สาเหตุหลัก วิธีการวินิจฉัย และมาตรการป้องกันการแตกหักของเพลาในปั๊มหอยโข่งแบบหลายขั้นตอน

เพลาปั๊มเป็นส่วนประกอบที่สำคัญในปั๊มหอยโข่งแบบหลายใบพัด โดยจะส่งกำลังจากตัวขับไปยังใบพัดและรักษาการจัดตำแหน่งของชุดประกอบที่กำลังหมุนอยู่ เมื่อเพลาแตก ปั๊มอาจหยุดทันที และความเสียหายรองอาจส่งผลต่อใบพัด แบริ่ง ซีล ข้อต่อ และส่วนประกอบภายในอื่นๆ

การเปลี่ยนเพลาที่ชำรุดอาจทำให้อุปกรณ์คืนสภาพได้ชั่วคราว แต่ไม่จำเป็นต้องแก้ปัญหาพื้นฐานเสมอไป หากยังคงมีปัญหาในการรับน้ำหนักที่มากเกินไป การวางแนวที่ไม่ถูกต้อง การสั่นสะเทือน หรือการทำงาน เพลาทดแทนอาจทำงานล้มเหลวอีกครั้ง

การทำความเข้าใจสาเหตุทั่วไปของความล้มเหลวของเพลาปั๊มแบบหลายขั้นตอน การระบุหลักฐานที่ทิ้งไว้จากความล้มเหลว และการใช้มาตรการป้องกันที่เหมาะสมถือเป็นสิ่งสำคัญสำหรับการทำงานที่เชื่อถือได้

 

 

1. สาเหตุทั่วไปของความล้มเหลวของเพลาปั๊มแบบหลายขั้นตอน

1.1 แรงขับตามแนวแกนมากเกินไป

ปั๊มหอยโข่งหลายใบพัดใช้ใบพัดหลายตัวเพื่อสร้างส่วนหัวที่สูง ขึ้นอยู่กับการออกแบบไฮดรอลิก ใบพัดสามารถสร้างแรงขับในแนวแกนซึ่งต้องได้รับการจัดการโดยการจัดสมดุลและระบบแบริ่งแรงขับที่เหมาะสม

หากแรงขับในแนวแกนเกินขีดจำกัดการออกแบบ โหลดที่เกิดขึ้นอาจทำให้แบริ่งแรงขับและส่วนประกอบที่หมุนอยู่เสียหายได้ ในกรณีที่รุนแรงหรือเป็นเวลานาน การเคลื่อนที่ของแกนที่ผิดปกติและความเค้นเชิงกลที่เกี่ยวข้องอาจทำให้เกิดความล้มเหลวของเพลาได้

สาเหตุที่เป็นไปได้ ได้แก่ :

การสึกหรอหรือความเสียหายต่อจานบาลานซ์ ถังบาลานซ์ หรือส่วนประกอบบาลานซ์บาลานซ์อื่นๆ เมื่อติดตั้ง

ทางเดินสมดุลที่ถูกบล็อกหรือจำกัดในการออกแบบที่ใช้

ช่องว่างไม่ถูกต้องหรือการประกอบส่วนประกอบที่สมดุลไม่ถูกต้อง

การทำงานนอกช่วงการทำงานที่กำหนดไว้ของปั๊ม

การจัดเรียงสมดุลจะแตกต่างกันไปตามการออกแบบปั๊ม ปั๊มหลายใบพัดบางรุ่นใช้จานบาลานซ์หรือดรัมบาลานซ์ ในขณะที่ปั๊มบางรุ่นใช้ระบบไฮดรอลิกที่แตกต่างกัน การตรวจสอบและบำรุงรักษาควรเป็นไปตามข้อกำหนดของปั๊มรุ่นเฉพาะ

1.2 การวางแนวที่ไม่ตรงระหว่างปั๊มและตัวขับ

การจัดตำแหน่งที่ไม่ดีระหว่างเพลาปั๊มและมอเตอร์หรือเพลาเครื่องยนต์อาจทำให้เกิดภาระเพิ่มเติมในข้อต่อ แบริ่ง และชุดประกอบที่หมุนได้

การวางแนวที่ไม่ถูกต้องอาจเป็นผลมาจากการติดตั้งที่ไม่ถูกต้อง การเคลื่อนที่ของฐานราก การขยายตัวเนื่องจากความร้อน สลักเกลียวยึดที่หลวม หรือความเครียดของท่อที่กระทำต่อตัวเรือนปั๊ม

สัญญาณเตือนทั่วไป ได้แก่:

การสั่นสะเทือนผิดปกติระหว่างการทำงาน

อุณหภูมิแบริ่งเพิ่มขึ้น

การสึกหรอของข้อต่อที่ผิดปกติ

ซีลรั่วซ้ำๆ หรือตลับลูกปืนชำรุดก่อนกำหนด

สำหรับปั๊มหลายใบพัดที่มีส่วนประกอบที่หมุนได้ค่อนข้างยาว การจัดตำแหน่งและการรองรับโรเตอร์ถือเป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่ง ควรตรวจสอบการวางแนวโดยเทียบกับความคลาดเคลื่อนของผู้ผลิต โดยพิจารณาการเติบโตทางความร้อนตามที่เกี่ยวข้อง

1.3 การเกิดโพรงอากาศและสภาวะการดูดไม่เพียงพอ

การเกิดฟองอากาศจะเกิดขึ้นเมื่อความดันของเหลวในท้องถิ่นลดลงต่ำกว่าความดันไอของของเหลว ทำให้เกิดฟองอากาศซึ่งต่อมาจะยุบตัวเมื่อความดันเพิ่มขึ้น

การเกิดโพรงอากาศอาจทำให้พื้นผิวใบพัดเสียหาย ความไม่เสถียรของระบบไฮดรอลิก เสียงรบกวน และการสั่นสะเทือนที่เพิ่มขึ้น การทำงานที่รุนแรงหรือเป็นเวลานานภายใต้สภาวะการดูดที่ไม่เสถียรสามารถทำให้เกิดความเสียหายทางกลและความเมื่อยล้า แม้ว่าการเกิดโพรงอากาศเพียงอย่างเดียวไม่ได้หมายความว่าเพลาจะแตกหักโดยอัตโนมัติ

ปัจจัยร่วมที่พบบ่อยได้แก่:

ตัวกรองการดูดอุดตันหรือแรงต้านของสายดูดมากเกินไป

หัวดูดสุทธิบวก (NPSHa) ที่มีอยู่ไม่เพียงพอ

อุณหภูมิของเหลวสูงหรือแรงดันดูดที่ไม่เอื้ออำนวย

การติดตั้งไม่ถูกต้องหรือจุดปฏิบัติงานที่ไม่เหมาะสม

อากาศเข้าสู่ท่อดูดในการใช้งานที่เป็นไปได้

การยืนยันสภาวะการดูดและการตรวจสอบความเสียหายของโพรงอากาศสามารถช่วยแยกแยะปัญหาไฮดรอลิกจากความผิดพลาดทางกลล้วนๆ

1.4 การสั่นสะเทือนที่มากเกินไปและความไม่สมดุลของโรเตอร์

โรเตอร์ปั๊มแบบหลายใบพัดประกอบด้วยส่วนประกอบต่างๆ เช่น เพลา ใบพัด ปลอก และชิ้นส่วนอื่นๆ ที่ขึ้นอยู่กับรุ่น การสึกหรอที่ไม่สม่ำเสมอ การสะสมของคราบ ส่วนประกอบที่เสียหาย หรือการประกอบที่ไม่ถูกต้องอาจทำให้เกิดความไม่สมดุลได้

เมื่อโรเตอร์หมุน ความไม่สมดุลจะทำให้เกิดแรงเป็นระยะ หากการสั่นสะเทือนยังคงมีอยู่ ความเค้นแบบวงจรอาจส่งผลให้เกิดการแตกร้าวเมื่อยล้าและการแพร่กระจาย โดยเฉพาะที่ความเข้มข้นของความเค้นทางเรขาคณิต

สาเหตุที่เป็นไปได้ ได้แก่ :

ใบพัดชำรุด สึกหรอ หรือไม่สม่ำเสมอ

การโค้งงอของเพลาหรือชุดโรเตอร์ไม่ถูกต้อง

ตลับลูกปืนสึกหรือระยะห่างของตลับลูกปืนมากเกินไป

สลักเกลียวฐานรากหลวมหรือโครงสร้างรองรับไม่เพียงพอ

การทำงานใกล้กับความเร็วหรือสภาวะการสั่นสะเทือนที่ไม่เอื้ออำนวย

ควรประเมินการสั่นสะเทือนร่วมกับสภาพการทำงาน อุณหภูมิตลับลูกปืน และประวัติการบำรุงรักษาล่าสุด แทนที่จะถือเป็นอาการเดี่ยวๆ

1.5 วัสดุของเพลา การผลิต หรือข้อบกพร่องของพื้นผิว

ความล้มเหลวของเพลาอาจเกิดจากข้อบกพร่องในวัสดุหรือกระบวนการผลิต

ตัวอย่าง ได้แก่ ความไม่ต่อเนื่องของวัสดุ การรักษาความร้อนที่ไม่เหมาะสม ความเสียหายของเครื่องจักร ข้อบกพร่องที่พื้นผิว และความเข้มข้นของความเค้นเฉพาะที่ คุณสมบัติต่างๆ เช่น ร่องสลัก ไหล่ยาง การเปลี่ยนเส้นผ่านศูนย์กลาง และเกลียวอาจต้องได้รับการดูแลเป็นพิเศษ เนื่องจากรูปทรงของร่องสลักสามารถเพิ่มแรงเค้นในพื้นที่ได้

ความเหมาะสมของวัสดุยังขึ้นอยู่กับของเหลวที่สูบ อุณหภูมิ โหลดทางกล และสภาพแวดล้อมการทำงานด้วย

ดังนั้นเพลาที่ชำรุดจึงควรได้รับการตรวจสอบทั้งความเสียหายที่เกี่ยวข้องกับการบริการและปัญหาด้านการผลิตหรือวัสดุที่อาจเกิดขึ้น ในกรณีที่กลไกการแตกหักไม่แน่นอน อาจจำเป็นต้องมีการตรวจสอบทางโลหะวิทยาก่อนที่จะมอบหมายความรับผิดชอบต่อสาเหตุเฉพาะ

1.6 การทำงานไม่ถูกต้องและการบำรุงรักษาไม่เพียงพอ

การปฏิบัติงานสามารถเร่งการสึกหรอและเพิ่มภาระทางกลได้ การสตาร์ทและหยุดบ่อยครั้ง การทำงานเป็นเวลานานนอกช่วงที่แนะนำ การหล่อลื่นไม่เพียงพอ และการตอบสนองที่ล่าช้าต่อการสั่นสะเทือนที่ผิดปกติ ล้วนเพิ่มความเสี่ยงต่อความเสียหายรองได้

ความล้มเหลวของเพลาซ้ำๆ ควรแจ้งให้ตรวจสอบประวัติการทำงานของปั๊ม บันทึกการบำรุงรักษา และสภาพการทำงานจริง เพียงติดตั้งส่วนประกอบทดแทนโดยไม่แก้ไขปัจจัยเหล่านี้ อาจนำไปสู่การปิดระบบอีกครั้ง

 

2. วิธีการวินิจฉัยเพลาปั๊มหัก

การวินิจฉัยที่เชื่อถือได้ประกอบด้วยการตรวจสอบการแตกหัก การตรวจสอบส่วนประกอบ ข้อมูลการทำงาน และประวัติการบำรุงรักษา ไม่มีสัญญาณภาพใดที่สามารถสรุปสาเหตุของความล้มเหลวของเพลาทุกครั้งได้

ก่อนการตรวจสอบ ให้แยกปั๊มและตัวขับ ปลดการเชื่อมต่อหรือยึดแหล่งพลังงานตามขั้นตอนของไซต์งาน และยืนยันว่าอุปกรณ์ไม่สามารถเริ่มทำงานโดยไม่คาดคิด ปฏิบัติตามข้อกำหนดด้านความปลอดภัยที่เกี่ยวข้องก่อนถอดชิ้นส่วน

ขั้นตอนที่ 1: ตรวจสอบพื้นผิวที่แตกหัก

พื้นผิวที่แตกหักอาจเป็นเบาะแสว่าเพลาชำรุดได้อย่างไร

โหมดความล้มเหลวที่เป็นไปได้	หลักฐานที่เป็นไปได้	จะสอบสวนอะไร.
ความล้มเหลวของความเมื่อยล้า	ลักษณะการเจริญเติบโตของรอยแตกแบบก้าวหน้าหรือบริเวณที่ชัดเจนซึ่งเกิดการแตกหักครั้งสุดท้าย	การดัดงอซ้ำๆ แรงกระทำตามแนวแกน การสั่นสะเทือน และความเข้มข้นของความเค้น
โอเวอร์โหลดอย่างกะทันหัน	คุณสมบัติการแตกหักที่สอดคล้องกับเหตุการณ์โอเวอร์โหลดอย่างรวดเร็ว	การยึดของโรเตอร์ แรงบิดที่มากเกินไป การเปลี่ยนแปลงโหลดอย่างกะทันหัน หรือการติดขัดของกลไก
ความล้มเหลวจากการกัดกร่อนหรือความล้าจากการกัดกร่อน	การกัดกร่อน รูพรุน หรือการเสื่อมสภาพของพื้นผิวเฉพาะจุด	ความเข้ากันได้ของของไหล สภาวะการกัดกร่อน มาตรการป้องกัน และการโหลดแบบวน
วัสดุหรือข้อบกพร่องในการผลิต	การรวม ความไม่ต่อเนื่อง หรือความผิดปกติในสาระสำคัญอื่นๆ ที่เป็นไปได้	การรับรองวัสดุ บันทึกการผลิต และการตรวจทางห้องปฏิบัติการ

นี่เป็นตัวบ่งชี้เบื้องต้น ไม่ใช่การวินิจฉัยขั้นสุดท้าย ลักษณะการแตกหักขึ้นอยู่กับวัสดุ สภาวะการโหลด และกลไกความล้มเหลว การทำความสะอาดหรือการจัดการกระดูกหักอย่างไม่ถูกต้องอาจทำลายหลักฐานที่เป็นประโยชน์ได้เช่นกัน

ขั้นตอนที่ 2: ตรวจสอบชุดประกอบที่หมุนได้

หลังจากการตรวจสอบการแตกหักเบื้องต้น ให้ตรวจสอบส่วนประกอบที่เกี่ยวข้องเพื่อหาความเสียหายรอง

การตรวจสอบอาจรวมถึง: ขึ้นอยู่กับการออกแบบปั๊ม

ความตรงของเพลา ขนาด และสภาพพื้นผิว

สภาพใบพัด ความพอดี และมีร่องรอยการสึกหรอไม่สม่ำเสมอ

สภาพตลับลูกปืน ระยะห่าง และการหล่อลื่น

บันทึกสภาพการเชื่อมต่อและการจัดตำแหน่ง

จานบาลานซ์ ถังบาลานซ์ ทางเดินบาลานซ์ หรือส่วนประกอบการจัดการแรงขับอื่นๆ เมื่อติดตั้ง

ปลอก ซีล และชิ้นส่วนอื่นๆ ที่อาจสัมผัสหรือเสียหายระหว่างความล้มเหลว

ควรเปรียบเทียบการวัดกับข้อกำหนดของผู้ผลิต การนำชิ้นส่วนที่เสียหายหรือมีขนาดไม่เหมาะสมกลับมาใช้ซ้ำอาจทำให้เกิดภาระเพิ่มเติมในชิ้นส่วนทดแทนได้

ขั้นตอนที่ 3: ตรวจสอบบันทึกการปฏิบัติงานและการบำรุงรักษา

การสอบสวนควรระบุสิ่งที่เกิดขึ้นก่อนเกิดความล้มเหลวด้วย

ข้อมูลที่เป็นประโยชน์ ได้แก่ ขั้นตอนการทำงานและส่วนหัว แรงดันในการดูดและระบาย แนวโน้มการสั่นสะเทือน อุณหภูมิตลับลูกปืน ความถี่ในการสตาร์ท-ดับ การบำรุงรักษาล่าสุด และการเปลี่ยนแปลงใด ๆ ที่เกิดขึ้นกับระบบกระบวนการ

ตัวอย่างเช่น หากการสั่นสะเทือนค่อยๆ เพิ่มขึ้นในช่วงหลายสัปดาห์ การตรวจสอบอาจมุ่งเน้นไปที่การพัฒนาความเสียหายทางกลหรือการเปลี่ยนแปลงสภาพทางไฮดรอลิก หากปั๊มหยุดกะทันหันหลังจากการอุดตันของโรเตอร์ เหตุการณ์ที่เกี่ยวข้องกับโหลดเกินอาจสมควรได้รับการตรวจสอบอย่างใกล้ชิด

เป้าหมายคือการระบุสาเหตุที่แท้จริงที่ได้รับการสนับสนุน แทนที่จะอาศัยสมมติฐานที่อิงจากพื้นผิวที่แตกหักเพียงอย่างเดียว

 

3. มาตรการปฏิบัติเพื่อป้องกันความล้มเหลวของเพลา

รักษาตำแหน่งเพลาและข้อต่อให้ถูกต้อง

ตรวจสอบการจัดตำแหน่งระหว่างการติดตั้งและหลังการบำรุงรักษาที่สำคัญ พิจารณาการเคลื่อนที่ด้วยความร้อนตามที่เกี่ยวข้อง และหลีกเลี่ยงการบังคับท่อดูดหรือท่อระบายที่ไม่ตรงตำแหน่ง

ตรวจสอบฐานราก สลักยึด ข้อต่อ และส่วนรองรับท่อเพื่อให้แน่ใจว่าไม่รับภาระภายนอกมากเกินไป

ตรวจสอบส่วนประกอบการจัดการแรงขับตามแนวแกน

ปฏิบัติตามกำหนดการบำรุงรักษาสำหรับการจัดสมดุลเฉพาะของปั๊ม ตรวจสอบระยะห่างของส่วนประกอบ พื้นผิวที่สึกหรอ ทางเดินสมดุล และตลับลูกปืนกันรุน

ตรวจสอบการเคลื่อนที่ของแกนที่ผิดปกติหรือความเสียหายของตลับลูกปืนกันรุนที่เกิดขึ้นซ้ำๆ แทนที่จะเปลี่ยนชิ้นส่วนที่เสียหายซ้ำๆ โดยไม่ระบุสาเหตุ

รักษาสภาวะการดูดให้เพียงพอ

รักษาช่องดูดและตัวกรองให้สะอาด ตรวจสอบตำแหน่งวาล์ว และตรวจสอบว่า NPSH ที่มีอยู่เพียงพอสำหรับสภาพการทำงานหรือไม่

ตรวจสอบสัญญาณของการเกิดโพรงอากาศ อากาศเข้า และการไหลที่ไม่เสถียร หากเงื่อนไขของกระบวนการเปลี่ยนแปลง ให้ประเมินอีกครั้งว่าปั๊มยังคงเหมาะสมกับหน้าที่ที่กำหนดหรือไม่

ตรวจสอบสภาพการสั่นสะเทือนและแบริ่ง

สร้างการอ่านค่าการทำงานตามปกติในทางปฏิบัติและติดตามการเปลี่ยนแปลงเมื่อเวลาผ่านไป ตรวจสอบการสั่นสะเทือนที่เพิ่มขึ้น เสียงที่ผิดปกติ อุณหภูมิตลับลูกปืนที่เพิ่มขึ้น หรือการรั่วไหลของซีลซ้ำๆ

การตรวจสอบการสั่นสะเทือนสามารถช่วยระบุข้อบกพร่องที่กำลังพัฒนาก่อนที่จะทำให้เกิดความเสียหายรองอย่างกว้างขวาง ขีดจำกัดและตำแหน่งการวัดที่เหมาะสมควรเป็นไปตามข้อกำหนดของอุปกรณ์และมาตรฐานที่บังคับใช้

ใช้งานภายในช่วงที่แนะนำ

เปรียบเทียบสภาพการทำงานจริงกับกราฟปั๊มของผู้ผลิตและคำแนะนำในการใช้งาน หลีกเลี่ยงการทำงานเป็นเวลานานด้วยอัตราการไหลหรือโหลดที่ไม่เหมาะสม

ใช้ขั้นตอนการสตาร์ทและการหยุดที่เหมาะสม รักษาการหล่อลื่นให้เพียงพอ และตรวจสอบการเดินทางซ้ำๆ หรือการเปลี่ยนแปลงสภาพการทำงานอย่างกะทันหัน

ใช้ชิ้นส่วนทดแทนที่เหมาะสมและเก็บบันทึกการตรวจสอบ

เพลาสำหรับเปลี่ยนและส่วนประกอบที่เกี่ยวข้องต้องตรงกับขนาด ข้อมูลจำเพาะของวัสดุ และการกำหนดค่าปั๊มที่ต้องการ

บันทึกการวัดเพลา ระยะห่างของส่วนประกอบในการทรงตัว สภาพตลับลูกปืน ผลการจัดตำแหน่ง การอ่านค่าการสั่นสะเทือน และผลการวิจัยจากการตรวจสอบความล้มเหลวที่สำคัญทุกครั้ง บันทึกเหล่านี้ช่วยตรวจจับปัญหาที่เกิดซ้ำและสนับสนุนการตัดสินใจในการบำรุงรักษาที่มีข้อมูลมากขึ้น

 

4. เหตุใดการออกแบบปั๊มและคุณภาพการผลิตจึงมีความสำคัญ

การป้องกันความล้มเหลวของเพลานั้นต้องการมากกว่าการเลือกวัสดุเพลาที่แข็งแรง ประสิทธิภาพที่เชื่อถือได้ขึ้นอยู่กับปฏิสัมพันธ์ระหว่างการออกแบบไฮดรอลิก รูปทรงของโรเตอร์ วัสดุส่วนประกอบ ความแม่นยำในการผลิต คุณภาพการประกอบ และสภาพการทำงาน

สำหรับปั๊มหอยโข่งแบบหลายใบพัด เพลาและส่วนประกอบที่หมุนที่เกี่ยวข้องจะต้องเหมาะสมกับอัตราการไหล ส่วนหัว ความเร็ว คุณสมบัติของของไหล และรอบการทำงานที่ต้องการ การจัดเรียงสมดุลและระบบแบริ่งต้องเหมาะสมกับการออกแบบเฉพาะด้วย

 

ความล้มเหลวของเพลาปั๊มแบบหลายขั้นตอนอาจเป็นผลมาจากแรงขับในแนวแกนมากเกินไป การเยื้องศูนย์ ความไม่เสถียรที่เกี่ยวข้องกับการเกิดโพรงอากาศ การสั่นสะเทือนอย่างต่อเนื่อง วัสดุที่บกพร่อง หรือการทำงานและการบำรุงรักษาที่ไม่เหมาะสม ในหลายกรณี มีปัจจัยมากกว่าหนึ่งปัจจัยที่ทำให้เกิดความล้มเหลวขั้นสุดท้าย

การตอบสนองที่มีประสิทธิภาพมากที่สุดคือการตรวจสอบการแตกหัก ตรวจสอบส่วนประกอบที่เกี่ยวข้อง ตรวจสอบบันทึกการปฏิบัติงาน และระบุสาเหตุที่แท้จริงก่อนติดตั้งเพลาทดแทน

การตรวจสอบการจัดตำแหน่งที่สม่ำเสมอ การตรวจสอบการสั่นสะเทือน สภาวะการดูดที่เพียงพอ การบำรุงรักษาส่วนประกอบการจัดการแรงขับ และการทำงานภายในช่วงที่แนะนำสามารถปรับปรุงความน่าเชื่อถือได้อย่างมาก และลดความเสี่ยงของความล้มเหลวของเพลาซ้ำๆ