которых ведется дежурство медицинского персонала. На рабочих местах цехов и участков за счет предприятия устанавливают аптечки с запасом медикаментов.

Противопожарные мероприятия

Даже небольшой пожар может надолго вывести насосную станцию из строя, поэтому необходимо строго соблюдать противопожарные мероприятия. Возможные причины возникновения пожаров: короткое замыкание в неисправном электрооборудовании или электропроводе, его перегрузка, разряды молнии, неосторожное обращение с огнем, курение в пожароопасных местах, небрежное обращение с электрообогревателями и т.д.

При ремонтных и монтажных работах необходимо большое внимание уделять пожарной безопасности и выполнять следующие мероприятия: обеспечить свободные проходы и проезды на пути эвакуации, а также проходы к средствам пожаротушения, сварочные и другие огнеопасные работы проводить только на том оборудовании, которые нельзя вынести на постоянный сварочный аппарат, пролитое масло и другие жидкости следует немедленно убирать.

Промасленные обтирочные материалы необходимо складывать в закрытые железные ящики, которые после окончания работ следует выносить из помещения для утилизации, работы по окраске следует проводить при наличии средств пожаротушения, должна быть обеспечена вентиляция зоны окраски, на предприятии должна быть предусмотрена сеть противопожарного водопровода, обеспечивающая определенную гибкость схемы подачи воды, а также требуемый напор и пропуск расчетного за работоспособностью сети. Пожарные краны окрашивают в красный цвет.

На пожарных щитах должна размещаться только те первичные средства тушения пожара, которые могут применяться в данном помещении. Краны огнетушителя должны быть опломбированы. Использованные или с сорванными пломбами огнетушители должны быть немедленно изъяты для проверки или перезарядки. Нельзя устанавливать огнетушители у обогревателей, горячих трубопроводов. Недопустимо тушить горящую электропроводку и электрооборудование, находящееся под напряжением, водой из пожарного ствола, так как вода проводит электрический ток и работающего может поразить током.

К нарушениям правил противопожарной безопасности применяют меры административного воздействия. Виновные в возникновении пожара могут быть привлечены к уголовной ответственности.



ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Крупные центробежные насосы широко применяются нефтяной отрасли. Из-за особенностей условий эксплуатации и уникальности современных крупных насосов необходимо предъявлять повышенные требования к организации их технического обслуживания и ремонта.

В моей работе приведены основные конструктивные особенности и технические данные разных насосов. Несколько глав посвящено организации ремонтных работ и собственно технологии ремонта деталей и сборочных единиц, разборке и испытанию насосных агрегатов.

Своевременных ремонт, уход за оборудованием и техникой всегда был и будет одной из важных частей эксплуатации той или иной техники.

За основу был взят насосный агрегат ЦНС 240, были досконально рассмотрены его конструктивные особенности, технические характеристики, принцип работы и предназначение. Разобрана каждая основная деталь насоса, разобраны методы дефектации разных поломок, представлены разные способы ремонта.

К работе приложены сборочный чертеж, рабочие чертежи некоторых деталей, что способствует лучше разобраться в конструктивных особенностях насоса.



СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Гловацкий О.Я., Очилов Р.А. Совершенствование эксплуатации крупных мелиоративных насосных станций. М., изд. ЦБНТИ Минводхоза СССР, 1990.

2. Крупные осевые и центробежные насосы. Монтаж, эксплуатация и ремонт: Справочное пособие. М.: Машиностроение, 1977.

3. Лысов К.И., Чаюк И.А., Мускевич Г.Е. Эксплуатация мелиоративных насосных станций. М.: Агропромиздат, 1988.

4. Насосы АЭС: Справочное пособие / Под ред. П.Н. Пака. М.: Энергоатомиздат, 1989.

5. Насосы и насосные станции / Под ред. В.Ф. Чебаевского. М.: Агропромиздат, 1989.