Como o equipamento central do sistema de vácuo do condensador da usina, o anel de água 2S-185A de dois estágiosbomba de vácuotem um impacto direto no desempenho da eficiência da unidade e do consumo de energia devido à sua estabilidade operacional. No entanto, o desgaste do eixo da bomba é uma das falhas mais comuns desse tipo de equipamento, geralmente levando ao tempo de inatividade não planejado, um aumento nos custos de manutenção e uma vida útil reduzida do equipamento. Este artigo analisa as características estruturais, o mecanismo de desgaste e a estratégia de gerenciamento para fornecer uma solução sistemática para engenheiros de usina.

I. Características estruturais do eixo da bomba 2S-185A e desafios do ambiente de trabalho

1.1 Estrutura única da bomba de anel de água em dois estágios

A bomba de vácuo 2S-185A adota um projeto de impulsor em série em dois estágios para obter um grau de vácuo mais alto por meio de compressão em dois estágios (o vácuo final pode atingir 2,7kpa). Seu eixo de bomba precisa acionar impulsores de dois estágios ao mesmo tempo e carregar cargas compostas:

• Carga alternada radial: A instalação excêntrica do impulsor (a excentricidade é de cerca de 4-6 mm) faz com que o anel de água tenha resistência periódica às lâminas, e a força radial de estágio único medido pode atingir 200-300N;
• Axial axial: o gradiente de pressão do gás gerado pela compressão de dois estágios forma um impulso axial, e a faixa de força axial em estágio único é de cerca de 500-800N;
• Carga de vibração: quando o impulsor é escalado ou o equilíbrio dinâmico falha, o desequilíbrio excede o padrão ISO1940 G2.5 (≤0,5g · mm/kg) e a velocidade de vibração pode exceder o limite de 4,5 mm/s.

1.2 áreas de tensão-chave do eixo da bomba 2S-185A

Os dados de medição de um caso de desmantelamento da usina mostram (Figura 1) que o desgaste do eixo da bomba é concentrado nas seguintes áreas: com superfície de rolamento, teclado do impulsor, seção de transição do ombro do eixo.

Ii. Análise do mecanismo profundo do desgaste do eixo da bomba

2.1 Efeito de acoplamento da fadiga de metal e desgaste micro-movimento

Desgaste da fadiga: sob a ação da tensão alternada, a tensão máxima de cisalhamento na superfície do eixo 2S-185A pode atingir a força de escoamento do material; Ciclo de iniciação da trinca: quando a amplitude do estresse Δσ> 200MPa, a vida útil da iniciação da trinca é inferior a 10⁶ ciclos (correspondendo a um tempo de execução de cerca de 3 meses).

Desgaste micro-movimento: o ligeiro deslizamento do anel interno do rolamento e o eixo causa desgaste oxidativo. A análise da composição de detritos de desgaste mostra que a Fe₃o₄ é responsável por mais de 60%; Em um caso, quando a pressão de contato da superfície de acasalamento caiu do valor de projeto de 80MPa para 45MPa, a taxa de desgaste aumentou 3 vezes.

2.2 Reação em cadeia da falha de lubrificação

As estatísticas de múltiplas bombas defeituosas mostram que 60% do desgaste está diretamente relacionado a anormalidades de lubrificação:

a) Ruptura do filme de graxa: quando a temperatura do rolamento é> 90 ℃, a consistência da graxa à base de lítio cai de NLGI nível 2 para o nível 1 e a espessura do filme de graxa diminui de 25 μm para 10μm;

b) Intrusão de poluentes: a penetração do vapor de água faz com que o valor do ácido graxa aumente (> 1,5mgkoh/g), acelerando a oxidação e gelificação;

c) Intervalo de relubrificação inadequado: Após exceder o ciclo recomendado pelo fabricante (geralmente 2000-3000h), o volume de desgaste aumenta exponencialmente.

Iii. Principais fatores de influência e avaliação quantitativa

3.1 Amplificação de defeitos de material e processo

a) Comparação de casos:

Um eixo da bomba de planta (tratamento de extinção e temperamento de 40cr, rugosidade da superfície RA0.4μm): vida média 48000h;

B eixo da bomba da planta (tratamento de normalização de 45 aço, Ra1.6μm): vida apenas 22000H, a taxa de desgaste aumentou 1,8 vezes.

b) Análise metalográfica:

Para eixos que não atendem aos requisitos de dureza HRC28-32, o conteúdo da martensita da superfície é <70%e a resistência ao desgaste diminui 40%; Quando a espessura da camada de nitreto é insuficiente (<0,2 mm), a vida útil da fadiga de contato é reduzida para 1/3 do valor padrão.

3.2 riscos ocultos de erros de instalação

a) Impacto do desvio da centralização: quando o deslocamento do acoplamento é> 0,05 mm, o momento de flexão adicional aumenta a deflexão do eixo em 15%; A força axial gerada pelo desvio do ângulo de 1 ° pode atingir 20% da carga de projeto.

B) Controle de folga do rolamento: A depuração axial dos rolamentos de rolos cônicos de fila dupla deve ser controlada em 0,08-0,15 mm. Muito apertado (<0,05 mm) causará aumento excessivo da temperatura e muito solto (> 0,2 mm) causará carga de impacto.

O desgaste do eixo da bomba 2S-185A é essencialmente o resultado dos efeitos combinados do ambiente mecânico, propriedades do material e gerenciamento de operação e manutenção. Ao analisar quantitativamente o mecanismo de desgaste e estabelecer um sistema de manutenção preventiva, a vida útil do eixo da bomba pode ser significativamente estendida. Recomenda-se que as usinas de energia estabeleçam um processo de gerenciamento de circuito fechado que inclua revisão do projeto, monitoramento de condições e operações padronizadas para reduzir a taxa de inatividade não planejada para menos de 0,5% e obter um salto na confiabilidade do equipamento.

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