На отечественных предприятиях используется насосное оборудование, выпущенное более 20 лет назад. Часть производителей такого оборудования ликвидирована в 90-х годах, утеряны конструкторские чертежи комплектующих изделий. В процессе эксплуатации детали изнашиваются и возникают дефекты оборудования, которые можно устранить заменой или ремонтом неисправной детали. Приобрести новые детали у производителей невозможно по причине их отсутствия, поэтому в данной статье рассмотрены основные варианты восстановления работоспособного состояния и влияние ремонтов на надежность насосного оборудования.
Ключевые слова: надежность, ремонт насосов, восстановление деталей, прототипирование.
Для выбора оптимального метода восстановления рабочего состояния насосов после поломки следует обратить внимание на существенные недостатки основных методов – реверсивного проектирования и восстановления деталей с определением влияния на надежность.
Реверсивное проектирование
В ситуациях, когда характер дефектов и величина износа не позволяют восстановить деталь, выбирается метод реверсивного проектирования. Детали оборудования измеряются, и по полученным размерам изготавливаются запасные части. Однако отсутствие полной информации о конструкционных характеристиках, свойствах материала и технологии производства деталей приводят к значительному снижению надежности всего устройства. Ниже рассмотрим основные причины несоответствия вновь изготовленных деталей и оригинальных.
Материал
Организации, занимающиеся изготовлением деталей «по образцу», используют два метода для определения характеристик материалов: проведение химического анализа и измерение твердости. Они не учитывают устойчивость материала к коррозии, износу и химическому воздействию веществ. Эксплуатационные свойства ухудшаются при использовании аналогов материала (или дешевых сплавов), а после неправильной термообработки появляются остаточные напряжения.
Геометрические параметры
Геометрические отклонения от оригинальных деталей могут повлиять на производительность насоса и снизить КПД. Дальнейший, неравномерный износ неоригинальных элементов меняет зазоры, это приводит к ускорению износа остальных частей насоса.
Пример
Центробежный насос с приводом через магнитную муфту, аварийно остановлен по превышению токов на электрическом двигателе. Разборка насоса показала разрушение втулки и вкладыша подшипника скольжения, требуется их замена.
Материал деталей указан в руководстве по эксплуатации (карбид кремния), поэтому определение его свойств не проводилось. Сложная структура карбида кремния не позволяет выполнить ремонт, поэтому для изготовления подшипника выбран метод реверсивного проектирования.
По снятым с поврежденных деталей геометрическим размерам изготовлены новые изделия. После сборки насоса произведен запуск с замерами среднеквадратичного значения виброскорости, которая не превысила 5,1 мм/с (предел 7,0 мм/с), принято решение продолжать эксплуатацию. Проработав 542 часа насос автоматически остановился по превышению токов электродвигателя. В этом случае к поломке подшипника скольжения добавились задиры на защитном экране магнитной муфты (осколок новой втулки подшипника после разрушения попал в зазор межу магнитной муфтой и экраном).
Для анализа причин частого разрушения подшипника остановлен технологический процесс производства и разобран насос такой же модели. Замер размеров деталей показал отличие диаметров работающей втулки и изготовленной по реверсивному проектированию на 0,08 мм. Такая разница в размере стала следствием снятия параметров по изношенным деталям и отсутствием известных значений зазоров подшипника в нормативной документации изготовителя насоса.
После повторного изготовления и установки, комплектующих по новым размерам, насос проработал 2042 часа. Разборка показала аналогичные дефекты как в предыдущие остановки. Детальная проверка комплектующих насоса выявила радиальное биение вала 0,05 мм относительно базовой оси в местах установки рабочих колес.
Коренной причиной неисправностей признан износ посадочных мест рабочих колес и вала. Для восстановления работоспособности насоса требуются капиталовложения равные 0,6 от стоимости нового устройства без прогнозируемого значения надежности. Ремонт признан нецелесообразным.
Восстановление деталей
Восстановление деталей позволяет ремонтировать оборудование в ремонтных мастерских, которые сформированы на многих промышленных предприятиях. Особенно часто используется наплавка и сварка металлических деталей.
Пример
Центробежный насос выведен в капитальный ремонт. Инструментальная проверка выявила износ шеек вала.
Для восстановления номинального размера диаметра (65 мм) посадочных поверхностей выбран метод наплавки в среде аргона с последующей проточкой до нужного диаметра на токарном станке. Основной недостаток такого метода – это сильный нагрев вала, который может вызвать изменение геометрических размеров. В данном случае искривление вала не произошло.
Капитальный ремонт данной модели насоса проводится через каждые 20 000 часов (указания завода-изготовителя). Накопленная статистика предприятия показывает, что после проведения таких восстановлений, насос выходит из строя, не дорабатывая до следующего капитально ремонта. Также это можно связать с возникновением усталостных явлений и пластичных деформаций деталей, которые не диагностируются в процессе ремонта.
Основной недостаток такого метода – это потеря надежности детали после каждого восстановления. В том числе многочисленные операции по разборке и сборке вносят дополнительную неупорядоченность в систему.
Кроме того, становится сложно прогнозировать межремонтные интервалы. Прогнозные модели надежности оборудования можно строить только в системах, где она приведена в статистически управляемое состояние, то есть исключено влияние внешних (единичных, особых) факторов, что на практике крайне редко достижимо.
Стоит отметить, что, собрав статистические данные по отказам восстановленных насосов на предприятии, можно оценить скорость ухудшения технического состояния оборудования в зависимости от примененного метода реверсивного проектирования или восстановления деталей после каждого ремонта.
Особенно важно перед началом восстановления детали выполнить глубокий анализ выходов из строя насоса. Часто ремонт детали не решает коренной причины, а постоянное снижение надежности носит финансовые и эксплуатационные последствия для предприятия.
На мой взгляд, статья Александра Голдобина получилась актуальной, практичной и, безусловно, заслуживает внимания. Прошу поддержать ее комментариями, потому что именно они, по условиям конкурса «Ветер перемен — 2021», для участия в котором статья представлена, определят победителя.
Спасибо, автору! Отличная статься с реальной практикой и результатом! Таких материалов очень мало в наше время! Молодцы!