Логотип Инфоурока

Получите 10₽ за публикацию своей разработки в библиотеке «Инфоурок»

Добавить материал

и получить бесплатное свидетельство о размещении материала на сайте infourok.ru

Инфоурок Технология КонспектыУчебное пособие по МДК.05.02 Ремонт технологического оборудования

Учебное пособие по МДК.05.02 Ремонт технологического оборудования

Скачать материал
библиотека
материалов

Министерство образования и науки Самарской области

Государственное бюджетное профессиональное образовательное учреждение

Самарской области

«Губернский колледж г. Сызрани»

Технический профиль



hello_html_4647e53.png







Методическое пособие

ПО МДК.05.02. РЕМОНТ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ





Сызрань.

2016 год









Методическое пособие для ПМ.05 Выполнение работ по рабочей профессии машинист технологических насосов специальности 18.02.09 Переработка нефти и газа.




Краткая характеристика МП

Методическое пособие разработано для освоения ПМ.05 Выполнение работ по рабочей профессии 16081 Оператор технологических установок Позволяет формировать профессиональные компетенции при освоении профессионального модуля






Составители: преподаватель спец дисциплин

Леонтьев К.А.







ОДОБРЕНО НА ЗАСЕДАНИИ ПЦК

Переработка нефти и газа. Экология

Председатель ___________ В.В. Мокеева

Протокол № ____ от «_____» __________ 20___ г


Методист технического профиля ____________ Барабанова Л.Н.







УТВЕРЖДАЮ


Заместитель директора по УПР

Руководитель технического профиля __________________ В.В. Колосов





















МДК.05.02. РЕМОНТ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ


ТЕМА 1. ОРГАНИЗАЦИЯ РЕМОНТНОЙ СЛУЖБЫ

Современные химические и нефтеперерабатывающие заводы представляют собой комплекс сложных технологических установок. Эти технологические установки включают разнообразные по конструкции и назначению машины, аппараты, транспортные средства, а также средства автоматического регулирования и контроля, объединенные общим названием о б о р у д о в а н и е.

Оборудование, используемое для ведения целевого технологического процесса, принято называть технологическим, или основным. В состав заводов входят также цеха и участки, которые обеспечивают нормальную жизнедеятельность предприятия, хотя и не принимают непосредственного участия в процессах переработки сырья и получения готовой продукции. К ним относятся товарно-сырьевые и транспортные цеха, электротехнические и теплотехнические участки, ремонтные и другие подсобно-вспомогательные службы. Постоянная работоспособность всякого оборудования поддерживается его правильной эксплуатацией и своевременным и качественным ремонтом. Поэтому бесспорно большое значение ремонтной службы для нормальной жизнедеятельности любого предприятия.

На предприятиях химической промышленности объектами ремонта являются здания, сооружения, все виды оборудования и транспортных средств. При централизованной системе ремонтного обслуживания необходимо четко разграничивать функции основных служб предприятия (см. рис. 1.1).

Служба главного механика руководит эксплуатацией и ремонтом технологического и механического оборудования.

В обязанности службы главного энергетика входит надзор за эксплуатацией электрооборудования, паросиловых установок, водопроводных и канализационных сетей, линий связи и их ремонт.

Служба главного прибориста осуществляет надзор и ремонт контрольно-измерительных и регулирующих приборов, приборов сигнализации и блокировки.

hello_html_m2224c40e.gif
Рис. 1.1. Основные службы предприятия

Служба главного архитектора следит за состоянием производственных зданий и сооружений, тепловой изоляции технологического и энергетического оборудования, обеспечивает их ремонт (обычно эта служба входит в состав службы главного механика).

Главный механик осуществляет руководство всем ремонтно-механическим хозяйством завода (рис. 1.2).

hello_html_3f52f9b2.gif
Рис. 1.2. Служба главного механика

На отдел главного механика (ОГМ) возложены следующие функции:

1) систематический надзор за состоянием оборудования;

2) составление плана на ремонт оборудования по предприятию в целом;

3) разработка плана организационно-технических мероприятий по ремонтной службе;

4) разработка плана внедрения новых высокопроизводительных технологических процессов для выполнения ремонтных работ;

5) контроль стоимости ремонтных работ;

6) составление сводного ежеквартального отчета о выполнении средних и капитальных ремонтов основного оборудования.

Конструкторское бюро занимается разработкой ремонтных чертежей, проектированием приспособлений, а также другими работами, связанными с механизацией ремонтных работ и модернизацией оборудования.

Для контроля за выполнением плана планово-предупредительных ремонтов (ППР) существует служба технического надзора, которая проводит осмотры и испытания оборудования, контролирует качество ремонтных работ, проверяет правильность эксплуатации оборудования, расследует причины аварии.

Ремонтно-строительный цех (РСЦ) занимается ремонтом производственных и бытовых зданий, а также строительством новых помещений.

Ремонтно-механический цех осуществляет централизованный ремонт оборудования всего завода.

В каждом технологическом цехе завода имеется механик и подчиненная ему ремонтная бригада, которая осуществляет межремонтное обслуживание оборудования цеха.

1.1. Система технического обслуживания и ремонта

Роль технического обслуживания для поддержания технического ресурса оборудования очень велика и осуществляется в соответствии с «Системой технического обслуживания и ремонта оборудования предприятий химической промышленности», согласованной с госгортехнадзором и утвержденной министром химической промышленности 24.07.84 г. (с 09.03.04 г. преобразован в Ростехнадзор).

Для предупреждения преждевременного износа оборудования и сохранения его в работоспособном состоянии на предприятиях действует система планово-предупредительных ремонтов, в соответствии с которой все ремонтные работы выполняются строго по годовому графику.

Система ППР предусматривает следующие виды обслуживания и ремонтов: техническое (межремонтное) обслуживание; текущий ремонт; капительный ремонт.

Техническое обслуживание (ТО) – это комплекс работ, необходимых для поддержания работоспособности оборудования между ремонтами. ТО осуществляется эксплуатационным (аппаратчиками, машинистами, операторами и т. п.) и обслуживающим дежурным персоналом (помощниками мастеров, дежурными слесарями, электриками, мастерами КИПиА) в соответствии с действующими на предприятиях инструкциями по рабочим местам и регламентами.

В объем ТО входят:

1) эксплуатационный уход (обтирка, чистка, наружный осмотр, смазка, проверка состояния систем охлаждения подшипников, наблюдение за состоянием крепежных деталей, проверка исправности заземлений и т. д.). Все неисправности фиксируются в сменном журнале эксплуатационным персоналом и устраняются в возможно короткий срок.

2) мелкий ремонт оборудования (подтяжка крепления и контактов, частичная регулировка, замена предохранителей, выявление общего состояния изоляции). Обслуживающий персонал должен регулярно просматривать записи эксплуатационного персонала в сменном журнале и принимать меры по устранению указанных неисправностей.

Текущий ремонт (ТР) – это ремонт, осуществляемый в процессе эксплуатации для гарантированного обеспечения работоспособности оборудования и состоящий в замене и восстановлении отдельных частей оборудования и их регулировке. ТР выполняется с разборкой отдельных сборочных единиц и включает следующие операции:

1) промывку машин и аппаратов с заменой смазки;

2) регулировку сборочных единиц, подверженных наибольшему износу и несущих большие нагрузки;

3) замену быстроизнашивающихся деталей и узлов;

4) ремонт футеровок и противокоррозионных покрытий, окраску;

5) замену набивок сальников и прокладок, ревизию арматуры;

6) проверку на точность;

7) ревизию электрооборудования.

ТР проводится в нерабочие смены, в выходные дни, а при непрерывной работе – в плановые дни, специально выделенные для этого вида ремонта. Результаты ТР и технологической проверки, выявленные дефекты и работы по их устранению регистрируются в ремонтной карте.

Капитальный ремонт – это ремонт, выполняемый для восстановления исправности и полного или близкого к полному восстановлению ресурса оборудования с заменой или восстановлением любых его частей, включая базовые.

В объем капитального ремонта входят следующие основные работы:

1) объем работ текущего ремонта;

2) замена или восстановление всех изношенных деталей и узлов;

3) полная или частичная замена изоляции, футеровки, противокоррозионной защиты;

4) выверка и центровка машины;

5) послеремонтные испытания и т. п.

По окончании капремонта машина или аппарат сдаются по акту комиссии в составе гл. механика, инженера отдела технического надзора, инженера по ТБ и начальника производства.

Остановочный ремонт – это ППР технологической системы, предприятия, производства, цеха или отдельного объекта, осуществление которого возможно только при условии полной остановки и прекращения выпуска продукции данной технологической системой, предприятием, производством, цехом.

В период полной остановки технологической системы, предприятия, производства, цеха проводятся все виды ремонта, которые не могли быть выполнены без полной остановки объекта.

1.2. Формы и методы проведения ремонта

По принципу организации ремонтная служба может быть централизованной, децентрализованной и смешанной.

При централизованной системе ТО и ремонт всего оборудования выполняются силами ремонтно-механического цеха (РМЦ). Весь ремонтный персонал выведен из состава технологических цехов в РМЦ, в котором создаются бригады, специализированные по видам ремонта.

При децентрализованной системе все виды ремонта проводятся на ремонтных участках технологических цехов.

При смешанной системе организации ремонтной службы ремонт выполняется как силами РМЦ, так и силами ремонтных отделений технологических цехов, при этом в РМЦ осуществляется капитальный ремонт оборудования и изготовление запасных частей.

Поскольку предприятия химической промышленности не могут полностью выполнить своими силами весь комплекс ремонтных работ, то привлекаются специализированные подрядные организации, подчиненные другим министерствам и ведомствам.

При организации ремонта различают узловой и поагрегатный методы.

Узловой метод ремонта – замена изношенных узлов новыми или заранее отремонтированными запасными узлами.

Поагрегатный метод ремонта предполагает замену агрегата новым или заранее отремонтированным.

При подготовке к ремонту технологического оборудования на основе ремонтных нормативов определяют, какое количество рабочих следует выделить для ремонта отдельных агрегатов для того, чтобы закончить его в предусмотренный срок.

Очевидно, чем сложнее и крупнее агрегат, тем больше дефектов выявлено в нем, тем больше труда должно быть затрачено для ремонта. Трудозатраты принято выражать временем (в часах), которое должен затратить рабочий IV разряда для выполнения данной работы. Единица трудозатрат называется человеко-часом.

В качестве единицы для оценки ремонтной сложности оборудования нефтяной и химической промышленности принята сложность ремонта условного вида оборудования, трудоемкость капитального ремонта которого составляет 10 чел.-ч. Эта величина носит название ремонтной единицы.

Категория ремонтной сложности – число, которое показывает, во сколько раз трудоемкость ремонта данного аппарата или машины выше (ниже) трудоемкости ремонта условного.

В табл. 1.1 приведены категории ремонтной сложности некоторых видов химического оборудования.

Таблица 1.1

Категории ремонтной сложности

1.3. Обеспечение, учет и хранение запасных частей

Качественный и своевременный ремонт в сжатые сроки возможен только при наличии достаточного количества запасных частей и ремонтных материалов. Потребность предприятий в запасных частях к оборудованию обеспечивается за счет:

1) изготовления новых и восстановления бывших в употреблении узлов и деталей на специализированных ремонтно-механических заводах или в РМЦ предприятия;

2) поставок по внутриотраслевой кооперации;

3) поставок запасных частей отечественной промышленностью;

4) поставок по импорту.

Основным местом хранения запасных частей является центральный склад, в функции которого входит:

1) получение от РМЦ изготовленных узлов и деталей;

2) прием поступающих на предприятие со стороны запасных частей;

3) комплектование поступающих на склад деталей и узлов, оборудования и организация их хранения;

4) выдача запасных частей по требованию цехов;

5) учет движения запасных частей и оборудования.

Для учета наличия и движения запасных частей на центральном складе должны вестись карточки учета, которые хранятся в специальной картотеке по видам запасных частей.



ТЕМА 2. ВИДЫ ИЗНОСА. СПОСОБЫ БОРЬБЫ С ИЗНОСОМ

Технологические процессы, осуществляемые в химической промышленности, отличаются разнообразием параметров. Эксплуатационные условия оборудования определяются главным образом температурой, давлением и физико-химическими свойствами среды.

Под надежностью оборудования понимают полное соответствие его технологическому назначению в пределах заданных параметров работы.

Долговечность – продолжительность сохранения минимально допустимой надежности в условиях эксплуатации оборудования и принятой системой обслуживания (ухода и ремонта).

2.1. Основные виды износа

Уменьшение надежности и снижение долговечности оборудования обусловливаются ухудшением его состояния в результате физического или морального износа.

Под физическим износом следует понимать изменение формы, размеров, целостности и физико-механических свойств деталей и узлов, устанавливаемое визуально или путем измерений.

Моральный износ оборудования определяется степенью отставания его технического и конструктивного назначения от уровня передовой техники (низкая производительность, качество выпускаемой продукции, КПД и т. д.).

2.1.1. Механический износ

Механический износ может выражаться в поломке, поверхностном изнашивании и снижении механических свойств детали.

Поломка

Полная поломка детали или появление на ней трещин является результатом превышения допустимых нагрузок. Иногда причина поломки кроется в несоблюдении технологии изготовления оборудования (некачественное литье, сварка и т. д.).

Поверхностный износ

При любых условиях эксплуатации и ухода неизбежен поверхностный износ деталей, соприкасающихся с другими деталями или средами. Характер и величина износа зависят от различных факторов:

физико-механических свойств трущихся деталей и сред;

удельных нагрузок;

относительных скоростей движения и т. д.

Износ под действием сил трения

Износ представляет собой постепенное разрушение поверхности материала, которое может сопровождаться отделением частиц от поверхности, переносом частиц одного тела на поверхность сопряженного тела, изменением геометрической формы трущихся поверхностей и свойств поверхностных слоев материала.

Истирание

Истирание – это относительное движение прижатых друг к другу деталей. Трущиеся поверхности при любой обработке имеют шероховатость, т. е. выемки и бугорки. При взаимном движении бугорки сглаживаются. В результате постепенной приработки трущихся поверхностей работа трения уменьшится и износ прекратится. Поэтому очень важно соблюдать установленный режим обкатки нового оборудования.

Другой причиной истирания может быть молекулярное соприкосновение поверхностей на отдельных участках, при котором происходит их слияние приваркой. При относительном движении поверхностей места приварки разрушаются: множество частиц отрывается от поверхностей трения.

При трении поверхности деталей нагреваются. В результате этого аморфные слои приработанных поверхностей в определенных условиях размягчаются, переносятся на определенные расстояния и, попав во впадины, затвердевают.

Задирание

Задирание – это образование довольно глубоких канавок на поверхности, что служит предпосылкой для дальнейшего интенсивного истирания. Установлено, что наиболее часты случаи задирания в трущихся парах, изготовленных из одинакового металла.

Абразивное истирание

Кроме твердых частиц, образующихся при истирании, на трущиеся поверхности попадает множество мелких частиц в виде пыли, песка, окалины, нагара. Они заносятся вместе со смазкой или образуются при определенных условиях эксплуатации. Влияние этих частиц невелико, если размеры их меньше толщины слоя смазки.

Деформация смятия и усталостное выкрашивание

При низком качестве обработки трущихся поверхностей фактическая площадь контакта намного меньше теоретической: детали соприкасаются только выступающими гребнями. При достижении предельного давления происходит деформация смятия участков, выступающих за среднюю поверхность контакта.

Частое изменение направления и величины нагрузки на трущиеся поверхности приводит к усталости металла, в результате чего с поверхностей отслаиваются отдельные частицы (усталостное выкрашивание).

2.1.2. Эрозионный износ

Многие среды, с которыми соприкасаются детали, содержат твердые частицы (соли, песок, кокс в потоках нефти; катализатор, асорбент и др.), которые вызывают абразивное истирание или стачивание. Аналогичный износ наблюдается при сильных и продолжительных ударах о поверхность жидких и паровых струй. Разрушение поверхности детали, происходящее под действием трения и удара со стороны рабочей среды, называют эрозионным износом.

2.1.3. Усталостный износ

Часты случаи, когда деталь, подвергающаяся переменным нагрузкам, ломается при напряжениях, значительно меньших, чем предел прочности материала детали. Полное или частичное разрушение детали под действием напряжений, величина которых меньше предела прочности, называют усталостным износом.

2.1.4. Коррозионный износ

Под коррозией понимают разрушение поверхности металла, являющееся следствием протекания химических или электрохимических процессов. Коррозия бывает сплошной, местной, межкристаллитной и селективной.

При сплошной коррозии поверхность детали изнашивается относительно равномерно. По степени равномерности коррозионного разрушения поверхностного слоя различают сплошную равномерную (см. рис. 2.1, а) и сплошную неравномерную (см. рис. 2.1, б).

При местной коррозии разрушение распространяется не по всей поверхности контакта со средой, а охватывает только отдельные участки поверхности и локализуется на них. При этом образуются кратеры и углубления, развитие которых может привести к появлению сквозных отверстий. Разновидностями местной коррозии являются: коррозия отдельными пятнами (см. рис. 2.1, в), язвенная (см. рис. 2.1, г), точечная (см. рис. 2.1, д).

Межкристаллитная (или интеркристаллитная) коррозия – разрушение металлов по границе зерен (рис. 2.1, е). Этот вид коррозии характерен для деталей, изготовленных из хромоникелевых сталей, медно-алюминиевых, магниево-алюминиевых и других сплавов.

Глубоко проникшую межкристаллитную коррозию называют транскристаллитной (рис. 2.1, ж).

Селективная (структурно-избирательная) коррозия заключается в разрушении одной или одновременно нескольких структурных составляющих металла (рис. 2.1, з).

hello_html_m450fbd29.gif
Рис. 2.1. Характер и формы распространения коррозионного износа:
а – сплошной равномерный; б – сплошной неравномерный; в – местный;
г – язвенный; д – точечный; е – межкристаллитный; ж – транскристаллитный;
з – структурно-избирательный

По механизму действия различают химическую и электрохимическую коррозию.

Химическая коррозия – разъедание металла химически активными веществами (кислотами, щелочами, растворами солей и др.).

Широко распространена электрохимическая коррозия, протекающая в водных растворах электролитов, в среде влажных газов и щелочей под действием электрического тока. При этом ионы металла переходят в раствор электролита.

Подземная (почвенная) коррозия является результатом воздействия почвы на металл. В большинстве случаев она происходит при аэрации и носит местный характер. Разновидностью почвенной коррозии является биокоррозия (микробиологическая коррозия), вызываемая микроорганизмами. Чаще всего она появляется в земляном грунте, в канавах, в морском или речном иле.

Наружные поверхности оборудования, трубопроводов, металлоконструкций подвержены атмосферной коррозии, протекающей в присутствии избыточного количества кислорода при попеременном действии на металл влаги и сухого воздуха.

В химической аппаратуре возможна так называемая контактная коррозия. Она возникает на участке контакта двух различных или одинаковых металлов, находящихся в разных состояниях.

2.1.5. Тепловой износ

Значительная часть оборудования химических и нефтехимических заводов работает при высоких температурах. В этих условиях, находясь в напряженном состоянии, стальная конструкция с течением времени подвергается ползучести и релаксации.

Явление ползучести заключается с медленной пластической деформации конструктивного элемента под действием неизменной нагрузки. Если напряжения невелики, то рост деформации с течением времени может прекратиться. При больших напряжениях деформации могут возрастать до тех пор, пока изделие не разрушится.

Под релаксацией понимается самопроизвольное снижение напряжения в детали, при неизменной величине ее деформации, под действием высокой температуры. Релаксация может привести к разгерметизации оборудования и авариям.

Нарушение стабильности структуры при высоких температурах обусловлено графитизацией, сфероидизацией и межкристаллитной коррозией.

Процесс графитизации представляет собой разрушение карбида с образованием свободного графита, в результате чего снижается ударная вязкость металла. Графитизации подвержены серый чугун, углеродистые и молибденовые стали при температурах свыше 500 °С.

Сфероидизация существенно не влияет на прочность сталей. Она заключается в том, что пластинчатый перлит с течением времени принимает круглую зернистую форму.


2.2. Способы контроля и измерения величины износа

Для оценки коррозионного разрушения применяют качественный и количественный методы.

Качественный метод заключается в визуальном осмотре образца и рассмотрении его под микроскопом с целью проверки состояния поверхности, обнаружении продуктов коррозии на этих поверхностях или в среде, установлении изменения окраски и физико-химических свойств среды.

Количественный метод состоит в определении скорости коррозии и фактических механических характеристик металла.

Показателем величины коррозии служит глубина поражения металла в отдельных точках, определяемая с помощью специальных приборов. Характер коррозии и ее скорость определяют путем систематических осмотров и замеров, производимых периодически в течение всего срока службы оборудования. Однако такие периодические обследования требуют довольно частого отключения аппаратов, их подготовки и вскрытия, что уменьшает производительное время работы.

Поэтому предпочтение отдают методу непрерывного контроля с помощью зондов. Принцип работы зонда основан на контроле изменения электрического сопротивления образцов, изготовленных из того же материала, что и исследуемое оборудование. Образец определенных размеров и формы помещают внутри аппарата на тех участках, где изучение характера коррозии металла или агрессивных свойств среды представляют наибольший интерес. Показания всех зондов вынесены на один щит.

Труднее осуществить контроль за коррозионным разрушением неметаллических материалов. Механизм разрушения полимерных материалов отличается от коррозии металлов и изучен недостаточно. Трудность заключается в том, что полимер набухает в среде и быстро растворяется. Эти процессы за счет диффузии распространяются в глубь полимерного материала.

Наиболее простой и распространенный метод определения величины износа – микрометраж, т. е. измерение фактических размеров деталей с помощью разнообразных инструментов (штангенциркулей, микрометров, калибров, шаблонов и др.).

Для более точного определения суммарной величины износа пользуются методом, заключающимся в определении потери массы образцом в результате износа. При этом методе необходимы тщательная очистка и промывка деталей и высокочувствительные весы.

В некоторых случаях, когда требуется контролировать износ оборудования в процессе его работы (на ходу), пользуются интегральным методом, предусматривающим определение количества стали или чугуна, перешедшего в смазочное масло в результате износа поверхностей трения. Для этого берут пробу масла на химический анализ.

Кроме нормального износа, в практике нередки случаи так называемого катастрофического износа, протекающего весьма быстро, а иногда мгновенно (поломка). Возможность катастрофического износа следует устанавливать как можно скорее, чтобы предотвратить аварии. Для этого пользуются всеми возможными способами внешнего осмотра и проверкой на ощупь.

При внешнем осмотре проверяют правильность взаимного расположения деталей и узлов машины, плотность и прочность соединений, крепление к фундаменту и т. д. На ощупь определяют температуру трущихся деталей и вибрацию машины или отдельных ее узлов. Повышенная температура и недопустимая вибрация могут быть следствием усиленного износа.

Поломку движущихся деталей легко установить по стуку или шуму на слух или с помощью специального слухового прибора.

Износ является процессом случайным, т. к. зависит от большого количества факторов. Поэтому аналитическое описание износа выполняется по средним значениям показателей износа.

Скорость изнашивания – абсолютный износ детали во времени, выраженный в линейных, массовых или объемных единицах, и измеряется в мкм/ч, г/ч, мм3/ч соответственно.

Интенсивность изнашивания – это отношение абсолютного износа к пути скольжения (мкм/км, м/м).

Интенсивность линейного изнашивания определяется по уравнению

Ih = h/L,

где h – высота изношенного слоя;
L – длина пути трения.

Интенсивность массового изнашивания определяется по уравнению

Im = M/FL

где M – масса изношенного металла;
F – номинальная поверхность площади трения.

Зависимость между Ih и Im определяется по формуле

Ih = Imρ,

где ρ – плотность металла.

При повышении температуры уменьшается твердость материала, и для описания интенсивности изнашивания от температуры используется уравнение

I = Aexp(BT),

где A, B – постоянные.

Для описания зависимости интенсивности изнашивания от давления P обычно применяется степенное уравнение

I = CPn,

где C, n – постоянные.

Чистота обработки поверхностей определяет фактическую поверхность контакта трущихся деталей. Чистота обработки определяет в основном износ в период обкатки. На рис. 2.2 показано изменение шероховатости поверхности во времени при различной начальной чистоте обработки. Время τ1 характеризует период приработки, т. е. когда наблюдается заметное изменение шероховатости. При τ >τ1 наблюдается период установившегося износа.

Оптимальная шероховатость зависит от свойств материалов, формы деталей, условий работы пар трения и наличия смазки.

Характер износа деталей во времени представлен на рис. 2.3. Начальное значение зазора в соединении определяется конструкцией соединения. Кривая износа может быть разбита на следующие участки:

I – период приработки, характеризующийся повышенным износом вследствие быстрого разрушения микронеровностей;

II – период нормального износа, характеризующийся постоянной скоростью износа;

III – период аварийного износа, характеризующийся возрастанием скорости износа.

Зазор δ2, соответствующий переходу от периода нормального износа к аварийному износу, является предельно допустимым. Численные значения δ2 приводятся в технических условиях на ремонт машины.

Из кривой износа следует, что скорость износа (тангенс угла наклона касательной к кривой износа) в период приработки уменьшается, в период нормальной эксплуатации остается постоянной, а при аварийном износе увеличивается. В общем виде уравнение износа будет иметь вид

hello_html_m3b42c2ef.gif

.

Простейшая линейная зависимость имеет вид

hello_html_58a0963d.gif,

где A, B – коэффициенты.


ТЕМА 3. Надежность и ремонтопригодность оборудования

Любой аппарат после изготовления или ремонта должен отработать определенное время. Необходимость и частота ремонтов определяются его надежностью.

Надежность – свойство изделия выполнять свои функции, сохраняя эксплуатационные показатели в заданных пределах в течение требуемого промежутка времени.

Работоспособность – состояние объекта, при котором он способен выполнять заданные функции, сохраняя значения заданных параметров в пределах, установленных нормативно-технической документацией.

Неработоспособность – состояние объекта, при котором значение хотя бы одного из заданных параметров не соответствует требованиям нормативно-технической документации.

Безотказность – свойство объекта непрерывно сохранять работоспособность в течение некоторого промежутка времени.

Отказ – событие, заключающееся в нарушении работоспособности объекта.

Предельное состояние – это состояние объекта, при котором его дальнейшая эксплуатация должна быть прекращена из-за неустранимого нарушения требований безопасности.

Наработка – продолжительность или объем работы объекта.

Технический ресурс – наработка объекта от начала эксплуатации или ее возобновления после капитального ремонта до наступления предельного состояния.

Долговечность – свойство объекта сохранять работоспособность до наступления предельного состояния при установленной системе технического обслуживания и ремонта.

Ремонтопригодность – свойство объекта, заключающееся в приспособленности к предупреждению и обнаружению причин возникновения его отказов и устранению их последствий путем проведения ремонтов.

Ремонтируемый объект – это объект, исправность и работоспособность которого в случае возникновения отказа или повреждения подлежит восстановлению.

Неремонтируемый объект – это объект, исправность и работоспособность которого в случае возникновения отказа или повреждения не подлежит восстановлению.

Приведенные определения показывают, что надежность оборудования зависит от качества технического обслуживания и ремонтов. Наиболее важное значение вопросы надежности должны иметь при разработке нового оборудования. В химической промышленности большая роль в повышении надежности отводится ремонтным службам.

Выход деталей из строя чаще всего происходит не из-за недостаточной прочности, а вследствие износа рабочих поверхностей.

Вторичный ресурс, т. е. ресурс, приобретаемый после первого капитального ремонта, не всегда равен первичному ресурсу новой машины. В машине как бы накапливается усталость или старение, не устраняемые при капитальном ремонте. Однако основной причиной низкого вторичного ресурса является более низкое качество ремонтных работ по сравнению с качеством работ, проводимых при изготовлении машины на специализированном машиностроительном заводе.

Количественные показатели надежности выражаются в виде каких-либо абсолютных или относительных величин. Точно измерить или предсказать надежность нельзя; ее можно только приближенно оценить путем специально организованных испытаний или сбора эксплуатационных данных.

Показателем надежности является также интенсивность отказов λ – количество отказов оборудования в единицу времени, отнесенное к количеству эксплуатируемого однотипного оборудования.

В соответствии с физической картиной износа строится кривая интенсивности отказов детали (рис. 2.4). Участок I характеризует изменение интенсивности отказов в период приработки, участок II – интенсивность отказов в период нормальной работы, участок III – изменение интенсивности отказов в период повышенного износа.

hello_html_4b349ee0.gif
Рис. 3.1. Кривая интенсивности внезапных отказов λ детали

Возможные виды отказов:

1. Отказы в ранний период эксплуатации машины. Приработочные отказы являются следствием несовершенства технологии изготовления деталей или некачественной сборки и контроля.

2. Внезапные отказы – имеют место при внезапной концентрации нагрузки, превышающей расчетную. Они возникают случайно, и предсказать их появление невозможно, но определить вероятность случайных отказов можно.

3. Отказы, вызываемые износом деталей, являются результатом старения машины. Средством их предотвращения служат своевременные осмотры, смазка, ремонт и замена изношенных деталей.

Ремонтопригодность характеризуется приспособленностью машины к выявлению повреждений, ремонтодоступностью и ремонтоспособностью.

Приспособленность к определению повреждений, к диагностике технического состояния без разборки машины зависит от конструкции, наличия предохранительных, сигнальных, измерительных устройств и открытых для обозрения узлов.

Ремонтодоступность оценивается легкостью доступа к узлам и отдельным деталям для осмотра и ремонта и зависит от наличия открываемых люков и крышек.

Ремонтоспособность определяется способностью машины к замене деталей и способностью деталей к восстановлению.

Количественно ремонтопригодность характеризуется долей времени исправной работы аппарата :

hello_html_m23881b4.gif,

где Tб – продолжительность безотказной работы;
Tр – продолжительность простоя на ремонте;
Tо – время, затраченное на техническое обслуживание.

Основные требования к ремонтопригодности оборудования можно разделить на две группы.

К 1-й группе относятся требования, обеспечивающие ремонтопригодность оборудования при осмотре и ремонте на месте:

а) свободный доступ к узлам и деталям, подлежащим осмотру, регулировке или замене;

б) быстрая замена изнашивающихся деталей;

в) наладка взаимодействия узлов и деталей, нарушенного в процессе работы;

г) проверка качества смазки, ее замена или пополнение на месте работы оборудования;

д) быстрое определение причин аварий и отказов в работе оборудования и их устранение.

Ко 2-й группе относятся требования, обеспечивающие ремонтопригодность при ремонте в РМЦ предприятий:

а) простота разборки и сборки узлов, а также комплексов;

б) применение простых средств механизации на операциях разборки и сборки;

в) максимальная возможность восстановления номинальных размеров изнашивающихся элементов;

г) простота проверки состояния деталей и узлов после стендовых испытаний;

д) возможность проверки взаимодействия всех частей оборудования после ремонта.

ТЕМА 4. СМАЗОЧНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Способы борьбы с износом

Для предотвращения преждевременного износа трущихся деталей применяют смазывающие вещества (смазку). Даже очень тонкий слой смазки резко уменьшает количество точек их соприкосновения. В этом случае трение между сухими сопряженными твердыми поверхностями заменяется трением между отдельными слоями жидкости, жидкостным трением. Для осуществления его необходимо, чтобы смазка обладала специальными свойствами.

Характеристикой смазочных веществ служит вязкость, маслянистость, температура вспышки паров и содержание воды.

Основная характеристика смазочного вещества – его вязкость.

Вязкость – свойство жидкости (или газа) оказывать сопротивление при перемещении одной части жидкости (газа) относительно другой. Вязкость масел с повышением температуры уменьшается, а с понижением – увеличивается. При значительном понижении температуры вязкость масла может повыситься настолько, что оно потеряет подвижность, а следовательно и смазочные свойства. С другой стороны, при повышении температуры вязкость может понизиться настолько, что масло будет вытекать из зазора между трущимися поверхностями. В этих случаях трение будет близким к сухому.

Температура вспышки паров – это температура, при которой пары масла образуют с окружающим воздухом смесь, воспламеняющуюся при поднесении к ней пламени.

Содержание воды в смазочном масле не должно превышать установленной нормы, т. к. вода оказывает коррозирующее действие на металлы. Кроме того, при смазке механизмов, расположенных на открытом воздухе, в зимнее время возможно замерзание воды, что может вывести из строя весь механизм.

Совершенно недопустимо засорение масла твердыми частицами. Смазочная пленка имеет незначительную толщину. Поэтому даже маленькая песчинка, попадающая между трущимися поверхностями, разрушает их. Разрушение часто сопровождается быстрым увеличением температуры и расплавлением металлических деталей.

Для смазки большинства механизмов применяют жидкие минеральные масла. В узлах, в которые трудно непрерывно подавать смазку, используют загущенные, консистентные смазки. Эти смазки применяют в шариковых и роликовых подшипниках, тормозах подъемно-транспортных механизмов, зубчатых и червячных передачах и других сочленениях. Консистентные смазки часто используют в качестве предохранительных покрытий для защиты деталей от атмосферной коррозии. В качестве консистентных смазок наиболее часто применяют солидолы и консталины.

Кроме жидких и консистентных смазок, применяют твердые смазочные материалы высококачественный графит и водный раствор пластинчатого графита.

Основные виды жидких масел индустриальное (веретенное и машинное), автотракторное, авиационное, турбинное, приборное, цилиндровое, компрессорное.

Наличие смазки значительно снижает механический износ, т. к. при достаточной толщине смазочного слоя трение деталей одна о другую заменяется трением слоев смазки. Даже кратковременное отсутствие смазки приводит к резкому повышению износа и заеданию деталей. В зависимости от толщины и характера слоя, образуемого смазкой, возможны следующие виды трения:

жидкостное (полное разделение трущихся поверхностей смазкой);

полужидкостное (смазка покрывает только часть полной поверхности трущихся деталей);

полусухое (большая часть поверхности деталей не имеет смазки и лишь небольшая часть поверхности имеет смазку);

сухое (смазка отсутствует полностью);

граничное (слой смазки настолько тонок – менее 0,1 мкм, что его свойства не подчиняются законам гидродинамики).

На рис. 4.1 показан характерный переход жидкостного трения в полужидкостное в результате износа трущихся поверхностей. При малой величине суммарного зазора в подшипнике (δ1 + δ2), рис. 2.4, а, имеет место жидкостное трение. В результате износа и увеличения зазора δ1 > δ1 + δ2 минимальная толщина смазки на линии центров δ1 уменьшается, начинается контакт неровностей вала и подшипника и жидкостное трение переходит в полужидкостное, а скорость износа в результате этого начинает увеличиваться. Полужидкостное трение имеет место в периоды пуска и остановки машины. В момент пуска коэффициент трения f = 0,2...0,25, а при жидкостном трении f = 0,01...0,001. Даже при установившемся режиме сухого трения коэффициент трения ниже, чем в момент пуска, и равен f = 0,15...0,2.

hello_html_m283eb45c.gif
Рис. 4.1. Положение вала в подшипнике:
а – при жидкостном трении; б – при полужидкостном трении

Существует много способов борьбы с износом. Рассмотрим наиболее распространенные в химическом машиностроении.

1. Правильный выбор конструкционных материалов.

Для предотвращения преждевременного механического износа необходимо, чтобы трущиеся поверхности были твердыми и возможно более чисто обработанными.

2. Термическая обработка стальных деталей.

Наиболее часто применяемые способы термической обработки: отжиг, нормализация, закалка и отпуск. В последнее время широкое распространение получила поверхностная закалка деталей. Она позволяет добиться высокой твердости, прочности и износоустойчивости поверхностного слоя. Отличие ее от обычной закалки состоит в том, что нагревается до температуры закалки и затем быстро охлаждается только поверхность детали на глубину закаливаемого слоя.

3. Поверхностное упрочнение деталей химико-термическими способами.

Цементация – это процесс науглероживания (насыщения углеродом) поверхностей деталей; содержание углерода в поверхностных слоях возрастает с 0,1…0,25 до 1…1,2 %. Наблюдается повышенная твердость, прочность и износостойкость поверхностного слоя.

Азотирование заключается в насыщении поверхностных слоев азотом, что способствует повышению их твердости, прочности и стойкости против механического и коррозионного износа.

Цианирование – насыщение поверхности детали углеродом и азотом.

Алитирование заключается в насыщении поверхностных слоев детали алюминием, и применяют его для повышения жаропрочности стальных деталей.

Хромирование – насыщение поверхности хромом путем диффузионной металлизации в порошке, содержащем 60 % металлического хрома, 37 % глинозема и 3 % концентрированной HCl.

Силицирование – насыщение поверхностного слоя кремнием; подвергают стальные детали, работающие в условиях высоких температур.

4. Поверхностное упрочнение деталей наклепом.

Для повышения стойкости деталей к механическому износу их поверхности подвергают наклепу, осуществляемому двумя методами – обкаткой или дробеструйной обработкой.

Обкатку применяют для обработки цилиндрических и плоских деталей. Деталь, закрепленная в суппорте токарного станка и приводимая во вращательное движение, обкатывается роликами. Обычно глубина наклепанного слоя не превышает 2 мм.

Дробеструйная обработка пригодна для деталей любой конфигурации. Поверхность обрабатывают в течение 3…5 минут мелкой дробью из отбеленного чугуна, который подают струей воздуха под давлением 0,5…0,6 МПа. Необходимо помнить, что поверхности, подвергнутые наклепу, теряют стойкость к коррозионному разрушению.

5. Повышение износостойкости деталей покрытием из твердых сплавов.

Для увеличения износостойкости деталей их поверхности наплавляют литыми и порошкообразными металлокерамическими твердыми сплавами. Литыми сплавами являются сормайт-1 и сормайт-2. Сормайт – сплав хрома, углерода и железа с незначительным содержанием кремния, марганца и никеля; он изготовляется в виде литых прутков диаметром 3-8 мм или в виде пластин длиной 250 мм.

В качестве порошкообразного сплава используют сталинит – смесь порошков феррохрома и ферромарганца с чугунной стружкой и нефтяным коксом.

6. Конструктивные меры борьбы с износом:

а) предотвращение образования застойных зон;

б) предотвращение эрозионного износа;

в) предотвращение износа поверхностей контакта (установкой между деталями изолятора из неметаллического материала);

г) повышение качества обработки поверхностей;

д) повышение качества смазки и улучшение условий смазки трущихся поверхностей.

7. Защита от коррозии ингибиторами.

Ингибиторы – специальные вещества, которые вводят в агрессивную среду для замедления коррозии.

На нефтеперерабатывающих заводах для защиты холодильного оборудования от хлористого водорода добавляют в среду каустическую или кальцинированную соду, а в верхнюю часть ректификационных колонн для первичной перегонки нефти подают аммиак.

Количество ингибитора должно строго контролироваться, т. к. избыток его может ускорить коррозию. Особенно опасны такие ингибиторы, как тиодигликоль и формальдегид. Очень часто ингибитор, замедляющий коррозию одного металла, может оказаться коррозионноактивным для другого. Так, аммиак, предотвращающий коррозию стальных колонн, вызывает интенсивную коррозию латунных труб в конденсаторах. Поэтому при использовании того или иного ингибитора необходимо помнить о технологической последовательности прохождения средой всех аппаратов, машин и трубопроводов.

8. Электрохимическая защита.

Различают два вида электрохимической защиты. Это катодная и протекторная защита.

Катодную защиту осуществляют подачей постоянного тока от внешнего источника. Отрицательный полюс тока присоединяют к защищаемой конструкции, а положительный – к вспомогательному электроду (аноду), который находится в контакте с агрессивной средой. Катодная защита применяется для подземных трубопроводов и металлоконструкций, оборудования, работающего в морской воде.

При протекторной защите корпус оборудования присоединяют к электроду, имеющему более отрицательный потенциал, чем защищаемая поверхность. В качестве материала для протекторов применяют цинк, магний, магниевые сплавы, сплавы алюминия с цинком и др.

9. Металлизация.

Металлизация может быть осуществлена различными способами: напылением, диффузией, конденсацией из газовой фазы, механическим плакированием и др. Перед металлизацией поверхность детали очищают до металлического блеска в пескоструйных аппаратах.

10. Гальваническое покрытие деталей.

Процесс ведут в электролитах (водных растворах солей, кислот, оснований) или в расплавах солей. Анодом служит наносимый металл, катодом – деталь, на поверхность которой наносят покрытие. Гальваническое покрытие имеет небольшую толщину – обычно не более нескольких десятков микрон.



ТЕМА 5. ДОПУСКИ И ПОСАДКИ

5.1 Основные термины

Линейные размеры – числовое значение линейной величины (диаметра, длины) в выбранных единицах измерения. По принятой метрической системе в миллиметрах (мм).

Номинальный размер – полученный конструктором при проектировании в результате расчётов (на прочность, жёсткость, износостойкость) или с учётом различных конструктивных, технологических и эксплуатационных соображений.

Нормальный линейный размер – расчётный размер, округлённый до ближайшего значения из установленного ряда нормальных линейных размеров.

Действительный размер – установленный измерением с допустимой погрешностью.

Наибольший и наименьшей предельный – предельно допустимые размеры, между которыми должен находиться или которым может быть равен действительный размер годной детали.

Верхнее предельное отклонение – алгебраическая разность между наибольшим предельным и номинальным размером.

Нижнее предельное отклонение – алгебраическая разность между наименьшим предельным и номинальным размером.

Действительное отклонение – алгебраическая разность между действительным и номинальным размером.

Допуск – разность между наибольшим и наименьшим предельными размерами, или алгебраическая разность между верхним и нижним предельными отклонениями.

Нулевая линия – горизонтальная линия, соответствующая номинальному размеру, от которой откладываются предельные отклонения размеров (вверх - со знаком плюс и вниз со знаком минус).

Поле допуска – зона, заключённая между двумя линиями, соответствующими верхнему и нижнему предельным отклонениям.

Содержание учебного элемента

Общие понятия

Действительный размер будет годным, если он окажется не больше наибольшего предельного размера и не меньше наименьшего предельного размера или равен им.

Для удобства и упрощения оперирования данными чертежа всё многообразие конкретных элементов деталей принято сводить к двум элементам. Наружные (охватываемые) элементы в дальнейшем будем называть валом, а внутренние (охватывающие) – отверстием.

Все разнообразные машины, механизмы состоят из деталей, имеющих сопрягаемые и несопрягаемые поверхности. Сопрягаемые – это поверхности, по которым детали соединяются в сборочные единицы (узлы). В зависимости от назначения соединения конструктивные элементы деталей с сопрягаемыми поверхностями, имеющими одинаковый номинальный размер, должны во время работы механизма или машины либо обеспечить возможность движения деталей друг относительно друга, либо, наоборот, сохранить их полную неподвижность относительно друг друга.

Для обеспечения подвижности соединения нужно, чтобы действительный размер охватывающего элемента одной детали (отверстия) был больше действительного размера охватывающего элемента другой детали (вала). Разность действительных размеров отверстия и вала, если размер отверстия больше размера вала, называется зазором.

Для получения неподвижного соединения нужно, чтобы действительный размер охватываемого элемента одной детали (вала) был больше действительного размера охватывающего элемента другой детали (отверстия). Разность действительных размеров вала и отверстия до сборки, если размер вала больше размеров отверстия, называется натягом. Следует иметь в виду, что после сборки размеры вала и отверстия при образовании натяга будут одинаковы. Так как при сборке поверхности детали деформируются, чем и обеспечивается неподвижность соединения.

Технологический процесс сборки соединения с натягом осуществляется либо запрессовкой с усилием вала в отверстие (при малых натягах), либо за счёт увеличения непосредственно перед сборкой размера отверстия путём нагрева (при больших натягах).

Сопряжение, образуемое в результате соединения отверстий и валов с одинаковыми номинальными размерами, обычно называют посадкой. Более точно такое определение: посадка-это характер соединения деталей, определяемый величиной получающихся в нём зазоров или натягов.

Поскольку действительные размеры годных отверстий и валов в партии деталей, изготовленных по одним и тем же чертежам, могут колебаться между заданными предельными размерами то, следовательно, и величина зазоров и натягов может колебаться в зависимости от действительных размеров сопрягаемых деталей. Поэтому различают наибольший и наименьший зазоры и соответственно наибольший и наименьший натяги.

Графическое изображение посадки с зазором

hello_html_m1adcf83b.png

Рис. 1


Графическое изображение посадки с натягом

hello_html_7f7a9be8.png

Рис. 2


Наряду с посадками с зазором и посадками с натягом возможен и такой вариант, когда предельные размеры сопрягаемых деталей не гарантируют полученные в сопряжении только зазора или только натяга. Такие посадки называют переходными.

При графическом изображении переходной посадки поля допусков отверстия и вала перекрываются, т. е. размеры горного отверстия могут оказаться и больше, и меньше размера годного вала, что и не позволяет заранее, до изготовления пары сопрягаемых деталей, сказать, какая будет посадка – с зазором или натягом. Их применяют в тех случаях, когда необходимо обеспечить центрирование деталей.


Графическое изображение переходной посадки

hello_html_m53d4c41a.png

Рис. 3


Посадки всех трёх групп можно получить при одном и том же номинальном размере, изменяя положение полей допусков обеих сопрягаемых деталей – отверстия и вала.

Гораздо удобнее в технологическом - (при изготовлении) и эксплуатационном - (при ремонте) отношениях получить разнообразие посадки, изменяя положение поля допуска только одной детали при неизменном положении поля допуска другой.

Например: изменением только полей допусков валов при постоянном поле допуска отверстий. Такой способ образования различных посадок называются системой отверстия. Деталь, у которой положение поле допуска является базовым и не зависит от требуемого характера соединения, называют основной деталью системы (в рассматриваемом случае – отверстие). Аналогичные посадки могут быть получены по иному, если за основную деталь принять вал, а для образования различных посадок изменять поля допусков отверстий. Такой способ образования называется системой вала. Таким образом, посадка в системе отверстия – это посадка, в которых различные зазоры и натяги получаются соединением различных валов с основным отверстием; посадки в системе вала – это посадки, в которых различные зазоры и натяги получаются соединением различных отверстий с основным валом.


Графическое изображение посадок в системе отверстия

hello_html_5e9c7b74.png

Рис. 4


Графическое изображение посадок в системе вала

hello_html_5b4fef04.png

Рис. 5


В практике машиностроения предпочтение отдаётся системе отверстия, поскольку изготовить отверстие и измерить его значительно труднее и дороже, чем изготовить и измерить с той же точностью вал такого же размера.

Чтобы сделать ещё более удобным назначение посадок для конструктора и обработку деталей для рабочего, условились, что поля допусков основных деталей систем посадок должны удовлетворять обязательному условию: один из предельных размеров основной детали должен совпадать с номинальным размером. Причём для основного отверстия таким предельным размером должен быть наименьший (или, что то же самое) нижнее предельное отклонение основного отверстия должно быть равно нулю, (см. рис. 4), а для основного вала – наибольший (или, что то же самое должно, верхнее предельное отклонение основного вала должно быть равно нулю, см. (рис. 5)


Вопросы к размышлению:

  1. Что такое номинальный размер?

  2. Что такое допуск?

  3. Что такое действительный размер?

  4. Что называется зазором?

  5. Что называется натягом?

  6. Что такое посадка?


5.2. Основные понятия о взаимозаменяемости, стандартизации и качестве продукции

Одним из главных принципов, используемых конструктором при разработке и изготовлении всех машин и их деталей, - это принцип взаимозаменяемости. Взаимозаменяемостью называется свойство независимо изготовленных деталей, узлов или агрегатов машин, позволяющее устанавливать их при сборке либо заменять без всякой подгонки или дополнительной обработки и обеспечивать при этом необходимую работоспособность сборочной единицы в соответствии с заданными техническими условиями. Под независимым изготовлением деталей понимается их изготовление в разное время и разных местах (цехах, заводах, городах, даже странах). С примерами взаимозаменяемости мы встречаемся повседневно. Гаечный ключ должен накладываться на головку болта или гайку, винт - ввертываться в отверстие с резьбой, цоколь электролампочки – ввертываться в патрон, вилка шнура – входить в штепсельную розетку, целые агрегата (например, двигатели автомобилей), изготовление в разных городах, собираться в единое изделие на конвейере главного завода.

Взаимозаменяемость бывает полной и неполной. Полная взаимозаменяемость позволяет получить заданные показатели качества без дополнительных операций в процессе сборки. При неполной взаимозаменяемости в процессе сборки допускаются операции, связанные с подбором или регулировкой некоторых деталей.

Наиболее часто неполная взаимозаменяемость обеспечивается так называемой селективной сборкой, т. е. предварительной сортировкой (селекцией) годных деталей на размерные группы, в результате чего оказывается возможным получать заданные технические и эксплуатационные показатели готовой продукции при меньшей точности входящих в неё деталей (что, безусловно, экономически выгодно)

Для обеспечения взаимозаменяемости необходимо, чтобы процессы конструирования машин, обработки деталей и сборки их в узлы осуществлялись в соответствии с определёнными правилами и нормами. Так, мы уже упоминали о том, что полученный конструктором номинальный размер должен округляться до ближайшего значения из специально установленного рада чисел, а поля допусков основных деталей систем посадок должен располагаться ассиметрично, причем так, чтобы допуск был направлен «в тело» детали.

Эти и другие правила, нормы, требования к определённому объекту (в приведённых примерах объектами являлись линейные размеры, поля допусков основных отверстий и валов) оформляются в виде документа, называемого стандартом. Соответственно установление и применение указанных правил, норм, требований, т. е. стандартов, называется стандартизацией.

Одним из наиболее распространенных и эффективных методов стандартизации является унификация. Унификация – латинское слово, обозначающее объединение, приведение чего-либо к единообразию, к единой форме или системе. При унификации в машиностроении уменьшают число типоразмеров изделий одинакового функционального назначения, максимально используют одинаковые узлы и детали, (подшипники, болты, гайки и т. п.) в различных машинах, сокращают разнообразие применяемых в различных деталях подобных элементов (диаметров отверстий, размеров резьб и т. п.) Унификация позволяет обоснованно сужать перечень используемых в изделии марок материалов, разновидностей проката. Появляется возможность применения более совершенных технологических процессов, снижается себестоимость изготовления деталей, сокращаются сроки разработки и постановки изделий на производство.

Действующая в настоящее время система стандартов на допуски и посадки для гладких цилиндрических и плоских соединений разработана в соответствии с рекомендациями и положениями международной организации по стандартизации (ИСО). Разработанная и введенная с 1.1.1977 г. система получила название Единой системой допусков и посадок (ЕСДП) и включает ряд стандартов. Основными из них являются следующие: «Общие положения, ряды допусков и основных отклонений» ГОСТ 25346-89, «Поля допусков и рекомендуемые посадки» ГОСТ 25347-89. Эти стандарты распространяются на сопрягаемые (т. е. применяемые при образовании посадок) и несопрягаемые размеры гладких элементов (цилиндрических или ограниченных параллельными плоскостями) деталей с номинальными размерами до 3150 мм, область их действия не ограничена какими-либо определенными материалами или способами обработки, за исключением тех случае, которые охвачены специальными стандартами, например, на допуски и посадки деталей из пластмасс, дерева, на допуски отливок и т.п.

Так как в общем машиностроении наиболее часто применяются размеры до 500 мм, то именно этот диапазон мы и будем рассматривать в дальнейшем.

Вопросы к размышлению:

  1. Что называется взаимозаменяемостью?

  2. Что называется унификацией в машиностроении?

  3. Дать определение качества продукции.


5.3. Интервалы размеров

Технологической практикой обработки деталей установлено, что трудность их изготовления почти не различается в определенном интервале размеров, поэтому при создании системы было признано целесообразным допуски задавать не для каждого размера, а принять их одинаковыми для выделенных интервалов размеров.

В наиболее важном диапазоне номинальных размеров от1 до 500 мм в ЕСДП установлены интервалы номинальных размеров, приведённые в таблице.


Интервалы номинальных размеров

10

14

14

18

18

30

18

24

24

30

30

50

30

40

40

50

50

80

50

65

65

80

80

120

80

100

100

120

120

180

120

140

160

140

160

180

180

250

160

180

200

200

225

250

250

315

225

250

280

315

315

400

280

315

355

400

400

500

355

400

450

450

500


Разные детали машин в зависимости от назначения и условий работы требуют разной точности изготовлению. В ЕСДП предусмотрит несколько рядов точности, названных квалитетами. Квалитет – это совокупность допусков, соответствующих одинаковой степени точности для всех номинальных размеров. Иначе говоря, каждый квалитет характеризуется определенным числом единиц допуска – таков был принцип составления стандарта на основе строгой закономерности изменения величины допуска с учётом номинального размера.

Для размеров от 1 до 500 мм установлено 20 квалитетов: 0,1;0 и с 1-го по 18-ый. С возрастанием номера квалитета допуск увеличивается, т. е. точность убывает. Для посадок предусмотрены квалитеты с 5-го по 12-й.

Допуски в каждом квалитете ЕСДП обозначаются двумя буквами латинского алфавита (IT) с добавлением номера квалитета. Например, IT5 означает допуск по 5-му квалитету, а IT10 – допуск по 10-му квалитету

Мы уже упоминали, что в ГОСТ 24346-89 приведены числовые значения допусков. Теперь уточняем – числовые значения допусков. Приведены для каждого квалитета и с учётом номинальных размеров. Для наиболее употребительных в общем машиностроении квалитетов (с 5-го по 18-й) значения допусков приведены в таблице.






Значение допусков, мкм

Интервалы номинальных размеров, мм

Квалитеты

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

До 3

4

6

10

14

25

40

60

100

140

250

400

600

1000

-

Св. 3 до 6

5

8

12

18

30

48

75

120

180

300

480

750

1200

1800

Св. 6 до 10

6

9

15

22

36

58

90

150

220

360

580

900

1500

2200

Св. 10 до 18

8

11

18

27

43

70

110

180

270

430

700

1100

1800

2700

Св. 18 до 30

9

13

21

33

52

84

130

210

330

520

840

1300

2100

3300

Св. 30 до 50

11

16

25

39

62

100

160

250

390

620

1000

1600

2500

3900

Св. 50 до 80

13

19

30

46

72

120

190

300

460

740

1200

1900

3000

4600

Св. 80 до 120

15

22

35

54

87

140

220

350

540

870

1400

2200

3500

5400

Св. 120 до 180

18

25

40

63

100

160

250

400

630

1000

1600

2500

4000

6300

Св. 180 до 250

20

29

46

72

115

185

290

460

720

1150

1850

2900

4600

7200

Св. 250 до 315

23

32

52

81

130

210

320

520

810

1300

2100

3200

5200

8100

Св. 315 до 400

25

36

57

89

140

230

360

570

890

1400

2300

3600

5700

8900

Св. 400 до 500

27

40

63

97

155

250

400

630

970

1550

2500

4000

6300

9700


Поля допусков отверстий и валов

Поле допуска определяет величину допуска и его положение относительно номинального размера, а взаимное расположение полей допусков сопрягаемых деталей характеризует тип посадки и величины наибольших и наименьших зазоров или натягов. Посадки могут образовываться как в системе отверстия, так и в системе вала.

Для образования посадок в ЕСДП стандартизованы (независимо друг от друга) два параметра, из которых образуются поля допусков: ряды и значения допусков в разных квалитетах и так называемые основные отклонения валов и отверстий для определения положения поля допуска относительно номинального размера (нулевой линии). В качестве основного отклонения принято отклонение, ближайшее к нулевой линии, характеризующее возможное минимальное отклонение принято отклонение, ближайшее к нулевой линии, характеризующее возможное минимальное отклонение размера при обработке от номинального. Числовые значения основных отклонений стандартизованы применительно к интервалам номинальных размеров.

Таким образом, поле допуска в ЕСДП образуется сочетание основного отклонения и квалитета. В этом сочетании основное отклонение характеризует положение поля допусков относительно нулевой линии, а квалитет - величину допуска.

Для образования полей допусков в ЕСДП в каждом интервале номинальных размеров установлен ряд допусков из 20 квалитетов и по 28 основных отклонений полей допусков валов и отверстий. Основные отклонения обозначают одной, а в отдельных случаях обозначают одной, а в отдельных случаях двумя (для сопряжений точного машиностроения) буквами латинского алфавита: прописными (A, B ,C, CD и т. д.) – для отверстий и строчными (a, b, c, c, d и т.д.) для валов.

Поле допусков основных отверстий обозначаются букой Н, а основных валов –h с добавлением номера квалитета, например Н7, Н8, Н9 и т. д. (в этом случае нижние отклонения всегда равны нулю) и h7, h8,h9 и т. д. (в этом случае верхние отклонения всегда равны нулю).


Нанесение предельных отклонений размеров на чертежах деталей

Предусмотрено три способа указаний отклонений:

- числовыми значениями предельных отклонений, например:

, ;

Условными обозначениями полей допусков, например 18Н7, 12е8; условными обозначениями полей допусков с указанием справа в скобках числовых значений предельных отклонений, например:

, .

Во всех случаях вначале указывается номинальный размер (в приведённых примерах 18 и 12 мм)

Аналогично выбираются предельные отклонения для неответственных несопрягаемых размеров. Обычно, указывая такие размеры на чертежах, конструктор ограничивается отклонениями по 12-му, 14-му, реже 16-му квалитетам. При этом принимают следующее расположение полей допусков относительно номинального размера: для отверстий – в «плюс»(H12, Н14, Н16); для валов – в «минус»(h12, h14, h16); для размеров, не относящихся к отверстиям и валам (глубина, высота), - симметричное


Посадки в системах отверстия и вала и их обозначения на чертежах

Для образования посадок в ЕСДП используются квалитеты с 5 по 12–й. Рекомендуется к применению С8 посадок, причём из них выделены к первоочередному применению 17 посадок в системе отверстия и 10 посадок в системе вала, образованных из предпочтительных полей допусков.


Рекомендуемые посадки в системе отверстия при номинальных размерах от 1 до 500 мм

Основное отверстие

Основные отклонения валов

a

b

c

d

e

f

g

h

Js

k

Посадки

H5











H6











H7











H8





















H9











H10











H11











H12











Основное отверстие

Основные отклонения валов

m

n

p

r

s

t

u

v

x

z

Посадки

H5











H6











H7











H8











H9











H10











H11











H12











Примечание: В рамку обведены предпочтительные посадки


Обозначение посадки на сборочном чертеже в соответствии с ГОСТ 2.307-68 состоит из указаний полей сопрягаемых деталей, при этом указание оформляется в виде простой дроби. Вначале записывается номинальный размер соединения (он одинаков для сопрягаемых отверстий и вала), затем над чертой («в числителе») указывается поле допуска отверстия, а под чертой («в знаменателе» – поле допуска вала. Вместо условных обозначений полей допусков можно указывать « в числителе» и «в знаменателе» предельные отклонения сопрягаемых деталей.

Такая форма обозначения едина для посадок в системе отверстия и в системе вала.

Обозначение посадки в системе отверстия: Ø75 (Н7 – поле допуска основного отверстия) или


Вопросы к размышлению:

  1. Определить значение допуска для вала диаметром 20мм при шлифовании (по5 квалитету).

  2. К какому интервалу относится номинальный размер 30 мм?


5.4. Шероховатость поверхности, её нормирование. Параметры шероховатости поверхности

На обработанной поверхности детали всегда остаются следы воздействия на неё в виде мелких выступов и впадин, или, как их называют иначе, микронеровностей. Совокупность микронеровностей не поверхности детали принято называть шероховатостью поверхности.

Государственный стандарт на шероховатость поверхности устанавливает единый подход к определению величины шероховатости – основой для этого является профиль шероховатости и его параметры.

Рассмотрим параметры профиля шероховатости, представленного на рис 6.


Продольный разрез микронеровностей и параметры шероховатости поверхностей

hello_html_m1bf7acd6.png

Рис. 6


Базовая линия – линия заданной геометрической формы, проведенная относительно профиля и служащая для оценки геометрических параметров поверхности. Для определения параметров шероховатости используют понятие базовый длины (отрезки l1 ,l2 ) на которой рассматривается шероховатость данной поверхности и средней линии профиля.

Средняя линия профиля (линия m ) – линия, проведенная в пределах базовой длины так, чтобы сумма площадей, ограниченных линией профиля над средней линией и под ней, были равны.

Размерными параметрами шероховатости согласно ГОСТу являются Ra, Rz, Rp, Rv, Rmax, Sm, S .

Рассмотрим их подробнее.

Среднее арифметическое отклонение Ra точек профиля от линии m находим по формуле:


где уi -отклонение точки профиля от средней линии в микрометрах; n - число точек.

Высоту неровностей Rz определяют по10 наиболее отклоняющимся токам профиля на базовой длине l . Для подсчёта Rz на этом участке профиля находят пять самых высоких вершин и пять самых глубоких впадин, суммируют отклонения Нmax пяти вершин и отдельно – отклонения Нmin пяти впадин от средней линии и подсчитывают величину Rz по формуле:


Высота Rp наибольшего выступа профиля – это расстояние от средней линии до высшей точки профиля в пределах базовой длины.

Глубина Rv наибольшая впадины профиля – это расстояние от низшей точки профиля до средней линии в пределах длины.

Наибольшая высота Rmax неровностей профиля может быть вычислена по формуле:

Rmax = Rp +Rv

Величины Smi и S представляют собой соответственно отрезок средней линии m профиля , содержащей неровность профиля и среднее значение шага и местных выступов профиля в пределах базовой длины.

Шероховатость является существенным геометрическим показателем качества поверхности детали. В особенности она важна для сопрягаемых поверхностей предназначена для сопряжения посадкой с зазором, то значительные шероховатости будут разрушать непрерывность масляной плёнки и может возникнуть сухое трение материалов сопряженных деталей и износ поверхности, из-за чего зазор z будет увеличиваться по мере износа до величины z/.


Изменение зазора при износе

hello_html_4958529f.png

Рис. 7


Если же данная поверхность должна сопрягаться с посадкой с натягом, то значительные неровности сминаясь по вершинам, будут уменьшать действующий в сопряжении натяг по сравнению с предполагаемым натягом по результатам измерения диаметров вала и отверстия перед сборкой.


5.6. Допуск соединения с подшипниками качения

Точность подшипников качения определяется ГОСТ 3478-79, в котором установлено пять классов точности: Р0, Р6, Р5, Р4 и Р2 ( в порядке повышения точности). В каждом классе точности для подшипников регламентируется: отклонения посадочных колец, постоянно ширины колец, предельное радиальное биение дорожки качения кольца, биение базового торца подшипника.

Характер сопряжений наружного и внутреннего колец подшипника с отверстием в корпусе и с валом зависит от кольца. Различают местное, циркуляционное и колебательное нагружения - в зависимости от того, вращаются кольца (кольцо) подшипника или они неподвижны относительно сопрягаемой детали.

Местным нагружением кольца называется нагружение, при котором кольцо воспринимает радиальную нагрузку от шариков ограниченным участком дорожки качения и передает её ограниченному участку сопрягаемой с ним поверхности вала или корпуса

Циркуляционным нагружением кольца называется нагружение, при котором кольцо воспринимает нагрузку от шариков последовательно всей дорожкой качения и предает её последовательно всей сопрягаемой с ним поверхности вала или корпуса.

Пример 1. Вращается вал. Внутреннее кольцо подшипника вращается вместе с валом (Рис. 8а). Нагрузка действует в радиальном направлении. Внутренне кольцо будет иметь циркуляционное нагружение, так как шарики поочередно нагружают всю его вращающуюся дорожку. Наружное кольцо здесь имеет местное нагружение, так как оно неподвижно и шарики нагружают один и тот же участок его дорожки.

Пример 2. Вращается корпус Пусть им является зубчатое колесо, которое вращается вместе с наружным кольцом подшипника. Нагрузка действует радикально (рис. 8б). Здесь внутренне кольцо неподвижно и имеет местное нагружение, так как шарики нагружают только ограниченный участок дорожки качения. Наружное кольцо нагружено циркуляционно, так как оно вращается вместе с корпусом и шарики поочередно воздействуют на всю дорожку качения последовательно.


Нагружения колец подшипника

hello_html_m52c89a6d.png

Рис. 8

А- при вращении вала; Б- при вращении корпуса


Колебательным нагружением называется нагружения, при котором нагрузка складывается из двух составляющих - одной, действующей в постоянном направлении, и второй, вектор который вращается в плоскости подшипника. Взаимодействуя при работе подшипника, эти нагрузки то складываются,

то вычитаются , а поэтому и суммарная нагрузка будет периодически изменяться (колебаться) как по величине, так и по направлению. При этом разные участки будут периодически находиться под нагружением, которое называется колебательным.

Как правило, кольца с циркуляционным нагружением сопрягаются с поверхностями вала или корпуса по посадкам с натягами, а кольца с местным нагружением - по посадкам с небольшими зазорами.

В случае колебательного нагруженя подшипники сопрягаются с валами и отверстиями корпусов с полями допусков js5 или js6 и Js5 или Js6 соответственно.

Соединения подшипников качения с валами и корпусами выполняют согласно ГОСТ 3325-55 по системе отверстия и системе вала. Основными деталями системе вала. Основными деталями систем являются сопрягаемые поверхности наружного кольца (система вала) и внутреннего кольца (система отверстия).

Особенностью таких сопряжений является то, что поле допуска внутреннего кольца смещено вниз от нулевой линии для увеличения натягов в сопряжениях (рис. 9).


Поля допусков соединения деталей с подшипниками качения классов точности Р0 и Р6

hello_html_m6191f0dc.png

Рис. 9


Требуемые посадки колец подшипников в корпусах и на валах получают за счёт соответствующего расположения полей допусков при посадках пошипников на валы и в отверстия корпусов.

Пример3. Соединение подшипника класса Ро или Р6 в сборочной единице с вращающимся валом, т.е. при внутреннем кольце с циркуляционным нагружением и наружном кольце с местным нагружением (рис. 10)

Из этих условий назначением поле допуска посадочного элемента вала m6 (по ГОСТу могут быть ещё поля n6 или k6), а для посадочного элемента корпуса (отверстия ) поле допуска II7 (по ГОСТу могут быть ещё поля допуска Js7, или H8, или G7).


Соединение вала и корпуса с подшипником качения

hello_html_m6708ecf4.png

Рис. 10

А- сборочная единица; Б- корпус; В- вал


Важно знать, что требования к форме посадочной поверхности, сопрягаемой с кольцом подшипника качения (допуск цилиндричности), более жесткие по сравнению с допуском размера. Это требуется для того, чтобы тонкие кольца подшипника не восприняли грубые отклонения формы массивного корпуса или вала при сопряжении с ними.

ГОСТом установлены также степени точности торцевого биения заплечников вала и корпуса и радиального биения их поверхностей, сопрягаемых с кольцами подшипников качения. Помимо этого ГОСТом особо оговорены величины допустимой шероховатости этих поверхностей.


Вопросы к размышлению:

  1. Сколько классов точности установлено для подшипников качения?

  2. Виды нагружения кольца подшипника?

  3. Что регламентируется в каждом классе точности подшипников?


5.7. Допуск и посадки шпонок

При сборке шпонки, вала и втулки необходима взаимозаменяемость. Наиболее важным является соединение втулки и вала по размеру b (рис. 11) , т. е. по ширине шпонки и канавок (пазов) вала и втулки.


Поля допусков элементов шпоночного соединения

hello_html_22351c6c.png

Рис. 11


Шпоночное соединение по размеру b построено по системе вала, т. е. шпонка имеет по этому размеру для всех посадок одинаковое поле допуска h9, а различны посадки получаются за счёт назначения различные посадки получаются за счёт назначения различные посадки получаются за счёт назначения различных полей допусков ширины канавок (пазов). В указанные выше ГОСТах установлено, что посадки шпоночных соединений по размеру b разделен на три группы: плотные, нормальные и свободные.

Плотное соединение создаются посадкой , нормальные - посадками (втулка), (вал), а свободные - посадками (вал), (втулка). Все эти поля берутся из ГОСТ 25347-92.

Следует помнить, что только плотные соединения получают одинаковый посадкой для кана соединениях посадки разные

Высота шпонки h имеет поле допуска h11. Сопрягаемые с ней глубины канавок (пазов) имеют поле допуска H11, что практически создаёт достаточно большой зазор.

Кроме посадок по ширине канавки и шпонки b для сборки важно и правильное расположение канавок (пазов) на валах и втулках.

Поэтому здесь назначаются ещё и такие нормы: допуски симметричности оси канавок (пазов) относительно оси вала и относительно оси отверстия втулки и допуск параллельности плоскости оси канавки к оси вала или отверстия.


Вопросы к размышлению:

  1. Какие посадки шпоночных соединений применяются по ширине шпонки и канавок «b»?

  2. Какое поле допуска применяют для высоты шпонки «h»?



ТЕМА 6. КОНТРОЛЬ И ИСПЫТАНИЯ ПРИ РЕМОНТНЫХ ОПЕРАЦИЯХ

К соединениям деталей и сборочных единиц между собой предъявляется целый ряд требований, целью которых является обеспечение правильного взаимоположения этих элементов машины. Особая роль отводится контролю процессов сборки и контролю герметичности аппаратов.

При ремонте, в основном при дефектации, применяются следующие виды контроля:

1) внешний осмотр – выявление видимых повреждений;

2) обмер рабочих поверхностей – определение величины износа;

контроль взаимного расположения поверхностей – определение изгиба, коробления;

3) определение дефектов, невидимых глазом, цветной, ультразвуковой, магнитной дефектоскопией и гидравлическим испытанием.

При выполнении сборочных работ используется разнообразный измерительный инструмент и различные методы контроля. Кроме универсальных приборов, применяются также специальные контрольные приспособления. В процессе сборки приходится осуществлять промежуточный контроль (пооперационный) и окончательный контроль, проводимый после сборки.

Любая операция после соединения узлов или деталей должна сопровождаться контролем. Иногда достаточно визуального контроля, в других случаях приходится использовать измерительный инструмент.

Контроль геометрического положения

Специальные методы контроля, применяемые при сборке оборудования, охватывают проверку следующих видов геометрического расположения деталей машины:

1) прямолинейность плоскостей и горизонтальность различных элементов;

2) параллельность осей и плоскостей;

3) перпендикулярность осей и плоскостей;

4) соосность деталей с осевой симметрией.

Проверка поверхностей на горизонтальность производится уровнями, линейкой и нивелиром или гидростатическим уровнем. Гидростатический уровень состоит из двух сообщающихся сосудов, соединенных резиновым шлангом и заполненных подкрашенной жидкостью. Сосудами служат стеклянные трубки, на которые нанесены шкалы с делениями. Горизонтальность обеспечивается при равенстве столбов жидкости в трубках.

Проверка прямолинейности плоскостей производится с помощью хорошо выверенной линейки, укладываемой узкой стороной на плоскость. Просвет, остающийся между нижней гранью линейки и проверяемой плоскостью, измеряется щупом. Проверка линейкой производится обычно с помощью следующих приемов:

а) под оба конца линейки подкладывают калиброванные плиты одинаковой толщины. Просвет проверяется щупом, причем допускается только выпуклость проверяемой плоскости (т. е. просвет должен быть меньше толщины калиброванных плиток). Допускаемые отклонения (абсолютный просвет) колеблются в пределах 0,02…0,04 мм на 1000 мм длины линейки;

б) под концы линейки подкладывают калибровочные сухари или наборы плиток так, чтобы образовался значительный (несколько десятков мм) подъем линейки над плоскостью. Расстояние между проверяемой плоскостью и нижней гранью линейки проверяется штихмассом в ряде точек с точностью 0,01…0,02 мм.

Точность проверок линейкой сильно снижается при значительной длине поверхности вследствие прогиба линейки. Прогиб линейки в середине пролета определяется, если плитки или сухари размещены у концов, по формуле

hello_html_m4a707ebf.gif,

где P – вес линейки, Н;
l – длина линейки, м;
E – модуль упругости материала линейки, Па;
I – момент инерции сечения линейки, м4;
hello_html_m2d54998a.gif– прогиб в середине линейки, м.

Если опоры сдвинуты от концов на расстояние a = 0,22 l, то

hello_html_66b8e4c5.gif.

Следовательно, для повышения точности проверки желательно устанавливать длинные линейки по второй схеме и выбирать их с максимально жестким сечением. Поверхности с развитой шириной (рамы, плиты) проверяются минимум с двух установок линейки, укладываемой, если это возможно, по диагонали.

Точность измерения щупом равна 0,01 мм. Набор щупа содержит несколько пластин с различной толщиной, что позволяет комбинацией пластин определить величину отклонения от плоскостности.

Высокая стоимость длинных линеек приводит при контроле прямолинейности больших плоскостей к пользованию методом проверки струной и штихмассом. Струна из тонкой упругой проволоки диаметром до 0,2 мм или крученой шелковой нитки прочно закрепляется с одной стороны плоскости и натягивается через блок грузом по другую сторону.

Проверка заключается в замере расстояний от плоскости до струны в ряде точек по длине универсальным или специальным штихмассом. Обычно применяется универсальный штихмасс с удлинителями и микрометрической головкой. Точность измерения не превышает 0,02 мм. Наибольшее затруднение при пользовании штихмассами заключается в наличии ошибок соприкосновения, величина которых зависит от индивидуального осязания, поэтому часто пользуются электроштихмассом. При этом в момент замыкания цепи вспыхивает лампа, фиксирующая соприкосновение штихмасса с линейкой или струной. Сигнальная лампа может быть заменена микрофоном (рис. 5.6).

hello_html_m7cd859aa.gif
Рис. 6.6. Штихмасс с подставкой:
1 - струна; 2 - микрометрическая головка; 3 - винт; 4 - опорная подставка; 5 - цилиндр

Разновидностью проверки плоскостности является проверка равномерности прилегания. Равномерность прилегания наиболее часто контролируется для вала и вкладыша подшипника скольжения, т. е. для деталей цилиндрической формы. Проверка прилегания производится на краску при повороте вала на 1…1,5 оборота и оценивается количеством пятен на квадрате с размерами 25×25 мм. Например, для подшипников компрессоров число пятен должно быть не менее 10. Общая площадь пятен должна превышать 35…40 % всей поверхности прилегания.

Параллельность осей и плоскостей проверяется также с помощью струны и штихмасса.

При проверке параллельности валов на свободных их концах устанавливаются специальные стрелки и перпендикулярно осям валов натягивается струна (рис. 5.7). Сначала струна должна быть перпендикулярна оси одного вала. Для этого устанавливается размер A1 и после поворота вала с укрепленной на нем стрелкой на 180 ° подбирается размер A2 = A1. Равенство размеров достигается изменением положения струны. Затем определяются размеры B1 и B2 на втором валу. При B1 = B2 валы будут параллельны.

hello_html_m42fd0322.gif
Рис. 6.7. Проверка параллельности валов

Контроль перпендикулярности осей осуществляется теми же способами, что и их параллельность. Если валы, перпендикулярность осей которых проверяется, находятся в разных плоскостях, то перед измерением параллельно одному из валов натягивается струна в плоскости второго вала, а затем измеряется перпендикулярность струны и второго вала.

Соосность двух валов проверяется с помощью стрелок (рис. 5.8). Осевые и радиальные стрелки жестко крепятся с помощью хомутов на концах валов. Осевой А и радиальный В зазоры измеряются с помощью щупа в четырех положениях вала при его поворотах на 90 °. При соосности радиальные и осевые размеры будут одинаковыми во всех положениях вала.

hello_html_361a885.gif
Рис. 6.8. Проверка соосности валов

Соосность двух отверстий проверяется с помощью струны и штихмасса (рис. 5.9). Сначала струна устанавливается по оси одного отверстия. Для этого добиваются такого положения струны, когда четыре радиальных размера от нее до внутренней поверхности отверстия в двух плоскостях (a, b) будут равны. После этого проводят измерение четырех радиальных размеров (c, d) в двух плоскостях второго отверстия.

hello_html_m5694c7ef.gif
Рис. 6.9. Проверка соосности отверстий

Центровку струны по осям осуществляют с помощью микрометрического штихмасса с опорной подставкой, которая придает ему устойчивость против качения вдоль струны. Замеры выполняются с помощью электроакустического метода. В момент касания штихмасса со струной цепь замыкается и в наушниках слышен треск. Для повышения точности центровки штихмасс необходимо устанавливать в определенных отмеченных точках поверхности.

Метод центровки лежащих на значительном расстоянии друг от друга отверстий можно осуществить с помощью светового луча. Этот метод применяется при центровке подшипников опорных роликов барабанных печей, сушилок и других аппаратов, при центровке подшипников шнеков и в других случаях.

Центровка валов заключается в устранении двух видов дефектов положения: смещения осей стыкуемых валов и перекоса осей.

Дефект первого вида проявляется в форме разности радиальных зазоров между поверхностями шеек валов и линией параллельной оси одного из валов, являющегося базовым. Дефект второго вида может быть охарактеризован по разности осевых зазоров, по разности радиальных зазоров между поверхностью шейки одного вала в двух отстоящих друг от друга по длине точках и линией параллельности оси базового вала, по углу перекоса φ.

6.4. Дефектация

В процессе разборки оборудования проводят трехступенчатую дефектацию, завершающуюся оформлением дефектной ведомости и составлением схем и эскизов дефектных деталей.

Предварительная дефектация осуществляется перед остановкой оборудования на ремонт. Целью предварительной дефектации является выявление наиболее вероятных мест нарушения правильности сопряжения сборочных единиц и деталей между собой. Анализируют фактические функциональные показатели работоспособности машины или аппарата, проверяют температуру нагрева узлов трения, измеряют параметры вибрации, определяют характер стуков и т. д.

При поузловой дефектации выявляются отклонения узлов от заданного взаимного положения.

При подетальной дефектации определяется возможность повторного использования деталей и характер требуемого ремонта. Осуществляется сортировка деталей на следующие группы:

1) детали, имеющие износ в пределах допуска и годные для повторного использования без ремонта;

2) детали, имеющие износ выше допуска, но пригодные для ремонта;

3) детали, имеющие износ выше допуска и непригодные к ремонту.

Для определения состояния деталей применяются внешний осмотр, обмер, а также методы, которые позволяют обнаружить скрытые дефекты.

Внешний осмотр позволяет выявить видимые пороки деталей: наружные трещины; изгибы; задиры; срыв резьбы; коррозию; выкрашивание или износ антифрикционного слоя и т. д.

Осмотр завершается обмером с помощью измерительного инструмента. Отклонение геометрической формы цилиндрических деталей проявляется в нецилиндричности или некруглости (овальность, огранка), а также в отклонении профиля продольного сечения (конусообразность, бочкообразность).

Овальность определяется разностью диаметров, измеренных во взаимно перпендикулярных направлениях:

hello_html_63095586.gif.

Конусообразность определяется разностью диаметров, измеренных на заданной длине:

hello_html_1a9e3e6a.gif.

Высокие требования к овальности и конусообразности предъявляются для шеек быстроходных валов, вращающихся в подшипниках скольжения, для шеек коленчатых валов, поршней и др.

Цветная дефектоскопия. Мелкие трещины выявляют методом цветной дефектоскопии. Этот метод позволяет обнаружить поверхностные дефекты размером до 0,01 мм при глубине залегания 0,03…0,04 мм. Однако глубину трещин цветной дефектоскопией определить нельзя. Цветную дефектоскопию применяют для контроля деталей из углеродистых и коррозионно-стойких сталей, у которых около сварных швов появляется множество мелких трещин в результате коррозии.

Люминесцентная дефектоскопия. Метод люминесцентной дефектоскопии основан на введении в полость дефектов люминесцентного вещества с последующим облучением поверхности детали ультрафиолетовыми лучами. Под воздействием этих лучей дефекты становятся видимыми вследствие люминесценции вещества. Метод позволяет выявлять поверхностные дефекты шириной не менее 0,01 мм и глубиной не менее 0,02 мм в деталях любой геометрической формы. Проявляющими порошками служат углекислый магний, тальк или силикагель.

Магнитная порошковая дефектоскопия основана на выявлении магнитного поля рассеяния над дефектом. При этом в качестве индикатора используются ферромагнитные частицы. Силовые линии в намагниченной детали огибают дефект как препятствие, имеющее малую магнитную проницаемость. Необходимым условием для выявления дефекта является перпендикулярное расположение дефекта к направлению магнитного поля. Поэтому деталь необходимо проверять в двух взаимно перпендикулярных направлениях.

Ультразвуковая дефектоскопия. Наибольшее распространение в ремонтной практике получили ультразвуковые дефектоскопы, которые позволяют определить дефекты сварных швов любого вида (стыковых, внахлестку, угловых, тавровых), выявить внутренние дефекты (раковины, расслоения) и измерить толщину стенок аппаратов и трубопроводов при одностороннем доступе к ним. Ультразвуковые дефектоскопы позволяют определять размеры дефекта и глубину его залегания. Толщина контролируемых деталей может составлять 2000 мм, минимальный размер определяемого дефекта – 1 мм2.

Принцип действия ультразвукового дефектоскопа основан на отражении импульса от границы раздела фаз. Контролируемая поверхность должна иметь чистоту обработки не менее третьего класса шероховатости и покрываться консистентной смазкой (автол, тавот, масло) для создания акустического контакта. Ультразвуковые колебания передаются от искательной головки изделию только через слой контактной смазки.

Ультразвуковые дефектоскопы имеют малые габариты и малый вес, однако они неприемлемы для контроля нержавеющих сталей из-за их крупнозернистой структуры, которая создает помехи. Для контроля нержавеющих сталей используется цветная дефектоскопия, рентгено- и гамма-просвечивание.

Гамма-дефектоскопия дает возможность получать панорамный снимок контролируемого места. Радиографический контроль сварных швов выполняют с помощью рентгеновских аппаратов и гамма-дефектоскопов, в которых источником гамма-излучения служат изотопы 170Tm, 75Se, 192Ir, 132Ce и др.

При проверке аппаратов, работающих под давлением, необходимо контролировать все сварные швы. Часть оборудования высокого давления подвергается комплексному контролю, сочетающему 2…3 метода дефектоскопии.

Если доступ к сварному шву возможен только с наружной или только с внутренней стороны аппарата, испытание на плотность проводится методом вакуумирования сварных швов. Сварной шов смачивается малым раствором. На исследуемый участок накладывается коробка, имеющая по всему периметру уплотнение из губчатой резины. Коробка соединяется с вакуум – насосом, а через смотровое стекло ведется наблюдение за сварным швом. Наличие мыльных пузырей указывает на дефекты сварки. Этот способ проверки применяется также при контроле сварки отдельных листов крупных резервуаров.

6.5. Испытания

Сборка машины или аппарата заканчивается испытанием:

1) на прочность и плотность;

2) в режиме холостого хода;

3) под нагрузкой, имитирующей рабочий режим.

Величина испытательного давления зависит от рабочего давления и температуры. Испытание на прочность может быть гидравлическим или пневматическим. Для аппаратов, работающих под давлением, величина контрольного давления на прочность составляет 1,25 Р.

Испытанию на прочность подвергаются все аппараты, предназначенные для работы с горючими, взрывоопасными и токсичными продуктами.

Контрольное давление при испытании на плотность должно быть равно рабочему давлению. Испытание на плотность проводят воздухом или инертным газом.

Качество сварных швов в аппаратах, работающих под атмосферным давлением, проверяют смачиванием керосином, а прочность самих аппаратов испытанием водой под наливом. С одной стороны сварной шов покрывают меловой обмазкой, а с другой – керосином. Вследствие проникающей способности керосина при наличии неплотностей в сварном шве на высушенной меловой обмазке появится жирное керосиновое пятно. Время проведения испытания – от 1 до 24 часов.

Аппараты, работающие под избыточным давлением до 7·104 Па, испытываются давлением, указанным в чертежах. Аппараты, имеющие рабочую температуру стенки выше 400 °С, подвергаются гидравлическому испытанию при давлении, превышающем рабочее давление не менее чем в 1,25 раза. Вакуум-аппараты испытываются гидравлически на прочность избыточным давлением 0,2 МПа и на плотность пневматическим избыточным давлением 0,1 МПа.

Контроль утечек при испытании на плотность может быть выполнен промазкой мыльной пеной предполагаемых мест утечки. В дефектных местах появляются мыльные пузыри. Кроме мыльной пены может использоваться обмазка следующего состава: ПАВ (ОП-7 или ОП-10) 20-35 %, машинное или вакуумное масло, либо глицерин 15-20 %, зубной порошок 10 %, вода – остальное. Достоинством этой обмазки является высокая устойчивость образующейся пены, которая сохраняется в течение 0,5…1,0 часа. Эта обмазка безопасна в обращении, неядовитая, легко смывается водой.

При гидравлическом испытании аппарат заполняется водой, а воздушный кран, находящийся в верхней точке аппарата, остается открытым до тех пор, пока в нем не появится вода. Затем давление поднимается до контрольного и аппарат выдерживается при этом давлении в течение пяти минут. Далее давление снижается до рабочего значения и проводится осмотр сварных швов. Если не обнаруживается течи и отпотевания и не наблюдается падения давления по манометру, то считается, что аппарат выдержал испытание.

Вода, применяемая для гидравлического испытания аппаратов и их элементов, должна иметь температуру не ниже 5 °С и не выше 40 °С.

При невозможности гидравлического испытания (большой объем аппарата, внутренняя футеровка, отрицательная температура окружающего воздуха, отсутствие воды) разрешается проводить пневматическое испытание на такое же пробное давление.

При пневматическом испытании меры предосторожности: вентиль и манометр выносятся за пределы помещения, где испытывается аппарат, люди удаляются в безопасные места, зона испытания ограждается.

Испытание на герметичность является дополнительным пневматическим испытанием на плотность с определением падения давления за время испытания. Допустимое падение давления должно составлять не более 0,1 % в 1ч для аппаратов с токсичными средами, не более 0,2 % в 1 ч для аппаратов с пожаро- и взрывоопасными средами, 0,5 % в 1 ч – для всех аппаратов, подвергаемых повторному испытанию. Длительность испытания на герметичность составляет не менее 24 часов для вновь установленных аппаратов и не менее четырех часов при повторном испытании.

Следующее испытание – на холостом ходу – проводится в течение нескольких часов (2…24 ч) с целью проверки работы всех узлов. При этом проверяется общий характер работы оборудования, отсутствие толчков, ударов, вибрации, поведение систем смазки и охлаждения, а также измеряется температура нагрева подшипников, которая не должна превышать 60 °С.

Испытание под нагрузкой длится в течение нескольких смен. При этом виде испытаний проверяются работоспособность оборудования и параметры работы при режиме, близком к рабочему.

После окончания испытаний, устранения замеченных дефектов и при наличии всей документации на проведенный ремонт оформляется акт на сдачу аппарата из ремонта. После его подписания аппарат может быть введен в промышленную эксплуатацию.

ТЕМА 7. СПОСОБЫ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ИЗНОШЕННЫХ ДЕТАЛЕЙ


Восстановление деталей

Восстановление деталей применяется при отсутствии запасных частей. Экономичность такого метода заключается в том, что восстановление может обходиться дешевле, чем изготовление новой детали.

Стоимость восстановления детали обычно составляет 10…25 % стоимости изготовления новой детали, а для базовых деталей сложной конфигурации – 5…10 %.

Выбор способа восстановления определяется величиной и характером износа, необходимой термообработкой, конструктивными особенностями, размерами и характером нагрузок, действующих на деталь.

Оптимальным может быть такой способ восстановления детали, при котором обеспечивается максимальный срок ее службы при приемлемых затратах. Возможны следующие способы устранения повреждений детали. Повреждение целостности детали исправляют с помощью сварки и накладок. Геометрическая форма и размеры деталей восстанавливаются с помощью наплавки, металлизации, электрического наращивания металла, а также методом пластических деформаций и правкой.

7.1. Восстановление деталей сваркой

Для ремонтных целей применяются разнообразные способы сварки – дуговая ручная, электрошлаковая, автоматическая или полуавтоматическая в углекислом газе и под флюсом, ацетиленокислородная и др.

При подготовке к сварке стальных деталей проводится разделка кромок до полного удаления трещин. Разделка выполняется механическим способом (рубка, фрезерование, проточка), газовой резкой и выплавкой электрической дугой. Когда объем удаляемого металла велик, целесообразно на дефектный участок вварить вставку из металла, близкого по составу к основному.

Дефекты корпусов стальных аппаратов проявляются в образовании выпучин и трещин. Выпучины возникают при перегреве корпуса в результате обрушения футеровки или снижения уровня хладагента. Трещины образуются под воздействием напряжений при сопутствующем влиянии коррозии. Трещины необходимо заварить. При расхождении кромок трещины более 15 мм устанавливается заплата. Во избежание термического влияния сварки двух продольных швов ширина заплаты должна быть не менее 250 мм.

При заварке дефектов корпуса аппарата из двухслойной стали сначала осуществляется разделка кромок и заварка основного слоя, а затем плакирующего. Однако при ремонте не всегда имеется возможность проведения сварки с внутренней стороны аппарата, т. е. со стороны плакирующего слоя. В этом случае после разделки кромок сварка обоих слоев ведется с наружной стороны аппарата. Плакирующий слой наносится в среде аргона первым. Затем в этой же среде наносится разделительный шов с использованием в качестве присадки армко-железа. В последнюю очередь наносится основной слой. При этом электроды должны соответствовать марке свариваемого металла.

7.2. Наплавка

Наплавка – наиболее доступный и распространенный способ восстановления деталей. Процесс восстановления складывается из наплавки, отжига и механической обработки детали на номинальный размер.

Наплавка позволяет нарастить на изношенной поверхности достаточный слой металла, обладающий не меньшей прочностью, чем металл восстанавливаемой детали. Наплавка может проводиться на цилиндрических, плоских и фасонных поверхностях. Износостойкость наплавленного слоя может быть выше износостойкости металла детали, если электроды или присадочные прутки изготовлены из твердых сплавов. Значительная толщина наплавленного слоя достигается многослойной наплавкой.

Недостаток наплавки þ коробление деталей из-за напряжений, возникающих вследствие местного нагрева детали.

Для устранения коробления проводят:

1) подогрев наплавляемой детали до температуры 100…400 °С;

2) наложение сварочных валиков обратноступенчатым швом на цилиндрической детали или вразброс небольшими участками на плоской детали;

3) термообработку после наплавки.

Метод восстановления деталей наплавкой применяется для стальных, чугунных, бронзовых, свинцовых деталей, а также для баббитовых вкладышей подшипников скольжения.

Наплавка деталей из цветных металлов представляет большие трудности, т. к. эти металлы интенсивно окисляются. Для предотвращения окисления используется защитная среда þ флюсы, инертные газы.

Для предупреждения образования трещин в наплавленном слое осуществляется подогрев детали с помощью газовой горелки до температуры 250…280 °С. Для предупреждения образования пор порошковая проволока перед наплавкой прокаливается 1,5…2 часа при температуре 200…250 °С.

При наплавке под слоем флюса электрическая дуга образуется в замкнутом пространстве. Расплавленный металл остается длительное время в жидком состоянии, что способствует выделению газов и удалению шлака из расплава. Металл получается более однородным и плотным, с низким содержанием кислорода. Этот вид наплавки применим для деталей диаметром более 50 мм, получающих при эксплуатации большой износ. Толщина слоя наплавляемого металла является практически неограниченной.

Для защиты расплавленного металла от окисления при наплавке используются флюсы. Некоторые флюсы, обладающие химическим действием, образуют с окислами металлов легкоплавкие соединения меньшей плотности, чем расплавленный металл, и всплывают на поверхность в виде шлака. Составы флюсов: бура þ 100 %; бура 50 % и борная кислота 50 %; бура 50 %, двууглекислый натрий 47 % и кремнезем 3 % и др. Некоторые флюсы растворяют окислы металлов и также всплывают на поверхность в виде шлака.

Дефекты наплавки проявляются в пористости наплавленного слоя в результате выделения газа из жидкого металла при кристаллизации ванны. Уменьшение пористости достигается понижением скорости наплавки, повышением температуры детали, использованием постоянного тока обратной полярности, применением раскислителей (титана, алюминия, кремния, марганца).

7.2.1. Вибродуговая наплавка

Cущность этого способа состоит в том, что между наплавляемой деталью и вибрирующей электродной проволокой, подаваемой к месту наплавки, периодически возбуждается дуга. За счет дуги происходит оплавление конца электрода и поверхности детали, на которой образуется ванночка расплавленного металла. К месту наплавки непрерывно подается охлаждающая жидкость, в качестве которой применяют следующие водные растворы: 20-30 %-й раствор глицерина; 6 %-й раствор кальцинированной соды; 4-5 %-й раствор глицерина и 3-4 %-й раствор кальцинированной соды; 0,5 %-й раствор глицерина, %-й раствор кальцинированной соды и 1 %-й раствор хозяйственного мыла.

Жидкая среда защищает металл от кислорода воздуха, и за счет резкого охлаждения обеспечивается высокая твердость и износостойкость наплавленного слоя.

Вибрация электродной проволоки осуществляется с помощью механического и электромагнитного вибратора с частотой 50…100 Гц.

Вибродуговая наплавка обеспечивает получение наплавленных слоев толщиной 0,1…3,0 мм. При такой наплавке деталь прогревается на глубину, равную примерно толщине наплавляемого слоя, поэтому практически не наблюдается коробление деталей.

Преимущества способа: простота; высокая производительность и экономичность; возможность наплавлять детали малых диаметров; незначительные деформации деталей благодаря вибрации электрода; достижение высокой твердости наплавки без последующей термической обработки.

Основные недостатки: снижение усталостной прочности деталей и сложность последующей обработки.

Вследствие большой газонасыщенности наплавленного металла исключена возможность повторной наплавки другими способами без предварительного полного удаления покрытия, полученного вибродуговым способом. Вибронаплавка применяется для восстановления только наружных цилиндрических поверхностей, а не внутренних.

7.2.2. Плазменная наплавка

Плазма представляет собой высокотемпературный, сильно ионизированный газ. Она создается возбуждаемым между двумя электродами дуговым разрядом, через который пропускается газ в узком канале. Присадочный материал может подаваться в виде проволоки, ленты или порошка. В качестве плазмообразующего газа используется аргон. Плазменная наплавка позволяет значительно повысить износостойкость деталей. Это объясняется минимальным проплавлением основного металла в процессе наплавки порошковых сплавов, что обеспечивает получение необходимых свойств наплавки уже в первом слое.

7.3. Металлизация

Металлизацией называется процесс нанесения расплавленного металла на поверхность изделий при помощи сжатого воздуха.

Металл, расплавленный в специальном устройстве металлизаторе, распыляется сжатым воздухом на частицы размером в несколько микрон и в таком виде наносится на поверхность восстанавливаемой детали. Напыление наносится послойно, в результате чего металлизацией удается получать покрытия толщиной до 10 мм.

Прочность сцепления напыленного слоя с деталью достигается молекулярно-механическим воздействием слоев металла и составляет 10…25 МПа. Эта прочность оказывается гораздо ниже, чем при наплавке, при которой происходит расплавление не только наплавляемого металла, но и металла поверхностных слоев детали.

Для повышения прочности сцепления при металлизации поверхность детали обрабатывается так, чтобы получился шероховатый профиль. Напыленный слой имеет пористость 10-15 %, что способствует задержанию смазки в порах, и обладает большей твердостью, чем исходный материал электрода. Увеличение твердости объясняется наклепом частиц металла при ударе их о поверхность детали. Давление сжатого воздуха должно составлять 0,5-0,6 МПа.

Недостатками металлизации является низкая прочность сцепления покрытия с материалом детали и большая трудоемкость процесса.

По этим причинам металлизация нашла лишь ограниченное применение и используется только для восстановления крупных деталей, работающих в условиях жидкого трения и при небольших нагрузках.

7.4. Методы электролитического восстановления деталей

К электролитическим методам покрытия деталей относятся: осаждение сплавов; хромирование; железнение; никелирование; меднение; цинкование и др.

Чаще всего в ремонтной практике находят применение хромирование и железнение. Максимальная толщина покрытия при хромировании может достигать 0,2…0,3 мм, а при железнении – 2…3 мм. Это объясняется тем, что железо осаждается в 10…20 раз быстрее, чем хром.

7.4.1. Хромирование

Процесс хромирования используется при восстановлении поверхностей деталей благодаря ценным физико-механическим свойствам электролитически осажденного хрома: высокой твердости; износостойкости; низкого коэффициента трения; хорошего сцепления с основным металлом.

Недостаток хромирования низкая скорость осаждения (24-50 мкм/ч) и плохая смачиваемость хрома маслами.

В качестве электролита используется раствор, содержащий 150 г/л хромового ангидрида CrO3 и 1,5 г/л H2SO4 или 250 г/л хромового ангидрида и 2,5 г/л H2SO4. Из электролита низкой концентрации можно получать покрытия большей твердости, однако в электролит надо часто добавлять хромовый ангидрид.

Перед хромированием детали шлифуются и промываются в органических растворителях (бензин, керосин, трихлорэтилен и т. д.). Если поверхность детали хромируется не полностью, то производят изоляцию поверхности. Для изоляции используют перхлорвиниловый лак, целлулоид, винипласт, хлорвиниловые трубки, плексиглас и др. После изоляции детали монтируются на подвеску и погружаются в ванну с электролитом.

Декапирование (очистка тончайших слоев окисных металлов) проводят в течение 30…90 с при плотности тока 25…40 А/дм2. Затем, при включенном токе, детали нагреваются в течение пяти шести минут и дается полный ток в соответствии с режимом хромирования. Колебания температуры электролита должны быть в пределах ±5 °С.

Не допускаются перерывы подачи тока в процессе электролиза, т. к. это вызывает отслаивание хромового покрытия. После окончания процесса хромирования детали выгружаются из ванны и вместе с подвесками промываются холодной водой в течение 15…20 секунд и затем шлифуются под размер.

Аноды для хромирования изготавливаются из чистого свинца или сплава, состоящего из 92…93 % свинца и 7…8 % сурьмы.

4.4.2. Железнение

Для железнения используются электролиты, содержащие FeCl3, NaCl и HCl. Детали подвергаются специальной механической обработке – шлифованию и полированию. После обезжиривания в бензине детали протираются ветошью и изолируются. Материалы для изоляции должны выдерживать пребывание в горячих электролитах в течение 24…30 часов. К таким материалам относятся клей БФ-2, перхлорвиниловый лак, текстолит и др.

Перед покрытием детали подвергаются электрохимическому травлению на аноде, затем промываются холодной водой в течение четырех минут и загружаются в ванну железнения. Наиболее качественные осадки получаются при толщине покрытия до 1,5 мм.

Промывка после железнения проводится горячей водой при температуре 80…90 °С. Нейтрализация деталей осуществляется горячим 10 %-м раствором каустической соды c выдержкой 10…30 мин. Затем детали промываются горячей водой для удаления следов щелочи и сушатся. Термическая обработка деталей ведется в масляной ванне или воздушной среде при 200…300 °С в течение двух четырех часов.

7.5. Восстановление деталей методом пластических деформаций

Восстановление деталей при помощи пластических деформаций основано на способности деталей изменять свою геометрическую форму без разрушения под действием внешних сил.

Возможны следующие технологические приемы восстановления: правка, вдавливание, вытяжка, осадка, раздача, обжатие, накатка и т. д.

Правка применяется для устранения изгиба, коробления, скручивания. Этим методом восстанавливают валы, рычаги, шатуны и др. Правку осуществляют с нагревом и без него с помощью домкратов, винтовых скоб, рычажных захватов и других приспособлений.

Правка выпучин и вмятин в корпусах аппаратов и емкостей выполняется с нагревом выправляемого участка. Выпучины правятся ударами кувалды по медной подкладке в направлении от периферии выпучины к центру. Нагрев стенок из легированных сталей не допускается, т. к. приводит к изменению структуры металла. При невозможности правки устанавливается заплата.

Обжатие и раздача используются для изменения размеров детали. Этот вид восстановления применим только к мелким и тонкостенным деталям из пластичных материалов – латуни, малоуглеродистой стали (при нагреве до 800…900 °C). Деформации могут подвергаться детали, имеющие простейшую геометрическую форму (втулки, поршневые пальцы и т. д.).

В тяговых устройствах изнашивается отверстие проушин. При ремонте проушина нагревается газовой горелкой, затем при помощи полукруглой оправки и кувалды осуществляется осадка проушины по пальцу, после чего отверстие проушины обрабатывается разверткой до номинального размера (рис. 7.1).

hello_html_m4c7ede35.gif
Рис. 7.1. Проушина:
1 – оправка; 2 – проушина; 3 – палец

Примером восстановления пластической деформации является накатка деталей, при которой цилиндрическая поверхность изношенной детали обкатывается закаленным роликом с насеченной поверхностью. В результате шлифовки и обкатки детали гладким роликом диаметр ее за счет оставшихся углублений увеличивается по сравнению с начальным. Поэтому этот способ восстановления используется для неподвижных соединений, работающих в легких условиях.

7.6. Обработка деталей на ремонтные размеры

Обработка на ремонтные размеры применяется для сопрягаемых деталей с целью восстановления посадки в соединении. При таком виде ремонта одна из сопрягаемых деталей обрабатывается для устранения следов износа, т. е. восстанавливается только качество и форма поверхности, а размер детали изменяется. Вторая деталь целиком изготавливается заново, но уже на новый размер.

В основном этот вид восстановления применяется для пары вал-втулка. При увеличении зазора в сочленении шейка вала протачивается для устранения эллипсности, удаления следов износа, а отверстие (втулка) изготавливается заново с меньшим значением диаметра. Новые размеры деталей соединения отличаются от проектных значений и называются ремонтными. Этот вид ремонта может применяться несколько раз при допустимом уменьшении диаметра вала на 10 % от его первоначального размера.

Метод ремонтных размеров применим и для соединений, имеющих высокую точность обработки поверхностей сопрягаемых деталей. В этом случае одна из деталей, имеющая отверстие, обрабатывается с помощью притирки и доводки на новый ремонтный размер с одновременным восстановлением чистоты обработки поверхности отверстия. Вторая деталь (вал) изготовляется заново с большим диаметром также с обработкой поверхности притиркой. Точность обработки при притирке и доводке достигает 0,0005 мм. Чистота поверхности после этих операций может соответствовать наивысшему, 14-му, классу шероховатости. Толщина снимаемого металла доходит до 0,03 мм. Используется притирка доводка для получения плотных герметичных разъемных и подвижных соединений.

Притирка осуществляется двумя способами:

1) механическая притирка – притирка с помощью абразивных порошков, смешиваемых со смазывающими веществами, и паст, наносимых на притираемые поверхности;

2) химическая притирка – притирка с помощью специальных притиров и с применением притирочных паст или доводочных эмульсий.

По форме притиры могут быть плоские, цилиндрические, резьбовые, специальные (сложной формы). Изготавливаются притиры из чугуна, бронзы, меди, свинца, стекла, дерева. Материал притира должен быть мягче, чем материал обрабатываемой детали.

Паста или абразивные порошки перед нанесением на поверхность притира разводятся до полужидкой консистенции смазочными веществами (керосин, бензин, скипидар, сало).

Окисленная пленка образуется при натирании чистой слегка смоченной керосином поверхности детали специальными пастами на основе окиси алюминия (паста ЛИК), окиси хрома (паста ГОИ) и др.

При обработке металлов применяется главным образом паста ГОИ:

грубая (содержит 81 % окиси хрома, остальное – стеарин, жир, керосин и другие добавки), темно-зеленого цвета;

средняя (содержит 76 % окиси хрома), зеленого цвета;

тонкая (содержит 74 % окиси хрома), светло-зеленого цвета.

Обрабатываемая способность этих паст определяется глубиной снимаемого слоя за 100 движений притира при длине каждого хода 40 см (т. е. за 40 м пути) и составляет для грубых паст – 30…40 мкм, для средних паст – 10…16 мкм и для тонких паст – до 7 мкм.

Приработка – сглаживание сопряженных поверхностей парных деталей без применения притиров, но с помощью промежуточной среды – абразивной, окислительной или активно-смазочной.

Приработка производится перемещением деталей относительно друг друга в рабочем их сопряжении:

с постепенным изменением свойств смазки – от более вязкой и содержащей графит или активные добавки в начале до нормального рабочего масла в конце приработки;

с пониженной нагрузкой в начале, повышающейся затем до нормальной рабочей.

Разновидностью обработки на ремонтные размеры является способ дополнительных деталей. При большом износе сопрягаемых деталей между ними устанавливается дополнительная деталь.

В качестве дополнительных деталей применяются втулки, гильзы, кольца, пластины и др. Обычно толщина устанавливаемой втулки или пластины значительно превышает величину износа детали, поэтому перед установкой дополнительной детали основная деталь обрабатывается по шестому девятому классу шероховатости со съемом значительного слоя металла.

Условием надежной работы соединения после ремонта является обеспечение необходимого момента трения в посадке дополнительной детали, препятствующего ее проворачиванию или сдвигу. Для обеспечения этого момента трения осуществляется напрессовка, приварка или установка стопорных винтов. После установки дополнительная деталь подвергается обработке под номинальный или новый ремонтный размер.

При износе резьбы в чугунных или алюминиевых деталях, когда диаметр резьбы не может быть увеличен под ремонтный размер, применяется установка ввертыша (рис. 7.2), т. е. резьбовой втулки. Установка втулки используется также при восстановлении резьбовых участков вала (рис. 7.3).

1 – деталь; 2 – ввертыш

Рис. 7.3. Установка резьбовой втулки:
1 – вал; 2 – втулка; 3 – стопорный штифт

Дополнительные детали применяются также при модернизации оборудования.

Метод дополнительных деталей имеет следующие недостатки:

а) снижает усталостную прочность восстановленных деталей;

б) неприменим для восстановления тонкостенных деталей.


ТЕМА 8. ПОДГОТОВКА К РЕМОНТУ, ОЧИСТКА И ДЕФЕКТАЦИЯ


7.1. Разборка и сборка машин и аппаратов

В системе проектно-конструкторской документации устанавливаются следующие виды изделий: детали; сборочные единицы и комплексы (агрегаты).

Деталью называется изделие, изготовленное без применения сборочных операций.

Сборочная единица – это изделие, составные части которого подлежат соединению с помощью сборочных операций (редуктор, сварной корпус).

Комплекс (агрегат) представляет собой два и более специфицированных изделия, не соединенных с помощью сборочных операций, но предназначенных для выполнения взаимосвязанных эксплуатационных функций (батарея полимеризаторов).

Ремонт оборудования выполняют в следующей последовательности:

1) разборка машины и аппарата на сборочные единицы и детали;

2) очистка и мойка сборочных единиц и деталей;

3) контроль, дефектация и сортировка деталей;

4) восстановление изношенных или замена дефектных сборочных единиц и деталей;

5) сборка машины или аппарата;

6) обкатка и испытание.

8.1.1. Подъем и перемещение узлов

Для подъема и перемещения тяжелых узлов, подлежащих разборке, и деталей используют подъемно-транспортные устройства (краны, тали, кран-балки и др.).

Тали применяются для подъема сборочных единиц массой до 10 т на небольшую высоту (1…2 м). Таль состоит из цепного полиспаста с ручным приводом от бесконечной цепи. Подвеска тали производится к треногам, козлам или к конструкциям здания.

Электроталь состоит из барабана для навивки каната, полиспаста и тележки, передвигающейся по монорельсу. Грузоподъемность электроталей достигает пяти тонн.

Кошки – ручные монорельсовые тележки предназначены для перемещения грузов по подвесному однорельсовому пути двутаврового сечения.

Для подъема груза к тележке подвешивают ручную таль.

Для поддержки крупногабаритных сборочных единиц при сборке – разборке используют гидравлический подъемник.

На рис. 8.1 показан передвижной монорельс на базе электропогрузчика, применяемый для подъема оборудования в стесненных условиях на действующей площадке. Основной элемент монорельса – двутавровая балка 3, смонтированная на специальной поворотной стойке 2, крепящейся к передней раме электропогрузчика 1. Поворот стойки 2 позволяет перевести балку в рабочее положение. Для подъема груза используется червячная ручная таль.

hello_html_6038e7db.gif
Рис. 8. 1. Передвижной монорельс:
1 – электропогрузчик; 2 – поворотная стойка; 3 – балка; 4 – опора

8.1.2. Промывка

После разборки детали очищают от нагара, грязи и масла, а затем промывают. Нагар можно удалить двумя способами:

механическим (скребками, шаберами или стальными щетками);

химическим (погружением детали в ванну со специальным раствором).

Наиболее распространен моющий раствор, составленный из 24 г каустической соды, 35 г кальцинированной соды, 1,5 г жидкого стекла, 25 г жидкого мыла на 1 л воды.

Температура раствора должна поддерживаться в пределах 80…90 °С. Длительность промывки составляет 2…3 ч. После обработки раствором детали промывают в горячей воде.

Удобный способ очистки деталей от грязи и масла – промывка в керосине. Промываемые детали загружают в герметичный ящик с керосином. Рекомендуется использовать два ящика: один для предварительной промывки, где остается почти вся грязь, другой – для окончательной промывки. После отмачивания в керосине в течение 20…40 минут грязь удаляют с помощью щеток. Затем детали промывают во втором ящике и протирают насухо тряпками.

Для удаления с деталей смазочного материала их промывают в содовом растворе с подачей пара. Такой раствор образует со смазочным материалом легко удаляемую мыльную эмульсию.

От твердых отложений аппаратуру очищают 5 %-м водным раствором HCl с добавкой ингибитора коррозии (2-3 %-й столярный клей или уротропин C6H12N4).

Для промывки трубопроводной арматуры и мелких деталей используют моечные установки проходного типа. Продолжительность промывки – 5…15 минут. Контейнер с деталями движется через моечную установку, где они моются снаружи струями циркулирующего моющего раствора при температуре 80…90 °С, подаваемого через форсунки. При выходе из установки детали обдуваются струями горячего воздуха.

8.1.3. Выпрессовка

При посадке деталей с натягом их необходимо разъединить с помощью специальных съемников, прессов. С применением съемников осуществляют разборку шпоночных соединений, снятие муфт, зубчатых колес, шарикоподшипников, втулок и т. д.

При выпрессовке чугунных деталей часто происходит обламывание детали в месте ее контакта с лапой съемника, поэтому часто используют дополнительные накладные захваты.

Выпрессовка осуществляется следующим образом. После создания винтом натяга мягкой выколоткой ударяют по снимаемой детали. При некотором смещении детали ее выпрессовывают вращением винта. Детали с прессовыми посадками предварительно подогревают, поливая их маслом с температурой 80…100 °С. При нагреве охватывающей детали усилие для выпрессовки снижается. А во избежание нагрева вала его покрывают мокрым асбестом. Не рекомендуется охлаждать вал с помощью сжатого воздуха или воды.

Для охлаждения деталей используется сухой лед (двуокись углерода CO2), имеющий температуру –78 °С, или жидкий азот при температуре –196 °С. Для ускорения процесса охлаждения сухой лед следует погружать в растворитель (ацетон, спирт). Охлаждение охватываемой детали жидким азотом проводится в термостате с двойными стенками, между которыми засыпана асбестовая крошка.

Извлечение втулок из глухих отверстий ведется следующим образом (рис. 5.2). В отверстие, куда запрессована втулка, на 3/4 его глубины наливается машинное масло, затем во втулку вс тавляется точно изготовленный стержень (плунжер). Несколько ударов молотка по стержню – и втулка удаляется из отверстия. При этом не повреждается ни отверстие, ни втулка. Этот способ целесообразно применять для извлечения закаленных втулок, высверловка которых затруднена.

hello_html_m585ca720.gif
Рис. 8.2. Извлечение втулки из глухого отверстия:
1 – деталь; 2 – втулка; 3 – стержень

Для запрессовки деталей (втулок) используются винтовые и гидравлические прессы. Во избежание перекоса и деформации втулок при запрессовке применяют оправки и направляющие кольца. Окончательная расточка внутренней или наружной поверхности втулки производится после ее запрессовки.

Усилие запрессовки приближенно может быть рассчитано по уравнению

hello_html_2344064c.gif,

где P – усилие запрессовки, Н;
σ – натяг, мкм;
l – длина поверхности запрессовки, мм.

При нагреве охватывающей детали усилие запрессовки понижается, а прочность соединения возрастает в 2…3 раза.

8.1.4. Сборка – разборка резьбовых соединений

Для сборки – разборки резьбовых соединений в труднодоступных местах используются накидные и торцовые ключи.

Ручные гаечные ключи применяются только для малых резьб М20. Для сборки – разборки средних и крупных резьб применяются различные способы повышения усилий, например гайковерты ударного и безударного действия.

Принцип работы ключей с ударным механизмом основан на использовании ударного импульса пружины и превращения его в энергию крутящего момента. Ударный импульс возникает при повороте рукоятки ключа на 30…60 ° в результате сжатия и резкого срабатывания пружины. Эти ключи дают увеличение крутящего момента в 14…16 раз.

К ключам безударного действия относятся динамометрические ключи, ключи – мультипликаторы, увеличители крутящего момента.

Для предотвращения самоотвинчивания в ответственных резьбовых соединениях гайки стопорятся с помощью контргаек, разводных шплинтов, штифтов и других приспособлений. При сборке – разборке резьбовых соединений может иметь место обрыв болта или шпильки. Оставшаяся часть крепежной детали извлекается из отверстия одним из следующих способов.

1. В обрывке сверлят отверстие, в котором нарезают обратную резьбу; тело шпильки удаляют после завертывания в отверстие до упора специально изготовленного болта.

2. В обрывке сверлят отверстие, в которое забивают четырехгранный стальной закаленный пруток; тело шпильки удаляют при повороте прутка.

3. В обрывке сверлят отверстие несколько меньшего диаметра, чем внутренний диаметр резьбы, с последующим удалением метчиком резьбовой части шпильки.

4. Если обрывок выступает над поверхностью детали, к нему приваривают металлический пруток, которым его и выворачивают.

При сборке сопрягаемых деталей с помощью большого количества болтов или шпилек необходимо обеспечить равномерность затяга. Для этого рекомендуется сначала затягивать болты, находящиеся ближе к центру детали (если они имеются), а затем периферийные. Затягивание болтов осуществляется перекрестным способом с равным усилием.

При отворачивании винтов с сильно заржавевшей резьбой используется отвертка, жало которой укреплено в ручке, с возможностью перемещаться по спирали. После установки жала в паз винта производится удар молотком по ручке отвертки. Жало при ударе прижимается к винту и проворачивается. Винт сдвигается с мертвой точки и легко выворачивается.

8.1.5. Сборка

Сборка любого узла ведется в определенной последовательности. Сложность сборки заключается не столько в соблюдении этой последовательности, сколько в контроле взаимного положения деталей. Работоспособность любого узла определяется качеством сборки, т. е. степенью контроля взаимного положения деталей (соблюдение зазоров и посадок, перпендикулярности и параллельности осей). Необходимость выполнения пригоночных и контрольных операций при сборке приводит к тому, что трудозатраты на эту операцию составляют для некоторых машин 50 % общих трудозатрат на ремонт.

8.2. Балансировка вращающихся деталей

В результате неточности изготовления, отклонения от правильной формы, наличия раковин и неметаллических включений вращающиеся детали и узлы могут оказаться неуравновешенными.

Неуравновешенность быстро вращающихся деталей и узлов приводит к появлению инерционных сил, перегружающих опоры и вызывающих вибрацию машины. Вибрация часто является причиной быстрого выхода из строя машины, а также фундамента, на котором она установлена. Поэтому быстро вращающиеся детали и узлы должны быть обязательно уравновешены. Процесс уравновешивания конструкций называют балансировкой.

Балансировке подвергают роторы насосов, турбин, воздуходувок, центрифуг, мешалок реакторов и т. д. Сущность балансировки заключается в определении величины дисбаланса, который устраняют, удаляя или добавляя определенное количество металла в соответствующем месте детали или узла. Различают статическую и динамическую балансировку.

8.2.1. Статическая балансировка

Цель статической балансировки – устранить неуравновешенность детали или узла относительно оси вращения. Если центр тяжести неуравношенного тонкого диска смещен относительно оси вращения (рис. 8.3), возникает неуравновешенная центробежная сила, величина которой равна

hello_html_2344064c.gif,

где G – вес детали, Н;
r – смещение центра тяжести детали от оси вращения, м;
ω – угловая скорость, с
–1;
g – ускорение свободного падения, м/с2.

Дисбаланс D измеряется статическим моментом

hello_html_57a119a6.gif,

где m – неуравновешенная сила (или вес уравновешивающего груза), Н;
R – расстояние от оси вращения до центра тяжести уравновешивающего груза, м.


Рис. 8.3. Виды неуравновешенности:
а – неуравновешенность тонкого диска; hello_html_m2b7ed0ba.gif
б – неуравновешенность длинного ротора;
в – приведение сил к паре и результирующей силе

Статическая балансировка осуществляется на специальных приспособлениях – призмах или вращающихся дисках. Призмы состоят из рамы и двух закаленных опорных ножей. Рама прочно закрепляется на фундаменте или на полу. Ножи устанавливаются строго параллельно и горизонтально с помощью уровня и микрометрических винтов. Ширина верхней опорной части ножей должна исключать образование вмятин на шейках вала детали. В то же время трение качения должно быть сведено к минимуму.

Коэффициент трения качения обычно равен hello_html_6454f540.gif. При качении детали по призмам возникают контактные напряжения и деформация поверхности.

Наибольшее контактное напряжение σ, возникающее в центре площадки, определяется по выражению

hello_html_326d5f67.gifhello_html_c8c1263.gif,

где G – нагрузка на призму, Н;
E – модуль упругости детали, Па;
b – минимальная ширина призмы, м;
d – диаметр шеек детали, м.

Из уравнения находим ширину призм, которая должна быть больше или равна значению

.

Значения допускаемого контактного напряжения берутся по табличным данным для материала детали или для материала призм. Если нет указаний о материале балансируемой детали, используется значение σ = 800 МПа.

Ориентировочно ширина рабочей поверхности ножей:

0,3 мм – для деталей массой до 3 кг;

3 мм – для деталей массой до 30 кг;

10 мм – для деталей массой до 300 кг.

Техника статической балансировки заключается в следующем. Балансируемую деталь надевают на ее рабочий вал и устанавливают на призмы. Для определения трения покоя детали сообщают толчок, вызывающий ее перекатывание. После затухания качения деталь самоустанавливается в нижнем вертикальном положении центра тяжести относительно оси вращения. Отмечают мелом направление центра тяжести детали от оси и, устанавливая на диаметрально противоположном направлении компенсирующие тарировочные грузы (магнит, пластилин и др.), добиваются устранения дисбаланса.

Влияние сил трения качения определяют следующим образом. Отмечается мелом направление центра тяжести детали после ее остановки на призмах. Затем деталь поворачивается на 90° так, чтобы меловая отметка оказалась в горизонтальной плоскости слева, и деталь предоставляется сама себе. После остановки детали наносится меловая отметка. Действительное направление центра тяжести будет находиться посередине между двумя меловыми отметками.

При достижении полной статической уравновешенности прочерченный меловой луч будет останавливаться после толчка детали в любом произвольном направлении. После этого необходимо закрепить груз с помощью сварки в том месте, которое было отмечено при балансировке. Однако чаще используется снятие сверлением или другим способом металла на направлении той части луча, на которой находится центр тяжести детали.

Наиболее точный метод балансировки на призмах с учетом трения качения осуществляется следующим образом. Сначала, повернув диск на призмах, дают ему возможность свободно остановиться, каждый раз отмечая мелом нижнюю точку. Если нижнее положение будет занимать одна и та же точка, через нее проводят вертикальную линию и подбором груза стремятся скомпенсировать разбаланс. Добившись безразличного положения оправки с диском, переходят к следующей операции, которая заключается в определении остаточного разбаланса вследствие наличия сил трения между призмами и оправкой.

Окружность диска делят на 6…8 равных частей. У отмеченных делений на диске, устанавливаемых поочередно в горизонтальной плоскости, подвешивают различные грузики, одинаково удаленные от центра, до тех пор, пока диск не начнет вращаться на призмах. Вес этих грузиков наносится на диаграмму. По кривой (для минимального значения ) находят направление центра тяжести диска. Чтобы диск уравновесить, нужно в диаметрально противоположном направлении поставить корректирующий груз (Pmax), рис. 8.4.

hello_html_m3cd45339.gif
Рис. 8.4. Диаграмма для определения места и величины разбаланса

Величину требуемого корректирующего груза Q определяют по формуле

hello_html_m5417aa4a.gif.

Величину фактического разбаланса рабочего колеса определяют по формуле

hello_html_m3b1d2e33.gif,

где r – радиус крепления неуравновешенного груза, см.

Из диаграммы величина K, учитывающая влияние трения качения, будет равна

hello_html_10ae05e8.gif.

8.2.2. Динамическая балансировка

Динамической балансировке подвергаются обычно роторы, длина которых больше диаметра.

Тела вращения можно представить себе в виде ряда тонких дисков, в каждом из которых могут возникать не одинаковые по величине и направлению центробежные силы, образующие пару сил P – P и результирующую силу K.

Неуравновешенность от пары сил называется динамической неуравновешенностью, поскольку определить ее статической балансировкой невозможно. Ее определяют в динамических условиях при вращении детали, когда возникает момент пары сил M:

hello_html_m3dde9977.gif,

где a – плечо пары сил;
m – вес одного из грузов, вызывающих дисбаланс;
ω – угловая скорость;
r – смещение центра тяжести детали от оси вращения.

Динамическая балансировка гораздо сложнее статической, и выполняют ее на машиностроительных заводах при изготовлении машин. На практике чаще всего встречается смешанная неуравновешенность. При этом сначала должна проводиться статическая балансировка для уменьшения результирующей силы K, а затем динамическая.

Первым фактором, определяющим границы использования статической и динамической балансировки, является относительная длина детали L/D, вторым – частота вращения детали n. На рис. 5.5 представлен график для определения динамической и статической балансировки в зависимости от L/D и n.

hello_html_m5eba03.gif
Рис. 8.5. График динамической и статической балансировки

Область I с малым значением L/D и n соответствует статической балансировке. Область III, отвечающая большим значениям L/D и n, является областью динамической балансировки. Область II может быть зоной как статической, так и динамической балансировки. Для неответственных деталей в промежуточной области II применяется статическая балансировка.


ТЕМА. 9 РЕМОНТ ЦЕНТРОБЕЖНЫХ КОМПРЕССОРОВ

Основные термины

В этой теме подробно изложены вопросы разборки, ремонта, ревизии и отбраковки, сборки и испытания центробежных компрессорных машин.

Структура ремонтного цикла – нормативная последовательность видов

ремонта.

Межремонтный пробег – нормативное количество часов от ремонта до следующего ремонта согласно требованиям нормативной документации.

Классификатор ремонта – перечень обязательных ремонтных работ по видам ремонта.

Опорный подшипник – подшипник, воспринимающий и передающий корпусу компрессора и фундаменту вес ротора и динамические переменные усилия от его колебаний, фиксируя радиальное положение ротора относительно корпуса.

Упорный подшипник – воспринимает осевое усилие на ротор со стороны всасывания от динамического потока газа.


Содержание учебного элемента

Межремонтные периоды и структуры ремонтных циклов центробежных компрессоров

Наименование

оборудования

Время работы между ремонтами, ч

Структура ремонтного цикла

текущими

средними

капитальными

Компрессоры центробежные, эксплуатируемые на установках с годичным циклом

работы


8600-

9300


17200-

18600


51600-

55800


3Т-2С-К

Компрессоры центробежные, эксплуатируемые на установках с двухгодичным циклом работы


___


17200-

18600


51600-

55800


2С-К



Классификатор ремонта

п/п

Вид ремонта

Основание

1

Текущий ремонт


1.1

Проверка крепления опорных плит к фундаменту

УО-38.12.007 – 87

1.2

Подшипники:

визуальный осмотр состояния баббитового слоя вкладышей или колодок опорных подшипников вала и проверка их приработки;

проверка величины верхнего и боковых зазоров;

проверка положения шейки вала по контрольной скобе для определения износа подшипников;

проверка величины натяга между крышкой подшипника и верхним вкладышем.

УО-38.12.007 – 87

1.3

Ротор:

проверка величины общего осевого разбега ротора без упорных подшипников;

проверка состояния упорного диска, его подшипника и осевого зазора в нем;

осмотр состояния шеек вала под подшипники.

УО-38.12.007 – 87

1.4

Осмотр и отбраковка деталей торцевых уплотнений.

УО-38.12.007 – 87

1.5

Редуктор:

проверка состояния зубчатых пар, замена изношенных;

проверка баббитового слоя вкладышей, зазоров в подшипниках и величины натяга между крышкой и верхним вкладышем.

УО-38.12.007 – 87

1.6

Промывка фильтровальных сеток маслонасоса

УО-38.12.007 – 87

1.7

Очистка поверхности маслоохладителя, проверка его на плотность.

УО-38.12.007 – 87

1.8

Проверка клапана регулирования давления масла, обратного клапана и регулирующих диафрагм.

УО-38.12.007 – 87

1.9

Проверка плотности посадки полумуфт обстукиванием, зазоров в них и крепления упорных колец.

УО-38.12.007 – 87

1.10

Проверка центровки агрегата по полумуфтам

УО-38.12.007 – 87

1.11

Проверка, ремонт и настройка приборов КИП и автоматики, блокировок и сигнализаций, предохранительных и защитных устройств.

УО-38.12.007 – 87

1.12

Обкатка, проверка работы агрегата и вибрации корпусов, редуктора и привода.

УО-38.12.007 – 87

2

Средний ремонт


2.1

Состав работ текущего ремонта

УО-38.12.007 – 87

2.2

Осмотр поверхности фундамента для выявления возможных трещин, масляных потеков и других дефектов.

УО-38.12.007 – 87

2.3

Корпус, проверка:

состояния опор;

на трещины, коррозионный и эрозионный износ, чистка от загрязнений;

направляющих аппаратов на коробление и трещины;

плоскости горизонтального разъема корпуса на отсутствие дефектов и зазоров;

резьбовых соединений и мест под прокладки;

визуально сварных швов патрубков корпуса;

затяжки болтов и шпилек;

уклона корпуса по уровню.

УО-38.12.007 – 87

2.4

Диафрагмы:

визуальный осмотр;

очистка диафрагм и соответствующих пазов в корпусе для сохранения необходимых температурных зазоров;

проверка крепления диафрагм и диффузоров;

проверка сопрягаемых поверхностей диафрагм и совпадения их разъемов.

УО-38.12.007 – 87

2.5

Ротор, проверка:

на коррозионный и эрозионный износ;

плотности посадок деталей ротора

обстукиванием;

шеек вала под подшипники на овальность и конусность;

состояния шеек вала под лабиринтные уплотнения;

биения вала и деталей ротора;

рабочей поверхности упорного диска на биение и геометрию его плоскости;

в доступных местах без разборки ротора на отсутствие трещин вала, рабочих колес, направляющих аппаратов и полумуфт в местах концентрации напряжений методом магнитной и цветной дефектоскопии;

положения ротора по уровню и центровка его по расточкам под концевые уплотнения вала.

УО-38.12.007 – 87

2.6

Проверка плотности прилегания баббитового слоя вкладышей или колодок опорных и упорных подшипников цветной дефектоскопией или керосином.

УО-38.12.007 – 87

2.7

Уплотнения вала:

визуальный осмотр лабиринтных, торцевых уплотнений или уплотнений с плавающими кольцами, замена изношенных деталей;

проверка осевых и радиальных зазоров лабиринтных уплотнений.

УО-38.12.007 – 87

2.8

Соединительные муфты:

проверка состояния зубьев и качества контакта в зацеплении;

проверка зазора в зубьях;

проверка муфт на биение.

УО-38.12.007 – 87

2.9

Редуктор, проверка:

шеек валов на износ, овальность и конусность;

величины осевого разбега колеса;

величины бокового зазора и качества зацепления зубчатой пары;

прилегания вкладышей подшипников к постелям;

- межцентрового расстояния пары, параллельности и скрещивания осей валов.

УО-38.12.007 – 87

2.10

Проверка муфт на биение.

УО-38.12.007 – 87

2.11

Масляная система:

проверка состояния и зазоров главного и вспомогательного масляных насосов;

замена масла, промывка маслобака.

УО-38.12.007 – 87

2.12

Динамическая балансировка роторов с последующей проверкой вибрации работающего компрессора.

УО-38.12.007 – 87

2.13

Проверка охладителей газа на герметичность.

УО-38.12.007 – 87

3

Капитальный ремонт


3.1

Состав работ среднего ремонта

УО-38.12.007 – 87

3.2

Определение связанного с осадкой фундамента уклона корпусов компрессорного агрегата для предупреждения напряжений в присоединенных к корпусам трубопроводах.

УО-38.12.007 – 87

3.3

Проверка состояния поверхностей скольжения опор и зазоров в направляющих шпонках.

УО-38.12.007 – 87

3.4

Перезаливка подшипников при наличии дефектов баббитного слоя. Проверка по краске прилегания вкладышей или колодок к своим постелям. Проверка плотности прилегания вкладышей опорных подшипников друг к другу в разъеме.

УО-38.12.007 – 87

3.5

Проверка положения валов редуктора по высоте относительно плоскости разъема корпуса редуктора для определения износа баббита вкладышей, ремонт шеек валов или их замена.

УО-38.12.007 – 87

3.6

Промывка маслосистемы растворителем.

УО-38.12.007 – 87


Дефектация и ремонт деталей и сборочных единиц

Фундамент

В отличие от поршневых компрессоров, силы, действующие в центробежном компрессоре, уравновешены, и при удовлетворительной балансировке вращающихся деталей, фундамент несет только весовые нагрузки. Однако в процессе работы центробежных компрессоров с изменяющимися параметрами потока могут возникать обстоятельства (помпаж, обводнение фундамента, повышенная вибрация), отрицательно влияющие на состояние фундамента и его положение. Во время ремонта необходимо проводить осмотр поверхности для выявления возможных трещин, масляных потеков и других дефектов, определять характер и величину возможной осадки фундамента.

При появлении трещин на фундаменте в 100-150мм от их концов устанавливают маяки, в 20мм от трещины масляной краской наносят линию (маркируют) – справа для вертикальных, снизу – для горизонтальных трещин. Если трещина увеличивается, вопрос о возможности дальнейшей эксплуатации или ремонта должен решаться службой главного механика в каждом конкретном случае.

Ремонт фундамента, например, при его замасливании или трещинах, связанных с вырубкой части бетона и последующей заливкой нового, необходимо вести по технологии, обеспечивающей прочное сцепление новой заливки с основной массой бетона, т.е. выполнять следующие условия:

  • после удаления старой подливки сделать на фундаменте перпендикулярно его оси насечку в виде канавок глубиной 20м через 45-50мм;

  • оголившуюся при удалении старого бетона промасленную арматуру прожечь паяльной лампой, а в выдолбленные отверстия установить арматуру в виде стержней с загнутыми друг к другу концами;

  • перед наращиванием или подливкой смачивать фундамент водой в течение 3-5 суток;

  • наращивать фундамент непрерывно, чтобы слои бетона не схватились по отдельности; это условие важно соблюдать при укладке последних порций бетона, образующих верхнюю часть фундамента (высотой 0,6-1,0м);

  • для ремонта фундамента применять бетон тех же марок, что и бетон, из которого изготовлен фундамент, но не ниже марки М150;

  • после окончания укладки бетона применять меры по предупреждению его быстрого и неравномерного высыхания, покрыв его мешковиной или опилками, которые увлажняют в течение 7 суток.

По истечении времени схватывания бетона, определяемого по контрольным кубикам, и снятия опалубки проверяют плотность прилегания бетона отстукиванием и измеряют правильность геометрических размеров восстановленной части фундамента. При отклонении основных размеров от проектных не должны превышать минус 20-30мм, по осям расположения анкерных колодцев и закладных частей + 5мм. Проверка ведется при помощи струн, натягиваемых по осям установки агрегата и отвесов.

Если ремонт связан со снятием фундаментных рам компрессора, то их установка производится, как правило, при помощи клиновых подкладок, которые в свою очередь устанавливаются на поверхности фундамента на подкладках, являющихся закладными частями фундамента. Верхняя часть подкладок под клинья должна быть опущена на 30-40мм ниже высотной отметки установки рам. Применяют подкладки толщиной 16-20мм, размером 130х170мм. Чистота обработки рабочих плоскостей не ниже Rz 20 . При установке подкладку притирают по бетону, пока она не будет касаться бетона всей опорной поверхностью. Одновременно выверяют ее расположение по высоте относительно других закладных частей, а также горизонтальность установки. Уклон допускается не более 1:5000, причем желательно, чтобы его направление совпало с направлением заводки клиньев. Подкладки рекомендуется устанавливать на фундаменте на бетонной смеси. При этом место на фундаменте под подкладку рекомендуется смочить 3%-ным раствором соляной кислоты и через 20-30мин промыть теплой водой. После этого укладывают густую бетонную смесь, устанавливают и выверяют подкладки до застывания бетона. Поверхность фундамента, выступающая за опорную плиту, после подливки должна иметь уклон 1:50 в наружную сторону.

При проверке состояния фундамента необходимо обращать внимание на наличие масла на поверхности фундамента. Причины появления потеков масла на поверхности фундамента должны быть ликвидированы. Если масляные потеки полностью устранить не удается, то поверхности защищают специальным покрытием. Во время ремонта промасленный бетон полностью вырубается. В качестве покрытия применяют, например, грунт-шпаклевку ЭП-0010 (ГОСТ 10277-76), раствор жидкого стекла (I часть жидкого стекла на 4 части воды, покрывают обычно 3 раза), маслостойкую краску (покрывать 2-3 раза). Поверхность фундамента перед покрытием должна быть сухой, чистой, без следов масла и жира.

Необходимо проверять состояние зазоров, отделяющих стол фундамента компрессора от перекрытия. В результате осадки фундамента зазоры могут измениться и даже быть полностью выбраны. В этих зазоры приводят в норму (до 15-20мм), очищают от мусора и грязи.

Гайки анкерных болтов должны без усилий проворачиваться по болту и иметь шайбы. Резьбы болтов и гаек должны быть защищены от коррозии смазкой.

Действующие на фундамент нагрузки могут вызвать его осадку. Величину осадки фундамента до стабилизации, а также связанный с осадкой уклон корпусов компрессора проверяют во время каждого среднего ремонта, но не реже одного раза в год. Осадка фундамента может вызвать напряжения в присоединенных к компрессору трубопроводах, что необходимо проверить отсоединением их от компрессора. Осадка фундамента увеличивается при обводнении грунта у основания. Поэтому, если в грунт цеха компрессии поступает вода из-за неисправности водных коммуникаций или по другим причинам, необходимо принять срочные меры.


Корпус

Во время работы корпус компрессора испытывает сложные напряжения из за вибрации, температурных деформаций, внутреннего давления газа, усилий затяжки крепежных деталей, В результате в корпусе могут появиться трещины, коробление, коррозия, эрозия. При среднем ремонте после очистки от загрязнений проверяют:

  • корпус на трещины, коррозионный и эрозионный износ;

  • плоскость горизонтального разъема корпуса на отсутствие дефектов, зазоры в разъеме;

  • визуально сварные швы патрубков корпуса;

  • состояние опор и зазоры в подвижных опорах в доступных местах;

  • резьбовые соединения и места под прокладки;

  • затяжку болтов и шпилек.

При капитальном ремонте проверяют состояние поверхностей скольжения опор и зазоры в направляющих.

Визуальный осмотр элементов корпуса с целью выявления трещин выполняется при хорошем местном освещении с применением лупы 4-х кратного увеличения, ГОСТ 25706-83; особое внимание следует обращать на радиусные переходы с одного диаметра на другой, переходы от одной толщины стенки к другой, места присоединения ребер жесткости и перегородок, вблизи отверстий. Если возникает подозрение на наличие трещины, применяют цветную дефектоскопию, при этом уточняется протяженность трещины и положение ее концов. Трещины незначительной величины, не влияющие на прочность корпуса, засверливаются по концам сверлом диаметром 8-12мм на всю глубину ее залегания. Ремонт трещин при помощи сварки должен выполняться по специальной технологии, разрабатываемой для каждого конкретного случая предприятием или с привлечением специализированной организации.

При коррозионно-эрозионном износе частей корпуса должны быть выявлены его причины и приняты меры к их устранению. При этом следует проанализировать степень очистки газа, состав среды, степень ее загрязнения, температуру, наличие капельной влаги, абразива (катализаторной пыли). В случаях выявления отклонения в эксплуатационном режиме его необходимо провести в соответствие с регламентным. Для предотвращения коррозионно-эрозионных процессов либо снижения скорости их протекания применяют защитные покрытия, напыление материалов, устойчивых к действию данной среды т температуры. Если принятые меры не дают результатов, то в зависимости от скорости протекания коррозионно-эрозионных процессов устанавливают сроки проверки и возможной эксплуатации корпуса, предусматривая его своевременную замену.

Для исключения влияния теплового расширения на взаимное положение корпуса и ротора при нагревании компрессора после пуска одна из опор корпуса выполняется неподвижной, фиксирующей его положение, а другая подвижной, скользящей по фундаментной плите. Неподвижная опора на фундаментной плите фиксируется контрольными шпильками и закрепляется болтами. Чтобы подвижная опора свободно скользила по фундаментной плите, величина зазоров между болтами и отверстиями опор, а также между шайбой и гайкой болта должна соответствовать чертежам завода-изготовителя. При отсутствии чертежей необходимо соблюдать следующие условия: болты в отверстиях подвижных опор в холодном состоянии компрессора должны быть расположены эксцентрично, и суммарный зазор между болтом и отверстием должен примерно в отношении 1:3, причем больший зазор находится со стороны корпуса.

При сборке корпуса проверяют плотность взаимного прилегания плоскостей горизонтального разъема. Крышку устанавливают вместе с собранными направляющими аппаратами, а поверхности разъема тщательно защищают для устранения следов мастики и возможных дефектов. Проверку выполняют щупом при затянутых болтах крышки по всему периметру сопряжения. При невозможности контроля щупом по всему периметру проверка сопряжения осуществляется по краске. Местные зазоры не должны превышать 0,2мм.

Диафрагмы

В корпусе компрессора закладывают диафрагмы различной конструкции – разъемные, неразъемные, литые из чугуна с залитыми стальными лопатками, стальные с фрезерованными лопатками. При эксплуатации диафрагм обычно встречаются следующие неисправности: повреждение лопаток в результате попадания в них постороннего предмета, задиры от задевания ротором при его осевом сдвиге, коррозия или эрозия, ослабленное крепление диафрагмы в корпусе.

При ремонте необходимо проводить следующие работы: чистку диафрагм; проверку состояния диафрагм; проверку крепления диафрагм к корпусу, а также креплений диффузоров к обратным направляющим аппаратам; осмотр и чистку обода у диафрагм и соответствующих пазов в корпусе для сохранения необходимых температурных зазоров; проверку сопрягаемых поверхностей диафрагм. При установке новых диафрагм нужно проверить величины температурных зазоров и совпадение разъемов.


Диафрагмы, извлеченные из корпуса, осматривают на трещины после их очистки, загибы и вмятины на стальных лопатках выправляют обычно с помощью оправок, изготовленных по профилю канала. Оправку осторожно забивают между лопатками, выправляя их профиль. После выправления лопаток диафрагмы необходимо проверить на трещины одним из методов дефектоскопии.

Забоины, вызванные задеванием ротора, защищают, а в случае сильных задиров зачищенные места проверяют на отсутствие трещин. Если сильный задир вызвал значительный местный нагрев, нужно проверить вертикальную плоскость диафрагмы на коробление с помощью контрольной линейки и щупа. При значительном короблении проводят проточку покоробленной поверхности диафрагмы, чтобы обеспечить осевые зазоры с рабочими колесами.

В любой конструкции компрессора имеется возможность свободной (относительно корпуса) термической деформации диафрагм, для чего предусматривают необходимые осевые и радиальные зазоры между расточками корпуса и ободом диафрагм. При каждой чистке корпуса перед установкой диафрагм осматривают и защищают пазы корпуса и крышки, а также ободы диафрагм, чтобы обеспечить необходимые температурные зазоры. Уменьшение осевой толщины проточной части диафрагм допускается не более чем на 0,25мм. При несовпадении разъемов следует убедиться, что выступ одной половины диафрагмы относительно плоскости разъема корпуса соответствует такому же заглублению другой его половины. После установки новых диафрагм в корпусе проверяют, нет ли смещения верхней половины диафрагм относительно нижней, и центровку диафрагм относительно ротора.


Ротор

Виды неисправностей

Детали ротора во время работы испытывают сложные напряжения в результате действующих центробежных сил, динамических нагрузок со стороны потока рабочей среды и температурных деформаций, поэтому при ремонтах необходимо тщательно проверять его состояние. Перед осмотром ротора производят его очистку, во время которой устанавливают количество и характер отложений, наличие коррозии, эрозии рабочих колес и других деталей. Если устранить отложения технологическими мерами не удается, то предусматривают сокращение длительности пробега компрессора от чистки до чистки ротора. Обычно толщина отложений на концах лопаток меньше, чем средней части. При осмотре проверяют температурные зазоры между насаженными на вал деталями и выявляют возможные трещины в деталях ротора визуально и с помощью цветной дефектоскопии. Особенно тщательно проверяют места, которые испытывают наибольшие напряжения:

  • Переходы от одного сечения вала к другому (галтели);

  • Места изменения профиля дисков колес;

  • Сечения, ослабленные отверстиями и шпоночными пазами.

Трещины в металле вала и рабочих колес обычно имеют усталостный характер и могут возникать в результате:

  • Работы в условиях повышенных динамических нагрузок на ротор и вибраций;

  • Неправильной геометрии поверхности в местах концентрации напряжений;

  • Неудовлетворительной сборки узла упорного подшипника, вызывающей переменные напряжения в сечениях вала;

  • Коррозии, особенно фреттинг-коррозии, снижающей усталостные свойства металла вала.

Трещины на рабочих колесах могут возникать также в результате заброса на них жидкости из приемного трубопровода. Одной из причин возникновения под деталями, посаженными на вал с натягом, является фреттинг-коррозия. Фреттинг-коррозия под упорным диском происходит из-за знакопеременных напряжений в узле вследствие биения его рабочей поверхности, а под полумуфтой – из-за ослабления ее посадки. Признак фреттинг-коррозии – грязно-бурый налет на поверхности вала под диском или полумуфтой и около них.

Фреттинг-коррозия на 30-35% снижает предел усталостной прочности вала, поэтому, обнаружив ее признаки, необходимо провести осмотр деталей и устранить причины коррозии. Для предотвращения фреттинг-коррозии рекомендуется:

  • Точная обработка посадочных мест вала и ответной детали без конусности и овальности;

  • Доведение шероховатости поверхности мест до Rа=0,32;

  • Поверхностное упрочение металла обкаткой роликами или шариками;

  • Посадка детали с натягом

После снятия деталей с вала необходимо проверить его в центрах индикатором на биение, которое не должно превышать для шеек вала под подшипники, посадочных мест вала под полумуфты и упорный диск 0,02мм, а для остальных поверхностей вала 0,03мм.

Исправление недопустимой бочкообразности и эллипсности шеек вала под подшипники производится проточкой шеек на токарном станке или шлифовкой.

При обнаружении изгиба вала производится его правка термическим или механическим способом.


Ремонт упорного диска

При износе упорного диска менее 10% толщины допускается восстановить его рабочую поверхность проточкой с последующей шлифовкой. В этом случае для сохранения осевого положения ротора в проточной части компрессора необходимо компенсировать уменьшение толщины упорного диска соответствующим увеличением толщины полуколец упорного подшипника, на которых установлены сегменты.

При износе упорного диска более 10% толщины или ослаблении посадки, его необходимо заменить. Риски и шероховатости, обнаруженные на рабочих поверхностях упорного диска, удаляют шлифованием пастой ГОИ с применением чугунного притира, как это для приема показано на рис.3.4. На рабочую поверхность притира наносят тонкий слой грубой пасты ГОИ, прижимают к шлифуемой поверхности диска и поворачивают на угол 30-400 в ту и другую сторону, одновременно поворачивая ротор через равные промежутки времени.


Приспособле6ние для шлифовки упорного диска

hello_html_m60fd4171.jpg

Рис. 1

1- притир; 2- диск упорный; 3- тяга; 4- планка; 5- болт нажимной

Схема проверки упорного диска на биение двумя индикаторами

hello_html_m472dc3d.jpg

Рис. 2

1,2- индикаторы


После шлифования грубой пастой переходят к средней, а затем к тонкой. Чистота поверхности упорного диска должна быть Rа=0,32.

Проверку рабочих поверхностей упорного диска на биение производят обычно двумя индикаторами, закрепленными на плоскости корпуса подшипника около диска с двух сторон, как это показано на рис.3.5.

Диск делят на восемь равных частей, ножки индикаторов устанавливают на проверяемой плоскости в 10-15мм от обода диска. Медленно поворачивая ротор, записывают показания индикаторов одновременно для двух точек, расположенных на одном диаметре (см. таблицу).

Пример записи результатов проверки диска на биение

Места отсчета показаний

индикаторов

Показания

индикаторов

Алгебраическая

разность показаний

Величина биения плоскости диска, х0,01мм

I

II

I

II

1

5

0

0

0

0

2

6

+2

-2

4

2

3

7

+4

-4

8

4

4

8

+6

-6

12

6

5

1

+8

-8

16

8

6

2

+16

+4

12

6

7

3

+14

+6

8

4

8

4

+12

+8

4

2

1

5

+10

+10

0

0


3.4.3. Ремонт покрывного диска с трещинами

Трещины на рабочих колесах чаще возникают на периферийном участке покрывающего диска в ступенях с лопаточным диффузором, который вызывает

резонансные колебания периферийных участков рабочего колеса.

В большинстве случаев трещина зарождается на внутренней поверхности покрывающего диска у кромки заклепочного отверстия, затем распространяется на всю толщину и доходит до наружной поверхности. Дальнейшее развитие трещины может протекать по-разному:

  • Она распространяется в направлении, близком к радиальному что приводит к отрыву небольшой части покрывающего диска;

  • Трещина распространяется по заклепочным отверстиям, что приводит к отрыву значительной части покрывающего диска.

На рабочих колесах цельно фрезерованной или сварной конструкции трещины чаще всего возникают на периферийной части диска между лопатками, затем распространяются к центру и приводят к отрыву части диска между лопатками. Не устраненная своевременно трещина приводит к аварии компрессора. Для колес клепаной конструкции при обрыве небольшого участка покрывного диска, когда трещина проходила через отверстие для заклепки, необходимо подрезать диск до полного удаления повреждения, включая сверления для периферийных заклепок. Допускается подрезать диск по вторую включительно заклепку. Подрезка лопаток показана на рис.3.7. Основной диск остается без изменений.

Для колес цельно фрезерованной или сварной конструкции при вырыве одной или нескольких частей покрывного диска на периферии рекомендуется выполнить фрезерование покрывного диска типа «ромашки» (рис.3.8), которое выполняется по свей окружности покрывного диска, при этом необходимо полностью выбрать вырванные участки диска на величину не более 0,1 диаметра колеса.

Кривая фрезерования должна иметь плавные сопряжения. После ремонта необходимо сделать статическую и динамическую балансировку колеса.

Ремонт повреждения основного диска

Наиболее опасным местом основных дисков является периферийный участок. Как и поломки покрывающих дисков, повреждения основных дисков усталостный характер, однако встречаются значительно реже.

При отрыве небольшого участка основного диска или трещины на периферийном участке необходимо подрезать основной диск с лопатками и покрывающим диском.


Эскиз подрезки колеса

hello_html_415580c5.jpg

Рис. 3


Ремонт при усталостных поломках колес, когда трещины не проходят через отверстия для заклепок

hello_html_m58e796c6.jpg

Рис. 4

1- оторвавшиеся куски покрывного диска; 2- рекомендуемая фасонная подрезка диска


После ремонта рабочих колес необходимо сделать им статическую и динамическую балансировку на ложном валу, а затем динамическую балансировку ротора в сборе.

Изготовление заклепок. Ремонт клепаного соединения

Заклепки изготавливают из круглых прутков стали марки 12Х18Н9Т (Х18Н9Т) по ТУ 14-1-378-72.

Прутки должны быть калиброванными по 4-му классу точности по ГОСТ 7417-75 и предназначены для горячей высадки. После высадки головки заклепок подвергается термообработке при температуре 870-9000С в течение 2-х часов с охлаждением на воздухе. Под партией следует понимать заклепки, изготовленные в течение определенного интервала времени в одних и тех же условиях термообработанные заклепки подвергают испытаниям:

  • На срез;

  • На осадку в холодном состоянии (величина деформации 50%);

  • На расплющивание в холодном состоянии до соотношения диаметров головки (Д) и ножки (д) расплющенного образца Д:д=1,5.

Основные виды заклепочных соединений указаны на рис. 5 и 6.


Клепаное соединение покрывного диска

hello_html_m2ece1121.jpg

Рис. 5

1- диск покрывной; 2- диск основной; 3- заклепка


Клепаное соединение лопаток с дисками

hello_html_11805709.jpg

Рис. 6

1- диск покрывной; 2- лопатка; 3- диск основной


Проверка ротора на биение

Проверку на биение рабочих колес, упорного диска и других деталей ротора производят в центрах. Допускается проверять на биение роторы на месте в опорных подшипниках при собранном упорном подшипнике для устранения осевого смещения. При этом ножку индикатора следует устанавливать не сбоку, а сверху вала, чтобы уменьшить погрешность замера от бокового люфта вала в опорных подшипниках. Стойку индикатора устанавливают горизонтального разъема корпуса или подшипников в зависимости от места замера. Предельно допустимые величины биения вала ротора приведены в документации завода-изготовителя.

Как правило, предельную величину торцевого биения дисков рабочих колес допускают до 0,3мм, покрывных дисков – до 0,5мм, а радиального биения колес до 0,2мм. При увеличении торцевого биения более чем на 50% от допустимой колесо необходимо заменить.

Биение втулок уплотнений допустимо до 0,05мм насаженной на вал полумуфты: по окружности – 0,04мм, по торцу – 0,02мм; упорного диска по окружности и торцу – 0,02мм


Статическая и динамическая балансировка роторов и других деталей

При наличии неуравновешенных масс в роторе во время работы возникает вибрация, создающая дополнительную нагрузку на ротор, подшипники и фундамент, вызывая преждевременный износ опорных шеек ротора, подшипников и уплотнений. Поэтому балансировка является обязательной операцией, завершающей ремонт ротора. Динамическая балансировка ротора и других деталей производится на сбалансированных станках путем удаления лишней массы.


Опорные подшипники

Опорные подшипники воспринимают и передают корпусу компрессора и фундаменту вес ротора и динамические переменные усилия от его вибрации, фиксируя радиальное положение ротора относительно корпуса.

Для удобства монтажа подшипники имеют горизонтальный разъем. Вкладыши подшипников изготавливают из стали и заливают баббитом. Они имеют цилиндрическую или эллипсную («лимонную») расточки (рис. 7). Вкладыши с эллипсной расточкой обладают большей виброгасящей способностью, особенно в отношении автоколебаний, возникающих вследствие упругости масляной пленки. Унифицированный опорный подшипник показан на рис. 8.


Виды расточек вкладышей подшипников

hello_html_7fe82220.jpg

Рис. 7

1- цилиндрическая расточка; 2- лимонная расточка; а- верхний зазор; б- боковой зазор; с- рабочая поверхность; t- толщина технологической прокладки


Унифицированный опорный подшипник

hello_html_7124951c.jpg

Рис. 8


Большое распространение получили опорные подшипники с самоустанавливающимися сегментами, в которых опорная поверхность вкладыша выполнена в виде пяти сегментов (колодок), охватывающих вал. Такие подшипники, например, Казанского компрессорного завода, показаны на рис. 9, а их размеры даны в таблице.


Опорный подшипник с самоустанавливающимися сегментами

hello_html_4825fe8a.jpg

Рис. 9



Диаметр

шейки вала,

мм

Д,

мм

Д1,

мм

Д2,

мм

Д3,

мм

L,

мм

L1,

мм

L2,

мм

R,

мм

h,

мм

h1,

мм

Ном.

Пред откл.

Ном.

Пред.

откл

Ном.

Пред откл.

Ном.

Пред.откл


Ном.

Пред.откл



Ном.

Пред.откл

Ном.

Пред.откл

ПО-65

65

-0,013

230

210

+0,014

95

+0,02

65,13

+0,03

75

44

+0,062

30

40,5

15

-0,06

-0,07

7

+0,05

ПО-75

75

-0,019

265

240

+0,014

110

+0,035

75,15

+0,03

85

50

+0,074

34

46,5

17,5

-0,04

-0,05

8,5

+0,05

ПО-90

90

-0,022

305

280

+0,016

125

+0,04

90,18

+0,035

95

56

+0,074

38

54

17,5

-0,05

-0,06

8,5

+0,05

ПО-110

110

-0,022

345

320

+0,016

150

+0,04

110,2

+0,035

105

60

+0,074

42

65,5

20

-0,06

-0,07

9,5

+0,05




Каждый сегмент имеет ребра качания и может устанавливаться в зависимости от условий формирования масляного клина. Эти подшипники обладают повышенной виброгасящей способностью.

Выход из строя опорных подшипников приводит к серьезным авариям и происходит по следующим причинам: частичное или полное прекращение подачи масла; загрязнение подшипников; некачественный баббит или плохо выполненная заливка вкладышей (колодок); неудовлетворительное состояние шеек или пригонки к ним вкладышей; плохое качество смазочного масла; вибрация компрессора, особенно при работе в режиме помпажа.

При ремонте опорных подшипников проверяют:

  • Состояние баббитового слоя вкладышей;

  • Верхний и боковые зазоры в подшипнике;

  • Положение шейки вала по контрольной скобе;

  • Величину натяга между крышкой подшипника и верхним вкладышем;

  • Плотность прилегания баббитового слоя к телу вкладышей цветной дефектоскопией или керосином.

При капитальном ремонте, а также при замене или перезаливке вкладышей проверяют плотность прилегания вкладышей (колодок, опорных подушек) к своим постелям по краске. При замене или перезаливке проверяют плотность их прилегания друг к другу в разъеме. Плотность взаимного прилегания в разъеме верхней и нижней половин корпуса самоустанавливающегося подшипника проверяется в капитальный ремонт и при замене корпуса подшипника.

Не допускаются к эксплуатации вкладыши, имеющие на баббитовой заливке следующие дефекты:

  • Трещины, сколы, выкрашивание, натаскивание и отслаивание баббита, а также глубокие раковины диаметром более 1мм;

  • Следы касания вала о заливку верхних вкладышей;

  • Подплавление баббитового слоя;

  • Износ баббитового слоя нижних вкладышей, приводящий к расцентровке ротора и нарушению допустимых зазоров между деталями ротора и лабиринтными уплотнениями.

Осмотр состояния баббитового слоя вкладышей производят после разборки подшипников и их промывки. Баббитовый слой должен плотно прилегать к телу вкладыша и при надавливании на его края не должно выступать масло. При легком обстукивании молотком затылочной части подвешенного или лежащего на деревянной подкладке вкладыша должен издаваться чистый металлический, без дребезжания, звук. Дребезжание или глухой звук свидетельствует об отставании баббита от стальной основы. При подозрениях на трещины баббитовой заливки и на отслоение баббита проверку производить цветной дефектоскопией или керосином.


Следы приработки на поверхности баббитового слоя должны располагаться равномерно и только на рабочей поверхности нижнего вкладыша. Натиры на верхних вкладышах или на развале нижних свидетельствуют о ненормальной работе подшипника (расстройство центровки, недостаточные или неравномерные зазоры). Рабочей следует считать поверхность нижнего вкладыша, соответствующего дуге, определяемой центральным углом около 600

В исключительных случаях допускается частичный ремонт баббитового слоя вкладыша, если трещины, раковины и выкрошенные места не превышают 1см2 площади поверхности при отсутствии отслоения баббитового слоя, и если выкрашивание баббита произошло не до металла вкладыша и не превышает 10% общей площади поверхности. Исправление дефектов баббитового слоя и его перезаливка даны в приложении 6. Если при проверке вкладышей обнаружены неустранимые дефекты (выкрашивание, отставание баббитового слоя, увеличение зазора, который нельзя привести к норме) вкладыши перезаливают или заменяют на новые.

Проверку зазоров в подшипниках производят после остывания шеек вала и зачистки баббита в местах натиров. Верхние зазоры вкладышей определяют при помощи индикаторного нутромера ГОСТ 868-82 и микрометра. Нутромером замеряют внутренний диаметр вкладыша, микрометром – диаметр шейки вала. Замеры производят в вертикальной плоскости с обеих сторон подшипника. Разность замеров диаметров вкладышей и шейки ротора дает величину верхнего зазора. Чтобы не было погрешностей мерительного инструмента, замеры нутромером проверяют микрометром. Проверку верхнего зазора во вкладышах подшипников можно производить со свинцовым оттискам, не вынимая ротора. Свинцовые проволочки длиной 30-50мм укладывают на шейку вала и на поверхность разъема нижнего вкладыша (рис. 10). Свинцовую проволоку подбирают такой толщины, чтобы при замере зазора свинец выжимался не более чем на 0,2-0,3мм.


Расположение свинцовых проволочек при проверке верхнего зазора во вкладышах

hello_html_m1b343283.jpg

Рис. 10

I и II – сечения шейки вала


После установки верхнего вкладыша его центральную часть обстукивают несколькими легкими ударами свинцовой кувалдой или молотком через медную или алюминиевую прокладку. Затем снимают верхний вкладыш и производят замеры полученных свинцовых оттисков.

Величину верхнего зазора с обеих сторон подшипника А и С определяют по формуле:

а + а1

сечение I А=В -

2


с +с1

сечение II С=В1 -

2


Допустимая разность зазоров А и С для вкладышей вала диаметром до 150мм – 0,04мм, от 150 до 250мм – 0,06мм.

Боковые зазоры в плоскости разъема вкладышей (при снятом верхнем вкладыше) замеряют при помощи щупа. Замер производят по длине вкладыша с каждой стороны шейки. При замере пластинку щупа вводят в зазор на глубину 10-15мм от плоскости разъема.

У некоторых компрессоров боковые зазоры подшипников с цилиндрической формой расточки могут составлять 0,7-0,9 минимального верхнего зазора, что достигается шабровкой. Боковой зазор на сторону во вкладышах с лимонной расточкой должен составлять 1,65-2 минимального верхнего зазора. Увеличенные боковые зазоры могут вызвать вибрацию подшипника и обрыв масляного клина, что вызывает повышение температуры подшипника.

Верхний зазор в подшипниках скольжения валов роторов составляет, как правило, для валов диаметров до 100мм.

Проверка прилегания производится при проворачивании калибра на 1-1,5 оборота. Нижний вкладыш считается правильно расточенным или пришабренным, если пятна краски от калибра распределены равномерно (примерно 15 пятен на 100мм длины) и занимают 25-30% рабочей поверхности вкладыша при соблюдении верхнего и боковых зазоров.

В качестве краски следует применять, например, лазурь железную сухую по ГОСТ 21121-75, растворенную в моторном масле по ГОСТ 8581-78 в массовом отношении 1:1,25. Количество краски, наносимое на проверяемую поверхность, определяется из расчета 1,8г на 1м2 поверхности. Проверяемая поверхность должна просматриваться через слой краски.

Плотность прилегания вкладышей или опорных подушек к своим постелям проверяют по краске. Пятна краски должны располагаться равномерно по соответствующим опорным поверхностям и занимать не менее 75% всей поверхности прилегания, что достигается шабровкой вкладышей или опорных подушек. Плотность прилегания нижнего и верхнего вкладышей (нижней и верхней половин корпуса самоустанавливающегося подшипника) в разъеме проверяют щупом – пластинка щупа толщиной 0,03мм не должна проходить в зазор. Для изготовления корпусов вкладышей центробежных компрессоров НЗЛ применяется сталь 15 по ГОСТ 1050-74.

Положение шейки вала проверяют контрольной скобой ГОСТ 11098-75 (рис. 11). Скобу устанавливают на одно и то же маркированное место разъема. Зазор между скобой и валом С определяют щупом. Результаты замера сравнивают с предыдущим и определяют величину износа баббитового слоя подшипника и просадку шейки вала ротора.

Скоба для проверки износа баббитового слоя нижнего вкладыша

hello_html_37612d1.jpg

Рис. 11


Натяг между вкладышем и крышкой подшипника проверяют штихмасом и микрометром. Штихмасом замеряют диаметр расточки под вкладыш, микрометром – диаметр вкладыша. Величину натяга между крышкой подшипника и верхним вкладышем можно определять по свинцовым оттискам (рис. 12). Две свинцовые проволочки диаметром 1-1,5мм ГОСТ 5655-67 длиной 30-60мм укладывают по концам верхнего вкладыша поперек оси компрессора.


Расположение свинцовых проволочек при проверке натяга вкладыша крышкой подшипника

hello_html_m44021035.jpg

Рис. 12

I и II - сечения


На разъем корпуса подшипника укладывают четыре проволочки по две с каждой стороны. Затем накладывают крышку подшипника, слегка обжимают болтами и полученные оттиски замеряют. Натяги с обеих сторон крышки А и С определяют как разность между толщиной полученных оттисков по разъему крышки и на вкладыше по формулам:


а + а1

сечение I А=В - - В

2


с +с1

сечение II С=В1 - - В1

2


Обозначения в формулах соответствуют рис. 12.


Допускается при измерении натяга крышки на разъем корпуса вместо свинцовых проволочек укладывать калиброванные стальные пластинки, толщина которых на 0,2-0,3мм меньше диаметра проволочек, а вкладыш или подушку – свинцовые проволочки, при этом крышку обжимают болтами полностью. Площадь пластинок должна быть не менее 80% площади опорных поверхностей крышки, а прилегание пластинок к разъему необходимо проверять по краске.

В подшипниках, верхние вкладыши которых имеют подушку, свинцовые проволочки укладывают непосредственно на нее. Величина натяга должна соответствовать данным завода-изготовителя. Неплотное прилегание крышки к вкладышу приводит к вибрации компрессора.

Упорные подшипники

Упорные подшипники воспринимают оставшееся после разгрузочного поршня (думмиса) осевое усилие на ротор со стороны всасывания от динамического потока газа, причем это усилие должно быть направлено в сторону всасывания.

У некоторых компрессоров это усилие контролируется специальным датчиком, вмонтированном в одну из колодок упорного подшипника. Упорный подшипник фиксирует осевое положение ротора относительно неподвижных деталей проточной части корпуса и лабиринтных уплотнений.

Наибольшее распространение получили подшипники с самоустанавливающимися сегментами, которые изготавливают из стали и заливают баббитом марки Б-83 ГОСТ 1320-74. Конструктивно упорный подшипник часто объединяют с радиальным в комбинированный подшипник. На рис. 13 показан опорно-упорный подшипник Казанского компрессорного завода (размеры даны в таблице).


Опорно-упорный подшипник

hello_html_m2547922f.jpg

Рис. 13


Диаметр

шейки вала,

мм

Размеры , мм

Количество упорных

колодок,

шт.


Д4


Д5


L3

L4

h2

L.

град

L1,

град

Ном.

Пред откл.

Ном.

Пред откл.

Ном.

Пред.

откл





ПО-65


65


-0,013


78


128


148


20,35


+0,05


11,5


-0,1


60


35


6



ПО-75


75


-0,019


88


148


172


24,35


+0,05


14


-0,1


60


35


6



ПО-90


90


-0,022


106


176


200


28,40


+0,05


15,5


-0,1


60


35


6



ПО-110


110


-0,022


130


210


228


32,40


+0,05


17,5


-0,1


60


35


6



Упорный подшипник выходит из строя вследствие неудовлетворительно выполненного ремонта, недостаточной смазки, а также повышенного осевого давления из-за нарушений технологического режима или износа уплотнений думмиса, при повышенной вибрации ротора, например, в результате работы в режиме помпажа или вследствие разбалансировки ротора.

Упорный подшипник может мгновенно выйти из строя при попадании жидкости или газожидкостной смеси в компрессор, когда осевое усилие, действующее на ротор, возрастает примерно в 100 раз при попадании на первое колесо всего 1-2кг жидкости.

Величины осевых зазоров в упорных подшипниках, как правило, имеют величину в пределах 0,25-0,35мм величину осевого зазора в упорном подшипнике проверяют при разобранных соединительных муфтах и полностью собранном подшипнике. Если собрана только нижняя половина подшипника, можно получить ошибочные результаты.

При проверке ротор перемещают рычагом сначала в одно, затем в другое крайнее положение до упора. Замер величины осевого зазора производится индикатором, закрепленным на плоскости горизонтального разъема корпуса, ножка индикатора должна упираться в какую-либо торцевую поверхность ротора. Во избежание ошибки измерение необходимо выполнить не менее двух раз. При измерении осевого зазора необходимо учесть возможное перемещение корпуса опорно-упорного вкладыша, которое не должно превышать 0,1мм, что контролируется индикатором.

Состояние рабочих и установочных колодок проверяют визуально.

Поверхность колодок не должна иметь рисок, трещин и выкрашиваний. Толщина баббитного слоя упорной колодки после механической обработки ее поверхности должна быть, как правило, 1,5-2мм. Толщину опорной части рабочих колодок замеряют микрометром или индикатором на контрольной плите. Различие толщины колодок в комплекте не должно превышать 0,02мм Колодки со стороны входа масла могут иметь небольшой радиус (2-3мм) на входной кромке (рис. 14).


Расположение упорных колодок опорно-упорных подшипников относительно вращающегося ротора

hello_html_m7602cfba.jpg

Рис. 14


При ремонте и сборке комбинированного опорно-упорного подшипника могут обнаружиться следующие дефекты:

  • Вкладыш опорного подшипника пришабрен по вертикали или горизонтали с перекосом относительно упорного диска ротора;

  • Вкладыш перекашивается при креплении крышки подшипника.

В обоих случаях шейка ротора будет работать на кромке вкладыша, а рабочие колодки только частью комплекта.

Поэтому при сборке опорно-упорного подшипника необходимо проверять положение вкладыша при креплении крышки с помощью индикатора. Деформация вкладыша при креплении болтов крышки не допускается. Расстояния от упорного диска до торцов расточек корпуса вкладыша в трех точках (справа, слева и снизу) со стороны рабочих колодок, которые не должны отличаться более чем на 0,02мм. Перекос вкладыша относительно упорного диска устраняют одним из указанных ниже способов:

Производят установку вкладыша относительно упорного диска за счет установочных сегментов. Для этого НЗЛ рекомендует под установочные сегменты с одной стороны подложить фольгу, а с другой стороны сегментов снять слой металла, равный толщине фольги;

При необходимости подгонку колодок, для улучшения их контакта с упорным диском, ведут шабровкой.

Качество приработки (контакта) поверхности рабочих колодок с упорным диском проверяют визуально по пятнам приработки. При удовлетворительном контакте следы приработки на поверхности баббита должны быть приблизительно одинаковым по величине и форме. В случае их существенного различия необходимо выяснить причины: различие в толщине колодок, неудовлетворительное состояние опорных поверхностей колодок, затрудняющее их самоустановку. При необходимости колодки пришабрить по упорному диску.

Окончательная проверка прилегания колодок к упорному диску производится на собранном подшипнике, вращая ротор и прижимая упорный диск к колодкам. При проверке на краску прилегание колодок должно составлять не менее 70% их площади.


Уплотнения вала. Основные типы

Лабиринтные уплотнения

Между ступенями и в местах выхода вала из корпуса компрессора для предотвращения переточек газа в ступенях и утечки его наружу устанавливают лабиринтные уплотнения. В зависимости от давления применяют прямоточные или ступенчатые лабиринты (см. рис. 15 и 16).

Для компрессоров НЗЛ профильные полукольца типа I изготавливаются из ленты 08Х18Н10 – М-0,3 ГОСТ 4986-79 для статорных уплотнений, а для роторных уплотнений из такой же ленты толщиной 0,2-0,4мм. Для зачеканки статорных уплотнений применяется проволока I-II-Т12Х18Н9Т ГОСТ 18143-72, а для роторных уплотнений такая же проволока диаметром 1-1,5мм. Полукольца типа II изготавливаются из листа ДПРХМ 1,2 Л63 ГОСТ 931-78 и закрепляются в канавках чеканкой.

Повреждение лабиринтных уплотнений происходит при осевом сдвиге ротора с амплитудой колебания больше установленного зазора, недостаточной величине зазора в уплотнениях, неудовлетворительной запрессовке гребней в пазу обоймы, небрежной укладке ротора или установке верхней крышки, скопления большого количества отложений в уплотнениях. Во время ремонта производят проверку состояния уплотнений и величины радиальных и осевых зазоров.

Типы прямоточных лабиринтных уплотнений

hello_html_m42b6e2bc.jpg

Рис. 15


Лабиринтные уплотнения очищают от отложений, промывают, осматривают гребни, проверяя наличие смятия, обрыва, выкрашивания или ослабления в пазах. Изгиб ребра выпрямляют. Задиры и забоины устраняют обработкой напильником или наждачной шкуркой.

Смятые гребни выправляют и заостряют трехгранным шабером. Гребни с ослабленной посадкой укрепляют в пазах. При величине вырванной (выбитой) части на ребре не более 30мм место вырыва зачищают с обеих сторон до Rа=1,25, свыше 30мм – ребро заменяют. Замена ребер производится также в случае достижения предельных величин зазоров. Номинальные и предельно допустимые значения зазоров в лабиринтных уплотнениях приведены в документации завода-изготовителя.

Типы ступенчатых лабиринтных уплотнений

hello_html_762e7a29.jpg

Рис. 16


Поврежденные гребни удаляют из пазов обойм или колец, удаление производится выбиванием гребней с помощью оправки, либор проточкой их на станке с последующим удалением оставшейся части. Для зачеканенных уплотнений необходимо выдернуть проволоку, которой зачеканено ребро, с помощью плоскогубцев, а если это не удается, то необходимо узким фасонным крейцмейселем поднять из паза конец проволоки и захватить его пассатижами или ручными тисками. Во избежание разрывов проволоку следует вытягивать только в направлении канавки, не отгибая ее в сторону и без рывков. Если и таким способом удалить проволоку не удается, то ее необходимо вырубить или вырезать механической обработкой, не допуская расширения канавки.

При установке ребра необходимо, чтобы чеканка была выполнена равномерно по всей окружности.


Торцевые уплотнения

Конструкция торцевых уплотнений, применяемых в центробежных компрессорах, для примера приведены на рис.17 и 18. В компрессорах НЗЛ для деталей контактных пар уплотнений, как правило, применяют сталь 38Х2МЮА (38ХМЮА) по ГОСТ 4543-71, подвергаемую азотированию, и антифрикционный графит марки АГ 1500С05 по ТУ 48-20-3-72. Шероховатость контактной поверхности стальных колец Rа<0,04мм по ГОСТ 2789-73.


Уплотнение торцевое компрессора К-210-62-1

hello_html_meaad5cd.jpg

Рис. 17


Уплотнение торцевое компрессора К-60-81-1

hello_html_380c1c9d.jpg

Рис. 18

Продолжительность испытания уплотнения на работающем компрессоре – не менее 4 часов, при этом протечки масла через контактную пару не должны превышать:

  • Для уплотнений диаметром до 100мм - 0,1л/ч

  • Для уплотнений диаметром от 100 до 200мм - 0,5л/ч

  • Для уплотнений диаметром от 200 до 350мм - 1,0л/ч.

Уплотнения с плавающими кольцами

В качестве концевых уплотнений для предотвращения утечек газа в атмосферу на некоторых компрессорах применяют уплотнения с плавающими кольцами (см. рис. 19). Рабочая поверхность плавающих колец обычно выполнена из баббита или фторопласта. Превышение давления, подаваемого в уплотнение масла над давлением газа, перед уплотнением составляет, как правило, 0,05МПа (0,5кг/см2). При ремонте проверяют состояние сопряженных деталей, наличие задиров, забоин, трещин и отслоения баббитового слоя на поверхности плавающих колец.

Диаметральные зазоры во внутреннем кольце обычно составляет 0,05-0,1мм, в наружном плавающем кольце – 0,2-0,3мм. Зазоры по торцу – 0,2-0,4мм. Резиновые кольца, уплотняющие корпус, к повторной эксплуатации не допускаются.


Уплотнение с плавающими кольцами

hello_html_m5767d281.jpg

Рис. 19

1- вал; 2- кольцо плавающее; 3- корпус; 4- кольцо с винтовой нарезкой


Соединительные муфты

Соединительные муфты передают вращение двигателя ротору компрессора, а их торцевые и цилиндрические поверхности являются базами при центровке компрессорного агрегата. Конструкция зубчатых муфт центробежных компрессоров представлена на рис. 20. Выбор зубчатой муфты производится по отношению максимальной передаваемой мощности N, кВт к рабочей частоте вращения п, с-1 (об/мин).


Муфты зубчатые

hello_html_5120cc78.jpg

1- полумуфта; 2- втулка зубчатая; 3- кольцо упорное; 4- кольцо пружинное; 5- вал промежуточный

hello_html_m35402f9.jpg

1- обойма, 2- втулка зубчатая; 3- кольцо упорное; 4- кольцо пружинное

Рис. 20


Зубчатые втулки и обоймы компрессоров НЗЛ изготавливаются из стали марки 30Х2НМФА по ТУ НЗЛ 318-78, 35ХМ, 40Х, 45Х по ГОСТ 4543-71. Твердость поверхности зубьев HV>650 (HRC>55). Толщина азотированного слоя зубьев 0,3-0,5мм. Задиры и забоины на торцевых поверхностях гаек крепления полумуфт защищают при ремонте до Rа=1,25. При наклепках, задирах и повреждении резьбы гаек их необходимо заменить. Задиры и забоины на поверхности зубчатой втулки и обоймы, а также на посадочных местах, если они не нарушают плотности посадки, зачистить до Rа=0,63.

Отклонение от соосности внутренней и наружной поверхности полумуфт не должно быть более 0,01мм, т.е. радиальное биение при вращении вала не должно быть более 0,02мм. Осевое биение на расстояние от 200мм также не должно быть более 0,02мм, при других расстояниях эта величина должна быть пропорциональна расстоянию от оси. Прилегание зубчатой втулки с конусной посадкой к валу проверяется по краске и должно быть не менее 85% сопрягаемой поверхности.

Посадку полумуфт на вал, независимо от типа муфты, производят с натягом в пределах (0,0003-0,0006)Д, где Д - диаметр вала в месте посадки. Посадку производят с предварительным нагревом полумуфт или гидравлически. Плотность посадки проверяют по звуку при обстукивании ступицы полумуфты медным молотком.

При проверке состояния зубчатых соединительных муфт снимают защитные кожухи и проверяют их внешним осмотром. Затем муфты рассоединяют, очищают и промывают керосином или другим моющим средством. Контролируют состояние поверхности, целостность и износ зубьев, зазоры в муфте, биение зубчатых втулок в осевом и радиальном направлениях, правильность и надежность подвода масла на смазку зубчатого зацепления.

Износ зубьев определяют замером щупом боковых зазоров между зубьями втулок и обоймы. Число зубьев втулки и обоймы, находящихся в контакте, не должно составлять не менее 75% от общего числа. Контакт между зубьями в зацеплении определяют визуально по пятну приработки на зубьях, которое должно располагаться симметрично относительно концов зуба и занимать примерно 70% его поверхности. Муфты с увеличенными зазорами между зубьями, трещинами, поломанными зубьями и имеющие ослабленную напрессовку заменяют.

Соединять две втулки (полумуфты) обоймой следует всегда в одном и том же взаимном положении при совпадении маркировочных знаков, которые должны быть нанесены на них в соответствующих местах. Установив картеры муфт, пусковым масляным насосом прокачивают масло по системе маслопроводов агрегата, проверяя поступление смазки на зубья муфт. Масляные сопла должны быть расположены так, чтобы струя масла попадала точно в специальные отверстия, просверленные в одной из зубчатых втулок муфты.

Затем муфту закрывают чугунным разъемным кожухом. Для уплотнения горизонтального разъема кожуха используют бакелитовый лак, вертикальные фланцы уплотняют прокладками из прессшпана или картона, смазанными бакелитовым лаком. Зазор между уплотнительной обоймой редуктора и кожухом муфты уплотняют войлочными кольцами или маслобензостойкой резиной круглого сечения.

Редукторы

В центробежных компрессорных агрегатах применяются, как правило, одноступенчатые, повышающие обороты редукторы, у которых цилиндрическое колесо и шестерня имеют шевронное зацепление. Такие редукторы надежно работают длительное время при следующих условиях:

  • Правильном монтаже согласно инструкции завода-изготовителя;

  • Постепенном нагружении при вводе в эксплуатацию;

  • Качественной смазке и нормальных температурных режимах масла и подшипников;

  • Периодическом осмотре состояния трущихся поверхностей;

  • Нормальном, в пределах допусков, взаимном положении осей вала;

  • Правильной центровке агрегата, исправных зубчатых муфтах и требуемых осевых разбегах в них.

Ремонт передачи

В результате длительной эксплуатации редуктора возможно появление на шейках валов глубоких рисок, недопустимой овальности и конусности, а на зубчатом зацеплении - забоин, питтинга, надиров, сколов и изломов зубьев. При неравномерном износе шеек валов, а также вследствие неоднократной ручной зачистки их поверхностей, может появиться недопустимое биение зубчатых венцов, которое обычно является причиной повышенного шума и вибрации редуктора.

Ремонт шеек валов

При ремонте редуктора проверяют овальность и конусность рабочих шеек валов, допустимые величины которых даны в таблице.

Допустимые овальность и конусность рабочих шеек валов редукторов

Если овальность и конусность находятся в допустимых пределах, а на шейках имеются риски и шероховатости, необходимо их устранить полировкой с помощью брезентовой полосы, охватывающей шейку двумя оборотами.

Проверка биения контрольных буртов

После исправления дефектов шеек производят проверку биения контрольных буртов, а при их отсутствии – зубчатых венцов. Проверка производится в подшипниках редуктора, отдельно у колеса и шестерни. Индикатор устанавливают в верхней точке каждого бурта, колесо или шестерню вручную проворачивают на два-три оборота и определяют величину биения, допустимые величины которого приведены в таблице.


Результаты измерений занести в формуляр. При биении буртов или зубчатых венцов более допустимых величин шейки необходимо перешлифовать.

Перешлифовка шеек

Перешлифовка шеек производится при недопустимой величине биения контрольных буртов и, следовательно, зубчатых венцов, а также глубоких рисках на поверхности шеек.

Она делается на шлифовальном станке или токарном станке с применением приставного шлифовального приспособления (рис. 21), устанавливаемого на суппорте вместо резцедержателя.


Приспособление для шлифования шеек на токарном станке

hello_html_150ec566.jpg

Рис. 21

1- суппорт токарного станка; 2- электродвигатель; 3- болт резцедержателя


Доводка пятна контакта зубьев

Поставляемые заводом-изготовителем редукторные передачи после прикатки с пастой ГОИ и стендовых испытаний имеют пятно контакта по длине зубьев в пределах 90-95%.

После монтажа и в процессе эксплуатации возможно нарушение пятна контакта по длине зубьев вследствие концентрации нагрузки у левых или правых торцов полушевронов. При этом натиры в виде более блестящих поверхностей, иногда со следами наклепа, особенно выделяются на зубьях колеса и расположены на длине зубьев, составляющей менее 60%. Это происходит в результате неправильного монтажа редуктора с деформацией корпуса из-за чрезмерной затяжки фундаментных болтов, а также нарушения взаимного расположения осей колеса и шестерни-скрещивания осей. Длительная работа с таким пятном контакта может вызвать появление питтинга.

Причины и устранение питтинга

Выкрашивание рабочей поверхности зубьев (питтинг) происходит вследствие контактной усталости металла при больших местных нагрузках. Сначала появляются усталостные микротрещины в поверхностном слое зубьев, затем начинают отделяться частицы металла под высоким давлением масла, впрессовываемого в эти трещины. Питтинг в развитом состоянии является одной из главных выхода из строя зубчатых передач. Основные причины, вызывающие появление питтинга, следующие:

  • Скрещивание осей валов, приводящее к концентрации нагрузок у торцов полушевронов;

  • Ввод в эксплуатацию с полным нагружением машины без постепенной приработки зацепления;

  • Работа компрессора с перегрузкой;

  • Снижение вязкости масла и повышенная его температура, приводящие к нарушению толщины гидродинамической пленки.

Особенно тщательной приработки требуют передачи с отношением ширины обоих полушевронов к диаметру шестерни превышающим 1,5, в которых получаются большие деформации шестерни от закручивания и изгиба, приводящие к большой концентрации нагрузок у торцов зубьев.

Вначале питтинг появляется в виде оспин размером с булавочный укол, расположенных обычно вблизи полюса зацепления, где отсутствует скольжение и имеет место только перекатывание профилей с благоприятными условиями для выдавливания смазки.

В первых двух случаях следы питтинга располагаются по длине зубьев в местах наибольшей концентрации нагрузок, а в третьем случае могут располагаться по всей длине зубьев. К начальной неопасной стадии развития следует отнести питтинги размером не более 0,5-1,0мм в диаметре, при этом единичные оспины могут достигать величины 1,5-2,0мм. В процессе приработки зацепления, с увеличением контактной площади и снижением удельных нагрузок дальнейшее развитие питтинга может прекратиться.

Необходимо отличать от питтинга обычные вмятины, появляющиеся из-за попадания в зацепление с загрязненным маслом твердых частиц. Вмятины обычно разбросаны по всей поверхности зубьев, а не только в полюсной зоне, они расположены одинаково как на зубьях колеса, так и шестерни. При осмотре через лупу, в отличие от питтингов, вмятины имеют характерный металлический блеск. Питтинг в начальной стадии должен быть локализован как можно раньше. При питтинге у торцов полушевронов в результате скрещивания осей валов необходимо произвести их центровку. При местном и по всей длине зуба питтинге необходимо занизить кромки оспин надфилем, не задевая непораженную поверхность зубьев, а затем обработать поверхность расположения питтингов тонким наждачным полотном. После этого произвести прикатку передачи с пастой ГОИ. При появлении следов питтинга в процессе эксплуатации необходимо выполнить тщательную проверку редуктора и устранить все возможные причины его появления.

Устранение задиров на зубьях колеса

При кратковременном прекращении подачи масла на зацепление либо подаче масла, содержащего твердые частицы, появляются задиры в первую очередь на зубьях колеса, изготовленного из более мягкого металла. Затем риски могут появиться и на зубьях шестерни. Задиры могут появиться и на длительно бездействовавших передачах с коррозией на зубьях. При задирах риски располагаются поперек зубьев на головках и ножках, где существует наибольшая скорость вращения профилей.

Допускается исправление передачи с задирами только на зубьях колеса и незначительных задирах на зубьях шестерни. Для определения возможности исправления передачи производят пробную зачистку двух зубьев на участке длиной 20мм, измеряют зубомером толщину зубьев после зачистки и сравнивают результаты измерения с толщиной зубьев в неповрежденных местах. Если уменьшение толщины зубьев не превышает 0,04мм на колесе, а на шестерне не обнаруживается, то исправление возможно. При более значительных повреждениях передача подлежит замене.

Зубья шестерни являются эталонными, поэтому исправление производится только у зубьев колеса в следующей последовательности:

  • Зачищают надфилем поврежденную поверхность;

  • Обрабатывают зачищенные места тонкой шлифовальной шкуркой;

  • Прикатывают зацепление с пастой ГОИ в течение 1-1,5ч;

  • Слегка прошабривают и обрабатывают шлифовальной шкуркой места натиров;

  • Повторяют прикатывание и снятие новых натиров три-четыре раза до полного исправления пятна контакта;

  • Заменяют масло и промывают все масляные полости;

  • Прикатывают передачу под нагрузкой 50,75 и 100% по 12ч в каждом режиме.

Прикатка передачи с пастой

Процесс прикатки является тонкой доводочной операцией, при которой снимаемый слой металла на зубьях колеса и шестерни не должен превышать суммарно 20 микрон. Прикатка недопустима для исправления грубых погрешностей зацепления, например, с пятном контакта по длине зубьев, расположенным у одного из торцов полушевронов. Перед прикаткой, с помощью шабровки зубьев с последующей зачисткой тонкой шлифовальной шкуркой, необходимо добиться, чтобы –первоначальное пятно контакта, выявленное в первые 30 минут прикатки, составляло по длине зубьев не менее 40%.

Прикатка дает возможность:

  • Достигнуть необходимого пятна контакта по длине зубьев;

  • Улучшить сопрягаемость профилей зубьев колеса и шестерни по высоте профиля;

  • Улучшить чистоту поверхности зубьев;

  • Уменьшить волнистость при пятнистом контакте.

Вращение обкатываемой пары должно быть плавным, без рывков и ускорений, с постоянным моментом торможения.

Система смазки

Система смазки турбокомпрессорного агрегата должна безотказно подавать на все точки масло с определенными параметрами (количество, давление, температура, качество). На рис. 22 показана для примера принципиальная схема системы смазки турбокомпрессорного агрегата GВ-101 производства карбамида.

Схема системы смазки турбокомпрессорного агрегата GB-101

hello_html_1e405dd8.jpg

Рис. 22

1- масляный бак; 2- насос; 3- электродвигатель; 4- турбина; 5- клапан обратный; 6- клапан редукционный; 7- аккумулятор; 8- маслоохладитель; 9- вентиль запорный; 10- фильтр; 11- клапан регулирующий; 12- турбина; 13- корпус НД; 14- редуктор; 15- корпус СД; 16- корпус ВД; 17- напорный бак


В наиболее распространенной схеме смазки масло из бака подается главным насосом, расположенным на отечественных компрессорах обычно на редукторе, в маслоохладителе под давлением 0,5МПа (5кгс/см2). Масло в систему регулирования отбирается перед маслоохладителями. Расположенный после маслоохладителей редукционный клапан поддерживает давление 0,07-0,12МПа (0,7-1,2кгс/см2), необходимое для смазки подшипников компрессора, редуктора, эл. двигателя (турбины), для подачи масла на зубчатые муфты и зацепление редуктора. Имеются другие схемы центробежных компрессорных машин, в которых давление, создаваемое маслонасосом и необходимое для смазки подшипников, отличается от вышеуказанных. Насосы высокого давления для подачи масла на уплотнения вала с плавающими кольцами или торцевыми уплотнениями устанавливаются, как правило, после маслофильтров.

В системе смазки возможны следующие неисправности: недостаточное давление масла в системе из-за неудовлетворительной работы масляного насоса; из-за неплотностей во всасывающем маслопроводе; из-за недостаточного подъема или засорения обратного клапана; из-за значительных пропусков в байпасном клапане, регулирующем давление; неполадки в приводе главного масляного насоса; попадание воды в систему смазки вследствие негерметичности масляного холодильника. Учитывая особо важное значение системы для безаварийной работы агрегата, ее состояние необходимо проверять во время текущего, среднего и капитального ремонта.

Для смазки турбокомпрессорных агрегатов должны применяться масла в соответствии с указаниями завода-изготовителя. Масло заменяют через 7920-8640ч или по результатам анализа. Масло считается непригодным, если хотя бы один из показателей его свойств превышает значение допустимых пределов, приведенных в таблице.


Анализ масла проводится через 750ч работы агрегата. Пробы для анализа следует отбирать из напорного коллектора подачи масла на подшипники после холодильника и фильтра.

Масляный бак и его сетчатые (пластинчатые, щелевые) фильтры при замене масла и при ремонтах очищаются и промываются или соляровым маслом. Фильтры промываются также при увеличении их сопротивления потоку масла.

Перед пуском агрегата после ремонта масло прокачивают через фильтры главными или пусковым насосом. При отсутствии в маслосистеме фильтров перед каждым подшипником во фланцевом соединении устанавливают фильтры из медной или латунной сетки с ячейками

0,10-0,15мм. Через каждые 30-40мин фильтры вынимают и очищают. Прокачку прекращают, когда на фильтрах не обнаруживается каких-либо загрязнений. Для предотвращения загрязнений системы во время ремонта нельзя пользоваться ветошью и салфетками из ворсистого материала.

При проверке состояния главного, пускового и резервного шестеренчатых масляных насосов осматривают поверхности зацепления зубьев шестерен, торцевые поверхности корпуса и крышки, поверхности расточек корпуса, подшипники, шейки валов, детали соединения с приводом, замеряют зазоры. Типовая конструкция шестеренчатого маслонасоса показана на рис. 23.


Шестеренчатый масляный насос

hello_html_bd7470a.jpg

Рис. 23

1- корпус; 2- крышка; 3- шестерня ведущая; 4- шестерня ведомая; 5- втулка


Прилегание крышки к корпусу и торцам шестерен при вынутой прокладке проверяется на краску. Торцевой зазор «а» должен иметь следующие величины:

для компрессоров ККЗ - ЦК-135/8, ЦК-115/9, редуктора АТКП-435/1600 0,05-0,1мм; 43ЦКО-160/15, 2ЦД-43/50-64М, ЦК-100-61 0,08-0,15мм для других компрессоров - 0,06-0,25мм в зависимости от длины шестерни.

Величину торцевого зазора можно определить по свинцовым оттискам. Свинцовую проволоку укладывают на торцы шестерен и фланец насоса под крышку с двух сторон, устанавливают крышку и слегка затягивают ее. Зазор определяют как разность между толщинами оттисков по торцу шестерен и полусуммой двух оттисков на фланце. Замер считается выполненным правильно, если наибольшая разность толщин оттисков, уложенных на корпус, не превышает 10% средней их толщины. Необходимая величина торцевого зазора может быть отрегулирована изменением толщины прокладки между крышкой и фланцем корпуса.

Радиальный зазор «с» между вершиной зуба шестерни и поверхностью корпуса замеряют щупом. Во всех случаях величина этого зазора должна быть больше половины суммарного зазора в подшипниках (втулках) насоса. Величина радиального зазора обычно составляет 0,10-0,20мм.

Суммарный зазор «в» в подшипниках насоса определяют как разность между диаметрами расточки подшипника и шейки валика. Величина суммарного зазора должна быть (0,001-0,002)Д, где Д- диаметр шейки. Боковой зазор d между зубьями шестерен, замеряемый щупом, должен быть для компрессоров НЗЛ 0,2-0,3мм, для других компрессоров в пределах 0,15-0,5мм. Зазор l между вершиной зуба и впадиной для компрессоров НЗЛ равен 0,87-0,93мм для шестерен d=55мм, 1,88-1,95мм для шестерен d=108,8мм.

Детали шестеренчатых маслонасосов не должны иметь забоин, заусенцев и других дефектов. Все обнаруженные при проверке дефекты на поверхностях шестерен, корпуса, шейках, подшипниках устраняют шабровкой и шлифовкой. При сборке масляного насоса проверяется по краске зацепление шестерен, пятно контакта должно быть не менее 70%.

Привод шестеренчатых маслонасосов обычно осуществляется либо непосредственно от колеса редуктора, либо от вала компрессора, либо от эл. двигателя. При проверке насоса одновременно проверяют и его привод – шестерни, шипы, валики, соединительные муфты. Собранный после проверки насос должен свободно и легко вращаться вручную.

Устанавливая насос на место после проверки, производят тщательную его центровку с приводом. Перекосы, отсутствие необходимых зазоров в зацеплении шестерен привода могут привести к быстрому их износу, поломке зубьев, шипов и валиков привода. Правильное положение насоса фиксируется контрольными штифтами. При приводе насоса от индивидуального эл. двигателя производят контрольную проверку центровки валов маслонасоса и эл. двигателя.

В маслосистемах центробежных компрессорных машин применяются трубчатые масляные холодильники (маслоохладители) вертикального и горизонтального исполнения. Охлаждающая вода, как правило, проходит внутри трубок, масло омывает трубные пучки снаружи. Давление охлаждающей воды должно быть меньше давления масла, чтобы предотвратить попадание воды в масло.

Трубки масляного холодильника очищают со стороны воды механически. При жестких осадках можно применять химическую очистку, способы которой и применяемые растворы даны, например, в «Общих технических условиях по ремонту поршневых компрессоров», Волгоград, 1985г.

Очистку поверхности холодильника со стороны масла от отложений шлама производят растворителем с помощью насоса или вручную. Растворитель заливают в холодильник, который примерно в течение часа перекатывают вперед и назад на подкладках. После удаления растворителя очищенную поверхность промывают горячей водой. При использовании растворителя необходимо соблюдать соответствующие меры предосторожности.

После очистки проверяют герметичность холодильника гидравлическим испытанием. Дефектные трубки заменяют или заглушают, причем количество заглушенных трубок не должно превышать 10% от их общего количества.

Масляные фильтры должны обеспечивать тонкость фильтрации 40мкм, перепад давления на фильтре в чистом состоянии не должен превышать 0,05МПа (0,5кгс/см2). Обычно конструкция маслофильтров допускает чистку фильтрующих элементов на ходу компрессора.

Проверяя запорную и регулирующую арматуру, ее очищают от возможных загрязнений, осматривают уплотнительные поверхности. Обнаруженные дефекты устраняют притиркой или проточкой с последующей притиркой. Плотность клапанов проверяют керосином. Гидроиспытание маслопроводов производится маслом в смонтированном состоянии.


Сосуды, аппараты и трубопроводы компрессорного отделения

Сосуды, аппараты и трубопроводы, входящие в компрессорный агрегат, подвергаются освидетельствованию, ремонту и отбраковке в соответствии с «Правилами устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением», «Сосуды и аппараты. Общие технические условия на ремонт корпусов (ОТУ 1-79)», «Руководящими указаниями по эксплуатации и ремонту сосудов и аппаратов, работающих под давлением ниже 0,7кгс/см2 и вакуумом (РУА-78)». Руководящим нормативным документам «Эксплуатация и ремонт технологических трубопроводов с давлением до 10 МПа (РД 38.12.004-86)», а для давлений более 10 МПа – «Правила устройства и безопасной эксплуатации трубопроводов для горючих, токсичных и сжиженных газов (ПУГ-69)».


Сборка компрессора

Сборку компрессора производить в порядке, обратном порядку разборки. Ниже приведены некоторые указания, которые необходимо выполнять при сборке. Отремонтированные или замененные детали компрессора собирают в узлы. Сборку агрегата с горизонтальным разъемом корпуса начинают с установки опорной плиты, если ее снимали; далее устанавливают отдельно собранные узлы.

Перед установкой диафрагмы осматривают, зачищают пазы корпуса, а также обода диафрагм, чтобы обеспечить необходимые температурные зазоры. После установки диафрагм проверяют совпадение разъемов диафрагм и корпуса. Разъем компрессора уплотняют или резиновыми кольцами и жгутами (если такие предусмотрены конструкцией агрегата) или пастой, которую наносят ровным слоем толщиной около 1мм на чистый фланец. Чтобы паста не выдавливалась внутрь корпуса, ее снимают по внутреннему периметру на ширину 5-6мм.

После монтажа ротора верхнюю половину корпуса (крышку) с хорошо протертым фланцем медленно опускают с помощью траверсы с талрепами по смазанным направляющим шпилькам, контролируя ее горизонтальное положение. Когда расстояние между поверхностями разъема составит 4-5мм, устанавливают контрольные штифты, которые после окончательного опускания крышки забивают медным молотком. После установки крышки на место ротор проворачивают, проверяя на слух, не задевает ли он крышку, затем слегка затягивают шпильки. Рекомендуется следующий порядок затяжки шпильки. Сначала затягивают четыре шпильки в средней части корпуса крест-накрест. Затем шпильки затягивают последовательно от средней части к концам корпуса попарно крест-накрест. После этого затягивают гайки по внутреннему поясу горизонтального разъема, если они имеются. Окончательную затяжку проводят до того, как паста окончательно затвердеет. Затем вторично проверяют, не задевают ли детали.


Сборка подшипников

Для сборки подшипников поднять вал ротора с одной стороны на 0,05мм, измеряя расстояние индикатором. Вставить нижнюю половину корпуса опорного подшипника по меткам для сборки. Аналогично установить нижнюю половину опорно-упорного подшипника с другой стороны ротора.

Предварительно смазав шейки вала маслом, провернуть ротор вручную, измерить величину биения диска упорного подшипника, а также шеек вала, и, если она в пределах допустимых норм, результаты измерения записать в формуляр. Собрать опорные и упорный подшипники, замерив в них зазоры. Установить втулку зубчатой полумуфты.


Центровка компрессорного агрегата

Операции по выверке компрессорного агрегата должны выполняться в определенной последовательности при большой точности всех промежуточных операций. В результате общей выверки должно быть достигнуто:

  • совпадение геометрических осей вала и расточек корпуса каждого цилиндра компрессора и турбины;

  • правильное взаимное расположение роторов агрегата по полумуфтам.

Правильное положение ротора в корпусе компрессора определяет надежную работу лабиринтных уплотнений ротора и предотвращает их преждевременный износ. Центровку ротора по расточкам в корпусе под лабиринтные уплотнения вала необходимо производить:

  • при замене или перезаливке подшипников;

  • при задевании ротора за гребешки лабиринтных уплотнений;

  • после правки ротора;

  • при замене ротора;

  • при каждом капитальном ремонте.

Замеры при центровке ротора по расточкам (рис. 24) делают индикатором или штихмасом, а при малых зазорах нижний замер производят по свинцовому оттиску. Отклонение оси ротора от центра расточек не должно превышать, как правило, 0,05мм, то есть разность замеров в горизонтальной и вертикальной плоскостях не должна превышать 0,10мм.

Правильное взаимное расположение роторов агрегата по полумуфтам является одним из важнейших условий надежной работы компрессорной установки. Неточная центровка роторов агрегата приводит к появлению повышенной вибрации, вызывает дополнительные напряжения в вале, соединительных муфтах и подшипниках с их нагревом выше нормы, задевая в лабиринтных уплотнениях.


Замеры при центровке ротора по расточкам

hello_html_6d73354c.jpg

Рис. 24

А- штихмасом; Б- по свинцовому оттиску; 1- вал; 2- штихмас; 3- втулка; 4- свинцовый кубик


Центровка агрегата осуществляется при отсоединенных трубопроводах. После окончательного подсоединения трубопроводов провести проверку центровки. Для центровки роторов по полумуфтам используется приспособление с индикаторами часового типа для одновременного измерения радиального и осевого зазоров между полумуфтами.

Если по указанию изготовителя базой для центровки является компрессор, то центровку при отсоединенных трубопроводах делать не обязательно. Центровку агрегата выполняют по полумуфтам при собранных упорных подшипниках роторов цилиндров компрессоров и турбины. Перед центровкой необходимо убедиться, что валы всех роторов свободно, без задевания за уплотнения, вращаются в своих подшипниках, шейки валов смазаны и не имеют повреждений, прилегание шеек к подшипникам нормальное, а при полном, на 3600, повороте роторов, стрелки индикаторов возвращаются в первоначальное установленное положение.

База для центровки агрегата по полумуфтам определяется заводом изготовителем. Как правило, для турбокомпрессорных агрегатов базой является турбина, для агрегатов с приводом от эл. двигателя – редуктор.

Если в агрегате имеется два редуктора, то базой для центровки выбирается тот, который находится в средней части всего агрегата. Базой в установке редуктора по уровню в осевом направлении служит зубчатая пара. При затяжке анкерных болтов не допускать деформирования корпуса редуктора. Контроль осуществлять индикатором, установленным на горизонтальном разъеме (отклонение не более 0,03мм).

В процессе работы агрегата под влиянием масляного клина происходит всплытие шеек роторов; нагрев корпусов агрегата при работе приводит к подъему роторов; колесо и шестерня редуктора, в зависимости от направления вращения, работают на верхних или нижних вкладышах подшипников. Все это приводит к расцентровке составных частей агрегата, что сложно учесть и компенсировать. Некоторые заводы и фирмы-изготовители задают в инструкциях по монтажу агрегата поправки на смещение осей при центровке, которых следует придерживаться.


Требования к собранному изделию

После ремонта компрессорный агрегат должен соответствовать требованиям технических характеристик, изложенным в паспорте. Для определения технического состояния агрегата перед ремонтом и после него проводится комплекс испытаний и проверок. На основании результатов проверок до ремонта выявляются скрытые дефекты, помимо установленных в период эксплуатации, и уточняется объем ремонта. На основании результатов испытаний после ремонта предварительно оценивается качество ремонта. Перед ремонтом и после него проводятся следующие контрольные испытания и проверки:

  • проверка эксплуатационных показателей в объеме суточных режимных листов;

  • проверка вибрационного состояния агрегата;

  • контроль плотности системы смазки.

У компрессора с приводом от эл. двигателя, после ремонта при необходимости производят контрольный пуск эл. двигателя для проверки правильности направления его вращения. После планового ремонта компрессор подвергается контрольным испытаниям в соответствии с объемом, изложенным выше. Испытания проводятся вначале без нагрузки, а затем под нагрузкой. Пуск и обкатка агрегата производятся в соответствии с инструкциями завода-изготовителя и предприятия.

Первый пуск без нагрузки осуществляется с целью проверки приборов, автоматики и защиты. При испытании без нагрузки необходимо достигнуть следующих результатов:

  • отсутствия посторонних шумов;

  • нормальной работы подшипников, температура масла на выходе из которых должна находиться в пределах 45-500С и не должна превышать 700С независимо от продолжительности работы;

  • устойчивой работы основного и резервного масляных насосов и давления, соответствующего паспортным данным в циркуляционной системе смазки;

  • бесперебойного поступления масла во все точки смазки и отсутствия его утечек;

  • бесперебойной работы системы водяного охлаждения;

  • отсутствия пропусков газа по разъему корпуса и концевым уплотнениям вала компрессора;

  • нормальной работы системы регулирования, автоматики и защиты;

  • нормального вибрационного состояния агрегата.

Испытания агрегата без нагрузки проводить в течение 4 часов. При нормальной работе агрегата без нагрузки, нагрузить компрессор и поднять давление до рабочего. Вибрация корпусов и роторов не должна превышать величин, указанных в формулярах.


Вибрация

Вибрацию центробежных компрессоров могут вызвать следующие причины:

  • динамическая или статическая неуравновешенность ротора;

  • нарушение центровки агрегата;

  • неправильная установка составных частей агрегата на фундаменте;

  • дефекты в подшипниках, муфтах, лабиринтных уплотнениях;

  • упругие колебания газа, например, помпаж;

  • ослабление крепления деталей на роторе;

  • вибрация трубопроводов;

  • вибрация редуктора;

  • вибрация других машин, находящихся в том же помещении.

Радиальную вибрацию вызывают следующие причины:

  • нарушение балансировки или повреждение ротора;

  • помпаж;

  • резонанс фундамента и трубопроводов в поперечном направлении;

  • работа в диапазоне критических скоростей;

  • заклинивание муфты;

  • загрязнение внутренних поверхностей компрессора и накопление осадка на роторах;

  • повреждение подшипников или шеек вала;

  • ослабление крепления деталей подшипников;

  • ослабление посадки элементов ротора;

  • заброс жидкости.

Осевую вибрацию вызывают следующие причины:

  • угловое смещение упорного диска, корпуса подшипника или обоих этих узлов;

  • забивка всасывающего фильтра;

  • помпаж;

  • резонанс фундамента и трубопроводов в осевом направлении;

  • заклинивание муфты;

  • расцентровка составных частей агрегата;

  • пульсация давления газа, циклические колебания в системе регулировки;

  • ослабление крепления деталей упорного подшипника;

  • износ упорного подшипника.

При отсутствии эксплуатационных норм на вибрацию, установленных изготовителем оборудования, следует руководствоваться нормами, приведенными в таблице.



Уровни интенсивности вибрации. Среднее квадратическое значение виброскорости, мм/с


Оценка технического состояния оборудования


Турбина


Эл. двигатель


Редуктор


Компрессор

1,8

Отлично

А


Отлично

А


Отлично

А

Отлично

А

2,8

Хорошо

В

Хорошо

В

4,5

Допустимо

С

Хорошо

В

Хорошо

В


Допустимо


7,1

Требует

принятия мер

Д

Допустимо

С

Допустимо

С

11,2

Недопустимо

Требует

принятия мер

Д

Требует

принятия мер

Д

Требует

принятия мер

Д



Недопустимо

Недопустимо

Недопустимо




В таблице устанавливаются 5 оценок областей технического состояния оборудования:


ОТЛИЧНО ХОРОШО – допустимо при приемных испытаниях после монтажа или капитального (среднего) ремонта. Характеризует технически исправное состояние агрегата и качество ремонтных (монтажных) работ.

ДОПУСТИМО - допустимо при длительной эксплуатации. Характеризует Нормально-режимную эксплуатацию оборудования при малой вероятности отказа.

ТРЕБУЕТ ПРИНЯТИЯ МЕР - допустимо при непродолжительной эксплуатации. Характеризует наличие развивающихся дефектов и возрастание вероятности отказа.

Области технического состояния оборудования разделяются уровнями А, В, С, Д :

  • уровень А – критериальный уровень оценки качества ремонтных (монтажных) работ;

  • уровень В – предельно допустимый уровень интенсивности вибрации при приемных испытаниях после монтажа или капитального (среднего) ремонта;

  • уровень С – при интенсивности вибрации, превышающей уровень С, необходимо усилить контроль за техническим состоянием оборудования и провести мероприятия по обнаружению и идентификации неисправностей;

  • уровень Д – предельно допустимый уровень интенсивности вибрации при эксплуатации.

Вибрацию измеряют у подшипников опор по трем взаимно перпендикулярным направлениям: вертикальному (Y), горизонтально-поперечному (Х), осевому (Z) по отношению к оси компрессора. Точки измерения вибрации, если они не указаны в документации завода-изготовителя, принимать:

  • для осевой составляющей Z – в вертикальной плоскости, проходящей через ось вала, в точке на крышке верхнего вкладыша. Допускается измерение осевой вибрации на корпусе опоры в непосредственной близости к горизонтальному разъему между крышкой и корпусом на середине длины разъема с левой стороны, если со стороны привода;

  • для горизонтально-поперечной составляющей Х – на уровне оси вала против середины длины опорного вкладыша с левой стороны;

  • для вертикальной составляющей Y – на верхней части крышки подшипника над серединой длины его вкладыша.

Точки измерения должны быть отмечены способом, обеспечивающим сохранность их месторасположения.

ТЕМА 10. Ремонт поршневых и плунжерных насосов

Ремонт поршневых и плунжерных насосов осуществляется в соответствии с требованиями "Положения о ППР" по графику, учитывающему межремонтный период и структуру ремонтного цикла насоса.

Подготовка насосов к ремонту, проведение и окончание ремонтных работ осуществляется в соответствии с действующими производственными инструкциями по технике безопасности, требованиями "Правил безопасности во взрывоопасных и взрывопожароопасных химических и нефтехимических производствах" (ПБВХП-74), "Правил безопасности при эксплуатации нефтеперерабатывающих заводов" (ПТБ НП-73), "Инструкции по организации и безопасному производству ремонтных работ на предприятиях и организациях нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности".

Документация по технике безопасности при производстве ремонтов насосов должна учитывать требования ГОСТов "Системы безопасности труда" (ССБТ) и "Типовой инструкции по организации безопасного проведения огневых работ во взрывоопасных и взрывопожароопасных объектах".

Все работы по подготовке насосов к ремонту выполняются персоналом технологических цехов (объектов), а приемку в ремонт осуществляет ремонтное предприятие (организация) или ремонтное подразделение эксплуатирующего предприятия.

Насос должен быть освобожден от перекачиваемого продукта, отсоединен от действующих трубопроводов при помощи заглушек, промыт, пропарен (обезврежен, нейтрализован). При ремонте паровых прямодействующих насосов заглушки необходимо ставить и на трубопроводы острого и мятого пара.

Ремонт насосов следует начинать после охлаждения корпуса ниже температуры 45оС.

При ремонте насосов с приводом от электродвигателя последний должен быть обесточен, а на пусковом устройстве электродвигателя должен быть вывешен плакат: "Не включать работают люди".

После окончания подготовительных работ насос сдается в ремонт по акту.

Перед началом ремонта площадка вокруг насоса должна быть очищена от посторонних предметов и пролитой жидкости.

Транспортировка на место ремонта должна осуществляться в условиях, предупреждающих повреждение деталей.

После разборки узлы и детали насосов необходимо очистить от грязи, ржавчины, остатков нефтепродуктов.


Разборка насоса

Насос может подвергаться контрольной, неполной и полной разборке.

Для контрольной разборке насоса необходимо:

  • снять с насоса арматуру;

  • снять крышки паровых, золотниковых и гидравлических сальников и удалить набивки;

  • снять крышки паровых и гидравлических цилиндров;

  • вывинтить золотниковые штоки из головок;

  • снять крышку золотниковой камеры и камеру вместе со штоками золотников;

  • снять корпуса сальников золотников и вынуть золотники; (для насоса ПДГ 125/32)

  • вывинтить штоки паровых и гидравлических поршней из муфт;

  • вынуть паровые и гидравлические поршни из цилиндров;

  • снять крышки всасывающих и нагнетательных клапанов;

  • вынуть седла вместе с клапанами из гнезд.

Для не полной разборки насоса необходимо выполнить контрольную разборку, а также:

- снять узлы рычагов со стоек и разобрать их;

- разобрать поршни и золотники;

Для полной разборки насоса необходимо отсоединить все остальные детали.

Полная разборка насоса производиться только в случае особой необходимости. Втулки золотников выпрессовываются только для замены новыми.

2.Дефектация и отбраковка

Корпус

Основные дефекты:

  • коробление привалочных поверхностей ;

  • износ посадочных мест подшипников;

  • износ и повреждение резьб;

  • трещины, обломы, пробоины;

  • отставание подошвы от фундамента.



Поршневой насосhello_html_3ffc9e34.jpg

Рис.2.1.1

Определение границ трещин, пор, раковин производится цветным или ультразвуковым методом дефектоскопии.

При обнаружении трещин, обломов, пробоин в корпусных узлах вопрос о возможности их эксплуатации и ремонта должен решаться руководством службы главного механика предприятия.

Ослабление крепления корпусных узлов и рам к фундаменту происходит вследствие ослабления фундаментных болтов, неудовлетворительно выполненной подливки фундамента или попадания масла под опорную поверхность.

Отклонение положения корпусных узлов от горизонтальной плоскости определяется при помощи брусковых уровней, устанавливаемых на специальные контрольные площадки или на базовые поверхности, указанные заводской инструкцией по монтажу насосов.

Отклонение от горизонтальной плоскости корпусных узлов в продольном и поперечном направлениях допускается при монтаже не более 0,3 мм, а при эксплуатации не более 2 мм на 1 м длины.



Вопросы к размышлению

  1. По какому документу сдается в ремонт поршневой насос?


  1. Когда производится полная разборка насоса?

  2. Как определяются границы трещин, пор и раковин?










ТЕМА11. РЕМОНТ ВЕНТИЛЯЦИОННЫХ СИСТЕМ


Изучив данный учебный элемент, слесарь по ремонту технологического оборудования должен знать:

  • с какой периодичностью проводится ремонт вентилятора;

  • состав ремонтных работ при текущем и капитальном ремонтах;

  • последовательность разборки вентилятора;

  • как проводить дефектовку, отбраковку, ремонт вентилятора;

  • как провести сборку вентилятора;

  • порядок испытания вентиляторов;

  • порядок сдачи в эксплуатацию;

  • порядок проведения обкаточных испытаний;

  • как проводится приемка в эксплуатацию.hello_html_m3424ad06.jpg


Основные термины

В теме «Ремонт вентиляционного оборудования» изложены вопросы ремонта вентиляционных систем с разборкой, дефектацией и отбраковкой основных узлов и деталей. Рассмотрены вопросы испытания вентоборудования после проведения ремонтных работ. Так же отражено, какая техническая и эксплуатационная документация должна вестись на вентиляционное оборудование.

Основные термины

Вентиляционная установка – совокупность вентиляционных устройств, снабженных вентилятором или другим специальным оборудованием для перемещения воздуха.

Вентиляционная система – комплекс вентиляционных установок и устройств, обслуживающих помещение и цех в целом.

Вентагрегат – рабочее колесо или вентилятор в соединении с электродвигателем.

Воздуховод – совокупность тонкостенных конструкций, подающих воздух в нужную точку или место.

Рабочее колесо – подвижный элемент вентилятора, создающий направленный поток воздуха или газовоздушной смеси, вращающееся от электропривода.

РЕМОНТ ВЕНТИЛЯТОРОВ

Ремонт вентиляторов производится по годовому план-графику в соответствии с требованиями нормативных периодов:

  • текущий (Т) через 8300 – 8600 часов;

  • капитальный (К) через 41500 – 43000 часов.


Структура ремонтного цикла: 4Т – К.

Текущий ремонт, как правило, проводится силами обслуживающего персонала установок (участка).

Состав ремонтных работ при текущем ремонте:

  • Состав работ при текущем ремонте

    Проверка состояния подшипников, при необходимости – замена;
  • Замена смазки подшипниковых узлов;

  • Замена состояния рабочего колеса, его крепления на валу, правка прогнутых лопаток (осевых вентиляторов);

  • Проверка осевого и радиального зазора между рабочим колесом и коллектором (для радиальных вентиляторов), осевого зазора между рабочим колесом и обечайкой корпуса ( для осевых).

  • Проверка состояния полумуфт, замена изношенных пальцев упругих элементов;

  • Проверка состояния шкивов, замена изношенных ремней;

  • Проверка дисбаланса рабочего колеса без демонтажа;

  • Центровка валов вентилятора и электродвигателя;

  • Замена, при необходимости, мягких вставок, прокладок во фланцевых соединениях присоединительных воздуховодов;

  • Проверка крепления вентиляторов к фундаменту, виброизоляторами.

Капитальный ремонт проводится силами специализированной ремонтной организации. Результаты капитального ремонта заносятся в «Журнал эксплуатации вентустановки» мастером подразделения, проводящего ремонт.

Состав ремонтных работ при капитальном ремонте.

  • Состав работ текущего ремонта;

  • Состав работ при капитальном ремонте

    Ремонт или замена рабочего колеса; балансировка ротора;
  • Замена подшипников качения;

  • Восстановление шеек вала или замена вала;

  • Восстановление шпоночных пазов;

  • Восстановление состояния корпусов подшипников, при необходимости, расточка и загильзовка посадочных мест;

  • Ремонт уплотнений вала;

  • Ремонт корпуса вентилятора;

  • Ремонт виброоснования;

  • Ремонт станины и фундамента;

  • Окраска вентилятора;

  • Проверка эффективности работы.



Разборка вентилятора

Разборка вентилятора производится в следующем порядке:

  • Отсоединение от воздуховодов;

  • Разборка на узлы и детали;

  • Очистка от грязи, отложений, продуктов коррозии, отслоенной краски;

  • Демонтаж рабочего колеса;

  • Демонтаж полумуфт, ремней, шкивов;

  • Разборка подшипниковых узлов, демонтаж вала;

  • Транспортировка к месту ремонта.


Вопросы к размышлению:

  1. Кем проводится текущий ремонт вентилятора?

  2. Кто выполняет капитальный ремонт вентилятора?

Дефектовка, отбраковка, ремонт

Рабочее колесо

Рабочее колесо

Рабочее колесо вентилятора осуществляет передачу энергии от привода к газовоздушной смеси, перемещаемой вентилятором.

У большинства вентиляторов рабочее колесо состоит из ступицы, переднего и заднего дисков, между которыми с одинаковым шагом расположены лопатки.

Задний диск колес плоский, передний – плоский или конический.

Лопатки колёс листовые криволинейные или плоские, загнуты вперёд или назад по направлению вращения колеса, прикреплены к дискам при помощи сварки или заклёпок, шипов.

У некоторых колёс к переднему диску приварено усилительное кольцо.

Рабочее колесо центробежного вентилятора показано на рис. 3.1, осевого - на рис.3.2.

Рабочее колесо центробежного вентилятора

hello_html_6b0445a3.jpg

Рис.3.1

1- диск; 2- ступица; 3- лопатка; 4- конус; 5- заклепка

При проведении ревизии рабочих колёс вентиляторов необходимо:

  • осмотреть лопатки и диски, швы приварки лопаток к дискам, заднего диска – к ступице, усиленного кольца (если имеется оно) – к переднему диску на предмет коррозионного, эрозионного и абразивного износа, наличия трещин в сварных швах;

  • проверить, нет ли вмятин и повреждений на концах лопаток (особенно у осевых вентиляторов);

  • проверить (простукать) заклепочные и шиповые соединения мест крепления лопаток к дискам, лопаток – к ступице (втулке),заднего диска – к ступице;

  • проверить состояние посадочной поверхности ступицы (втулок), размеры шпоночного паза;

  • определить наличие дисбаланса у колеса.

При предельном износе лопаток: образовании рваных кромок и трещин, утонении основного металла, более чем на 30% номинальной толщины, колесо подлежит замене. При этом недопустима установка рабочего колеса несоответствующего типоразмера.

Отдельные дефектные лопатки (особенно у однодисковых и бездисковых колёс) могут быть заменены. При этом должна меняться и лопатка диаметрально расположенная, независимо от её технического состояния.

Новые лопатки должны изготавливаться по рабочим чертежам, и их масса не должна отличаться от массы, указанной в чертеже, более чем на 1%.

Неперпендикулярность лопаток к заднему диску допускается не более 1мм на 100мм высоты лопатки;

  • прихватывают лопатки к переднему диску аналогичным образом;

  • приваривают лопатки к дискам. Во избежание коробления дисков, приварки производят через кратное количество лопаток в обратноступенчатом порядке при длине шва около 100мм (например, через 8 лопаток – при количестве ло паток 24-32 шт.).

Дефектные сварные швы (особенно в местах приварки лопаток к заднему диску) необходимо удалить, зачистить и проварить до требуемого профиля. По окончании сварочных работ сварные швы и прилегающая к ним поверхность металла должны быть очищены от наплывов, брызг металла, окалины.

Контроль качества сварных швов производится внешним осмотром или дефектоскопией.

Трещины, непровары (несплавления), свищи, поры, шлаковые включения, подрезы, наплывы, прожоги, незаплавленные кратеры не допускаются.


Рабочее колесо осевого вентилятора

hello_html_4e2ef125.jpg

Рис.3.2

1- диск; 2- ступица; 3- лопатка; 4- заклепка


Ослабленные заклёпки, а также заклёпки с изношенной головкой, необходимо срубить или высверлить, после чего поставить новые.

Появившиеся на дисках в местах постановки заклёпок трещины должны быть заварены с соответствующей разделкой кромок и рассверловкой концов трещин.

Если передний или задний диск колеса, усилительное кольцо имеют вмятины или дефектные места, они должны быть исправлены. Отклонение дисков или кольца от плоскостности допускается не более 3 мм.

При замене дисков, усилительного кольца допускается сваривать их из двух-трёх частей одинаковой толщины листового проката.

Сварные соединения должны быть равнопрочными основному металлу. Сварной шов зачищен заподлицо с листом. Не допускаются трещины, наплывы, подрезы и непровар шва.

Углы установки лопаток рабочих колёс должны соответствовать величине, заданной по аэродинамической схеме на данный тип вентилятора.

Допускается отклонение углов установки лопаток не должны превышать:

  • для радиальных вентиляторов

+ 3о – для углов входа;

+ 2о – для углов выхода;

  • для осевых вентиляторов - +30.

В отдельных случаях ( при предельном износе лопаток) может быть произведено перелопачивание рабочего колеса.

Замена лопаток производится в соответствии с указаниями, приведенными ниже:

  • комплект лопаток, предназначенный для перелопачивания рабочего колеса, должен быть рассортирован на четыре группы по их массе так, чтобы разность в массе между двумя лопатками одной группы не превышала 0,3%;

  • для сохранения целостности крыльчатки при срезе старых лопаток временно сохраняют каждую четвёртую; места старой приварки лопаток к дискам зачищают, а образовавшиеся «зарезы» заваривают и зашлифовывают;

  • новые лопатки устанавливают на дисках со вмещением относительно срезанных на 1/5 –1/4 шага лопаток. При креплении лопаток заклёпками новые лопатки устанавливают на месте старых;

  • новые лопатки распределяют на заднем диске по схеме (рис. 3.3), чередуя тяжёлые лопатки с лёгкими.Лопатки одной группы, близкие по массе, располагают на противоположных концах одного диаметра;

  • устанавливают каждую лопатку на диске по кондуктору (рис. 3.4.) и прихватывают в трёх местах ручной электродуговой сваркой. Прихватку следует начинать от середины лопатки, длина каждой прихватки 25-30 мм.


Схема расположения лопаток на рабочем колесе

hello_html_m5305a780.jpg

Рис. 3.3

а- расположение групп лопаток; б – расположение лопаток в каждой группе; 1 – тяжелые лопатки; 2 – легкие лопатки


Передние кромки лопаток должны быть параллельны оси вращения колеса.

Ступица (втулка) рабочего колеса не должна иметь трещин.

Посадочная поверхность ступицы должна удовлетворять требованиям табл. 3.1. Шероховатость посадочной поверхности Ra ГОСТ 2789-73.


Допускаемые отклонения посадочной поверхности ступицы.

Таблица 3.1.

Диаметр

отверстия, мм.

Поле допуска на диаметр, мм,

По ГОСТ 25347-82


Отклонение от круглости и отклонение профиля продольного сечения, мм,

Н7 (под вал эл. двигателя)

Н8 (под вал

вентилятора)

нормальное

допустимое



Св.18 до 30

Св.30 до 50

Св.50 до 80

0,021

0,025

0,030

0,033

0,039

0,046

В пределах

½ допуска

на диаметр

В пределах

Допуска

На диаметр


Ремонт шпоночного паза ступицы будет рассмотрен далее в разделе «Ремонт шпоночных соединений».

Отремонтированные рабочие колеса подвергаются балансировке. Допустимый дисбаланс указан на рис. 3.5.


Схема установки лопаток по кондуктору

hello_html_3b988761.jpg

Рис. 3.4

1- лопатка; 2- диск основной; 3- кондуктор


3.3.2 Корпус

Корпус

Корпус радиальных вентиляторов имеет спиральную форму (рис. 3.6).Обечайка корпуса очерчена дугами окружностей по правилу так называемого конструктивного квадрата. Причём сторона этого квадрата в 4 раза меньше раскрытия А спирального корпуса. Вблизи рабочего колеса обечайка заканчивается языком (2). Боковые стенки (3,4) корпуса со спиральной обечайкой собраны на фланце или при помощи сварки.

К передней стенке корпуса с помощью болтов прикреплены входной фланец (6) и коллектор (5) конической формы, к спиральной обечайке и стенкам приварены (или прикреплены с помощью болтов) уголки рамки выходного патрубка (7) прямоугольной формы.

Корпус вентиляторов номеров от 2 до 12,5 поворотный, допускающий их установку в конкретные положения, принятые в соответствии с ГОСТ 5976-90.

Спиральный корпус

hello_html_3ba14aed.jpg

Рис. 3.5

1- обечайка; 2- язык; 3- передняя стенка; 4- задняя стенка; 5- коллектор; 6- входной фланец; 7- выходной фланец



Корпус вентиляторов номеров от 10 и выше чаще всего разъёмный, остальных – неразъёмный. Корпус осевых вентиляторов имеет форму цилиндра с отбортованными с обеих сторон фланцами для соединения с воздуховодами.

Вентилятор с воздуховодами

hello_html_m46fd6467.jpg

Рис. 3.6



Для установки на фундамент к корпусу прикреплена станина, выполненная из листового и сортового стального проката.

При ревизии корпуса радиальных вентиляторов особое внимание уделяется осмотру спиральной обечайки, языка и коллектора, у осевых вентиляторов – цилиндрической обечайки со стороны входа, которые подвержены наибольшему износу.

Замене подлежат прокорродированные и изношенные участки корпуса при утонении металла более чем на 50%.

Допускаемое смещение кромок для листов толщиной до 4 мм – 0,5 мм, при толщине более 4 мм – 10% от толщины.

Уступы на корпусе в проточной части не допускаются.

Разность между диаметром отверстия в боковой стенке спирального корпуса и диаметром вала (ступицы) у радиальных вентиляторов низкого и среднего давления должна быть в пределах величин, указанных ниже:


вентилятора:

от 2 до 6,3 - не более 4 мм;

от 6,3 до 12,5 - не более 8 мм;

от 12,5 и выше - не более 12 мм.


Вопросы к размышлению:

  1. Какую форму имеет корпус радиального вентилятора?

  2. Какие участки корпуса подлежат замене?


ТЕМА 12. ПОДГОТОВКА ЦЕНТРОБЕЖНЫХ НАСОСОВ К РЕМОНТУ

  • Насос должен быть отглушен от трубопроводов, освобожден от перекачиваемого продукта, промыт, пропарен.

  • Электродвигатель должен быть обесточен и вывешена предупредительная табличка(рис.2).


Предупредительная табличка на пускателе насоса


Рис.2.


  • Детали и узлы насосов перед дефектацией должны быть тщательно очищены от грязи, остатков продукта и промыты.

1.2. Сдача в ремонт насоса

Сдача в ремонт насоса организацией, эксплуатирующей агрегат, и приемка в ремонт насоса специализированной ремонтной организацией производится по приемо-сдаточному акту.

Подготовка и сдача в ремонт центробежного насоса

Ремонт центробежного насоса производится в соответствие с «Положением о ППР…». В зависимости от количества наработанных часов и условий эксплуатации межремонтный пробег оборудования бывает разный (УО 38.12.018-94).



Общий вид центробежного насосаhello_html_m25c90d1f.jpg



















Рис.1.

Существует три вида ремонта центробежных насосов:



Текущий проводится силами персонала, обслуживающего насос и включает в себя следующие работы:

  • Проверка и регулировка осевого разбега ротора;

  • Проверка состояния и зазора в подшипниках скольжения, проверка состояния подшипников качения;

  • Проверка уплотняющей способности торцового уплотнения, при необходимости ремонт или замена;

  • Осмотр и при необходимости ремонт или замена защитных гильз вала;

  • Перенабивка сальников;

  • Проверка состояния нажимных сальниковых втулок;

  • Осмотр соединительной муфты, замена смазки;

  • Проверка системы охлаждения и смазки, трубопроводов и штуцеров на насосе. Замена масла;

  • Проверка крепления насоса и электродвигателя к раме , а рамы к фундаменту;

  • Проверка центровки с электродвигателем.

Средний – проводится, как правило силами специализированного ремонтного персонала. В состав среднего ремонта входит:

  • Состав работ текущего ремонта;

  • Проверка состояния рабочих колес, проверка на трещины цветной дефектоскопией, при необходимости их замена;

  • Ремонт или замена уплотнительных колец рабочих колес и корпуса;

  • Проверка состояния баббитовой заливки подшипников скольжения, регулировка зазоров, проверка состояния подшипников качения;

  • Проверка роторов на биение, статическая и при необходимости динамическая балансировка;

  • Разборка, проверка и при необходимости замена соединительной муфты;

  • Очистка и промывка масляных емкостей подшипников;

  • Шлифовка разгрузочного диска и его шайб;

  • Осмотр и восстановление резьбовых соединений насоса, шеек, шпоночных канавок и резьб вала, при необходимости его замена. Проверка вала на отсутствие трещин цветной и ультразвуковой дефектоскопией , а остальных деталей визуально;

  • Осмотр и при необходимости замена нажимных втулок сальниковых уплотнений, маслоотбойных и маслосъемных колец, грундбукс , фонарных колец;

  • Осмотр маслонасоса с заменой изношенных деталей, чистка масляного холодильника;

  • Центровка вала насоса и электродвигателя;

  • Проверка приемного клапана для насосов, работающих без подпора;

  • Обкатка и опробование насоса в работе.

Капитальный ремонт- проводится специализированными ремонтными подразделениями и включает в себя следующие работы:

  • Состав работ среднего ремонта;

  • Расточка и загильзовка посадочных мест корпуса насоса под подшипники, диафрагму, уплотнительные кольца, грундбуксы, уплотнение вала;

  • Нарезание ремонтных резьб. Восстановление прокорродированных мест и привалочных поверхностей;

  • Проверка горизонтальности корпуса насоса;

  • Ремонт фундамента;

  • Обкатка и испытание насоса.


Вопросы к размышлению:

  1. Кем проводится текущий ремонт центробежного насоса?

  2. Кем проводится средний и капитальный ремонт центробежного насоса?



1.3. Разборка центробежного насоса типа НК

  • Отсоединить вспомогательные трубопроводы;

  • Снять защитное ограждение (рис.3);

Защитное ограждение насоса

hello_html_c6ca893.jpg

Рис.3.


  • Отсоединить и снять соединительную муфту (рис.4);


Снятие соединительной муфтыhello_html_m237d40fa.jpg


Рис.4.

  • Демонтировать сальниковое или торцовое уплотнение ;

  • Отвернуть гайки крепления крышки насоса к корпусу насоса, извлечь крышку насоса в сборе с корпусом подшипников и ротором;

  • Отвернуть гайку и снять рабочее колесо(рис.5). Отсоединить корпус подшипника от крышки насоса ;

Рабочее колесо насоса


Рис.5


  • Снять с вала защитную гильзу и крышки подшипников;

  • Снять подшипники c вала съемником .

При разборке и сборке насоса категорически запрещается наносить удары молотком и другими металлическими предметами по деталям насоса.


Вопросы к размышлению:

  1. По какому документу проводится сдача в ремонт центробежного насоса?

  2. Разрешается ли при разборке-сборке применять ударные инструменты?


1.4. Дефектация деталей центробежного насоса

При дефектации корпуса насоса и корпусных деталей выполняются следующие работы:

  • Проверка на трещины и замер толщины стенок методом УЗД;

  • Восстановление посадочных мест и устранение дефектов опорных поверхностей А и В корпусов подшипников (рис.6);

  • при капитальном ремонте – проверка горизонтальности корпуса уровнем.

Корпус подшипника качения: А,В- опорные поверхности

hello_html_17a1ea35.png

Рис.6



Уровень устанавливается:

  • у горячих насосов - на привалочную поверхность фланца одного из патрубков;

  • у холодных насосов - на плоскость горизонтального разъема корпуса.

Отклонения от горизонтальности не должен превышать 0,1 мм на 1000 мм длины.Отклонение от горизонтальности устраняют прокладками под опорные поверхности рамы с последующей подливкой бетоном.

Дефектацию внутренних резьбовых соединений корпусных деталей производят калибрами, а восстановление геометрии резьбы- метчиками. Допускается нарезать новую резьбу ближайшего размера взамен поврежденной.

При разборке корпуса насоса проверяют зазоры между уплотняющими кольцами рабочих колец и корпусов. Радиальный зазор между уплотнительными кольцами рабочих колей и корпуса при перекачке холодных продуктов должен быть равен:

Для Д 100 мм =0,25 мм;

Для Д> 100 мм =0,25+(Д-100)*0,001 мм;

При перекачке горячих продуктов (t>2000С)

Для Д 100 мм =0,3 мм;

Для Д 100 мм =0,3+(Д-100)*0,001 мм;

,где Д – диаметр уплотнительного кольца.



Максимально допустимая величина зазора не должна превышать удвоенной величины номинального зазора.

Уплотнительные кольца корпуса, межступенчатые уплотнения, вкладыши средних и промежуточных опор в насосах с горизонтальным разъемом устанавливают по посадкам скольжения или по ходовым посадкам, а в корпусах с торцовым разъемом – по плотным посадкам.

При дефектации уплотняющие детали корпусов с трещинами, сколами и размерами не обеспечивающими заданных посадок выбраковываются.

Гидравлические испытания корпусов насосов производят водой в следующих случаях:

  • при толщине стенки близкой к предельно-допустимой;

  • при ремонте с применением сварки.

Давление гидравлического испытания на прочность и плотность принимают равным:

Ри=1,5Ру,

где Ру- условное давление в корпусе насоса.

Время испытания должно быть не менее 30 минут.

Полости охлаждения испытывают на прочность и плотность давлением Ри=5 кгс/см2.

Испытания на герметичность уплотнительных соединений производят под давлением не более:

  • 1,0 МПа (10 кгс/см2 )– для насосов с сальниковыми уплотнениями;

  • 2,5 МПа (25 кгс/см2 )– для насосов с торцовыми уплотнениями.


Вопросы к размышлению:

  1. Как проверяется на наличие трещин корпус центробежного насоса?

  2. Чем проверяется горизонтальность корпуса насоса?



Вал и защитная гильза.

Дефектацию валов проводят при среднем и капитальном ремонтах. Наиболее характерными дефектами валов являются: искривление, износ шеек, резьбы и шпоночных пазов, коррозионный и эрозионный износ.

Валы, имеющие трещины к эксплуатации не допускаются и ремонту не подлежат.

Биение валов допускается не выше предусмотренных чертежами, а при отсутствии этих данных – не выше величин, приведенных в таблице 1.

ТАБЛИЦА 1

Величины допустимых биений валов центробежных насосов


N

п/п

Места замера биений

Величина биений,

Мм

1

Шейки вала под подшипники

0,02-0,025

2

Шейки вала под промежуточный подшипник

0,03

3

Опорные торцы вала

0,025

4

Посадочные места:

под защитные гильзы;

под полумуфту;

под рабочие колёса;

под ступицу разгрузочного диска;

под маслоотбойные кольца.


0,02

0,02

0,02-0,04

0,2-0,025

0,05



Биение, превышающее допустимые величины, устраняют одним из способов: механической правкой без нагрева, механической правкой с местным нагревом, термической правкой.

Правку валов диаметром до 50 мм производят механическим способом без нагрева под прессом на призмах или в центрах токарного станка с применением силовых приспособлений или на специальных стендах.

Правку валов диаметром более 50 мм производят механическим способом с местным нагревом в приспособлении (рис 7).


Приспособление для механической правки валов с местным нагревом

hello_html_70991a37.png

Рис.7.

1-основание;2-стойка;3-упор призматический с

латунной прокладкой;4-вал;5-индикатор;

6-пижимная тяга;7-домкрат.


Вал нагревают горелками до температуры 550 С (начало свечения металла ) по окружности в месте максимального изгиба.

Нагретый вал домкратом 7 и хомутом с тягами 6 изгибают в сторону , противоположную искривлению ,и выдерживают в течении 2-3 часов.

Места правки вала для его термической стабилизации нагревают ещё раз на 70 С выше максимальной температуры правки (цвет металла тёмно-красный) , а затем медленно охлаждают в сухом песке.

При восстановлении изношенных мест и дефектных участков в зависимости от износа посадочных мест валов (рис.8) допускается применять следующие методы восстановления:

  • износ посадочных поверхностей до 0,3 мм – хромирование;

  • износ посадочных поверхностей до 0,8 мм – осталивание ( железнение) с последующим шлифованием.


Дефектный участок вала


Рис.8


Допускается уменьшение диаметров шеек валов на 2% от величины номинального размера с изготовлением ремонтных сопрягаемых деталей. Указанные на чертежах посадки должны быть соблюдены.

При износе шпоночного паза (рис.9) допускается увеличение ширины не более чем на 10% с изготовлением нестандартной шпонки.

Шпоночный паз вала


hello_html_m40955eff.jpg













Рис.9


При невозможности восстановить шпоночный паз на старом месте допускается изготовление нового паза, смещенного под углом не менее 900 по отношению к старому, с сохранением размеров и допусков по чертежу.

Дефекты галтелей могут явиться причиной поломки вала, поэтому качество галтелей должно быть тщательно проверено. Задиры на галтелях вала устраняют опиловкой или проточкой с последующим шлифованием. Радиусы закругления галтелей должны соответствовать величинам, приведенным в таблице 2.



Размеры радиусов галтелей в зависимости от диаметра вала

ТАБЛИЦА 2

N

п/п

Диаметр вала, мм

Радиус галтелей , мм

1

30-50

2

2

50-70

2,5

3

70-100

3

4

100-150

4


Резьбу на валу в случае забоин восстанавливают леркой или резцом, зачищают напильником или надфилем.

При повреждении центровых отверстий их восстанавливают сверлением зенкерованием . Размеры центровых отверстий по ГОСТ 14034 даны в таблице 3. (рис. 10).

Центровка отверстия вала


hello_html_a64f85c.png


Рис.10.


Размеры (мм) центровых отверстий с углом конуса 60.

ТАБЛИЦА 3

Д

d

d2

L (не менее)

L2

30

4

12,50

5,0

5,06

40

(5)

16,00

6,3

6,41

60

6,3

18,00

8,0

7,36

80

(8)

22,40

10,1

9,35

100

10

28,00

12,8

11,66

120

12

33,0

14,6

13,80

160

16

42,50

19,2

18,00


Посадочные места вала под рабочие колеса должны быть не ниже 2-го класса точности. Рабочие колеса, в зависимости от конструктивных особенностей насоса, имеют плотную или напряженную посадку на вал.

Защитная гильза служит для защиты вала от износа в местах работы сальниковых уплотнений.

Не допускается конусность гильз более 0,1 мм, волнистость и овальность более 0,04 мм.

Биение торцов гильз относительно внутреннего и наружного диаметров и биение рабочих поверхностей относительно посадочных мест внутреннего диаметра гильзы не должны быть более 0,03 мм.

Максимальная разность между диаметром шейки вала и внутренним диаметром защитной гильзы не должно быть более 0,04мм.

Шероховатость поверхностей гильзы должна соответствовать рабочим чертежам и быть не ниже Rа=1,25 мкм для посадочного места под вал и торцовых поверхностей.

При незначительном износе гильзу шлифуют до выведения рисок. Твердость поверхности после шлифовки должна соответствовать указаниям чертежа. Уменьшение наружного диаметра не должно превышать 2 мм.


Рабочее колесо и уплотняющее кольцо

Рабочие колеса не должны иметь трещин любого размера и расположения.

Посадочные места и торцовые поверхности рабочих колес не должны иметь забоин, заусенцев и т.п.

Рабочие колеса не должны иметь износа лопаток и дисков от коррозии и эрозии более 25% от их номинальной толщины. Изгиб лопаток не допускается.

При местной коррозии стальных рабочих колец дефектные места зачищают до полного вывода раковин и наплавляют с последующей обработкой и балансировкой.

Трещины стальных рабочих колес устраняют заваркой.

Перед заваркой определяют границы трещины и на концах ее просверливают отверстия диаметром 3-4 мм. Дефектное место вырубают или зачищают до появления неповрежденного металла и заваривают с последующей обработкой.

При износе шпоночного паза на ступице рабочего колеса допускают его ремонт.

Посадочные места рабочих колец под уплотнительные кольца должны соответствовать 2-3-ему классам точности и иметь плотную или легкопрессовую посадку, в зависимости от конструктивных особенностей насоса.

Шероховатость поверхностей посадочных мест должна соответствовать рабочим чертежам и быть не ниже Rа=2,5мкм.(6).


Вопросы к размышлению:

  1. Какие дефекты не допускают дальнейшую эксплуатацию валов?

  2. Какими методами проводится правка валов?


Балансировка рабочих колес

Балансировка вращающихся масс является одним из основных средств уменьшения вибраций и увеличения надежности и долговечности работы насосов.

Основными причинами вызывающими вибрацию насосов, являются неуравновешенность ротора и гидравлическая неуравновешенность рабочего колеса.

Неуравновешенность ротора может быть вызвана:

  • неточностью обработки отдельных деталей роторов;

  • неточностью сборки ротора;

  • неоднородностью металла (наличием раковин и других дефектов);

  • неравномерным коррозионным и эрозионным износом различных деталей ротора в процессе эксплуатации;

  • загрязнением деталей ротора продуктами перекачиваемой среды.

Балансировка является обязательной операцией, завершающей ремонт ротора.

Если на выходе жидкости из лопаток площадь окон межу лопатками и дисками различны, возникает гидравлическая неуравновешенность рабочего колеса, приводящая к вибрации.

При неуравновешенности ротора и гидравлической неуравновешенности рабочего колеса, наружная обойма (подшипника качения) изнашивается равномерно, а внутренняя только в одном месте, при неуравновешенности ротора - со стороны неуравновешенной массы, а при гидравлической неуравновешенности рабочего колеса - со стороны, противоположной окну в рабочем колесе, имеющем наибольшую площадь сечения.

При отношении осевого размера L колеса (рис.11) или расстояния между подшипниками ротора к диаметру колеса Д

L/Д= 0,5 допускается статическая балансировка ротора в одной плоскости коррекции (стенд для статической балансировки рис.12).









Балансирование рабочего колеса

hello_html_m682a43d8.png

Рис.11.

Параллельный балансировочный стенд

hello_html_58f9ef35.png

Рис.12.

1-плита;2-стойка;3-направляющая (нож);4-ротор.


При L/Д 0,5 колесо или ротор необходимо балансировать динамически. Схема балансировки станка представлена на рис.13.



Схема балансировочного станка с горизонтальной осью качения

hello_html_m30ce9b35.png

Рис.13.

1-станина;2-рама;3-датчик;4-пружина;5-ротор;6-индикатор; 7-шарнир;8-электродвигатель.


Балансировка рабочих колес может производиться как отдельно, так и в сборке с валом ( балансировка ротора в сборе).

При балансировке роторов динамическая неуравновешенность ротора в пересчете на 1 кг веса ротора не должна превышать:

а) при весе ротора до 100 кг - 4 г.мм.;

б) при весе ротора болев 100 кг- - 2,5 г .мм.

Для роторов, подлежащих разборке после балансировке, остаточная неуравновешенность не должна превышать 0,5 допустимой.


Вопросы к размышлению:

  1. Основные причины появления неуравновешенности роторов?


ТЕМА 13. РЕМОНТ ТЕПЛООБМЕННОГО ОБОРУДОВАНИЯ

Основы ремонта теплообменного оборудования (согласно УО 38.011.85-83)

Общие положения проведения ремонтных работ

Ремонт теплообменников должен осуществляться ремонтными подразделениями предприятия или подрядными ремонтными организациями, располагающими специальными техническими средствами и работниками (ИТР и рабочие), обеспечивающими качественное выполнение работ в соответствии с требованиями “Правил Госгортехнадзора России”, стандартов и УО 38.011.85-83.

Руководство работами при ремонте должно осуществляться инженерно-техническими работниками, имеющими соответствующую квалификацию, техническую подготовку и аттестованными согласно “Типовому положению о порядке проверки знаний правил, норм и инструкций по технике безопасности руководящими и инженерно-техническими работниками”.

К сварочным работам при ремонте теплообменных аппаратов допускаются сварщики, аттестованные в соответствии с “Правилами аттестации сварщиков”, утвержденными Госгортехнадзором России, и имеющими удостоверение установленного образца на право производства сварочных работ, выданное квалификационной комиссией. При этом сварщик может быть допущен к тем видам работ, которые указаны в удостоверении.


Вопросы к размышлению:

  1. Кто имеет право руководить работами по ремонту теплообменной аппаратуры?


Основные материалы

Материалы, применяемые при ремонте аппаратов, должны иметь сертификат. При отсутствии сертификатов материал должен быть подвергнут химическому анализу и механическим испытаниям в соответствии с требованиями стандартов.

Для ремонта основных деталей и узлов аппаратов должен применяться материал, указанный в паспорте на аппарат. При отсутствии данных по материалам в паспорте выбор материалов производится по таблицам ГОСТ14246-79 и ГОСТ 15121-79. Примерные выписки из этих стандартов приведены в таблице.

Исполнение теплообменников с плавающей головкой в зависимости от применяемых материалов

(выписка из ГОСТ 14246-79)

Исполнение

Материал, применяемый для изготовления сборочных единиц

теплообменника

Кожух

Распред. камера

Трубы

Трубная решетка

М 1

Вст3сп5 ГОСТ14637-79; 16ГС ГОСТ 1520-72; Труба Ст.20 ГОСТ8731-74

Сталь 10,20

ГОСТ 8733-74

16ГС ГОСТ5520-79

М 12

Вст3сп5 ГОСТ14637-79; 16ГС ГОСТ 1520-72; Труба Ст.20 ГОСТ8731-74

08Х22Н6Т

ГОСТ 9941-72

16ГС ГОСТ5520-79

Исполнение теплообменников с U-образными трубками в зависимости от применяемых материалов

(выписка из ГОСТ 14246-79)

М 2

Вст3сп5 ГОСТ14637-79; 16ГС ГОСТ 1520-72; Труба Ст.20 ГОСТ8731-74

Амг2

ГОСТ 18475-73

Амг5

ГОСТ4784-74


Допускается ремонтировать и изготавливать узлы из материалов других марок, по механическим свойствам и коррозионной стойкости не уступающим материалам, указанным в ГОСТах. Для легированных сталей, независимо от наличия сертификата и клейм, необходимо проводить стилоскопирование с целью определения соответствия марки стали.

Теплообменные трубы стальные и из цветных металлов и сплавов должны соответствовать техническим требованиям ОСТ 26-291-94 (раздел 2. приложения 3, 8, 19, 23).

Материалы (листовая сталь, поковки и т.д.), предназначенные для изготовления трубных решеток, должны соответствовать техническим требованиям ОСТ 26-291-94 (раздел 2. приложения 1, 4, 7, 17, 20).


Вопросы к размышлению:

  1. Какие материалы допускается применять при ремонте теплообменной аппаратуры?


Крепежные детали

Крепежные детали (шпильки, гайки) проверяются внешним осмотром и замерами. Крепежные детали отбраковываются в случае:

  • наличия трещин, срывов, коррозионного износа резьбы;

  • изгиба шпилек более 0,5 мм на 100 мм длины, наличия остаточных деформаций;

  • износа боковых граней головок болтов и гаек более:

0,5 мм при размере под ключ от 17 до 30 мм;

1,0 мм при размере под ключ от 30 до 46 мм;

1,5 мм при размере под ключ от 46 до 80 мм;

  • коррозионного или эрозионного износа гладкой части тела, превышающего 3 % от номинального размера.

При необходимости отклонение наружного диаметра резьбы (для шпилек) и внутреннего (для гаек) проверяется замерами (штангенциркуль, нутромер). Величина отклонений от номинального диаметра должна находиться в пределах значений, указанных в таблице:


Допускаемые отклонения диаметров метрических резьб шпилек и гаек

Шаг резьбы

1

1,25

1,50

1,75

2,0

2,50

3,0

3,50

4,0

4,50

5,0

5,50

6,0

Величина

допускае-

наружногодиа-метра шпильки

0,25

0,30

0,35

0,40

0,40

0,50

0,50

0,55

0,60

0,65

0,70

0,75

0,80

мого откло

нения

внутреннего диа

метра гайки

0,20

0,20

0,25

0,30

0,30

0,35

0,40

0,45

0,50

0,55

0,60

0,65

0,70


При изготовлении новых крепежных изделий выбор материалов в зависимости от условий эксплуатации производить по ОСТ 26-2043-77.

Материалы крепежных деталей должны выбираться с коэффициентом линейного расширения, близким по значению коэффициенту линейного расширения материала фланцев.

При выборе материала для изготовления крепежных изделий необходимо, чтобы твердость шпилек после изготовления была больше твердости гаек (по ОСТ 26-2043-77). Гайки и шпильки предпочтительнее изготавливать из сталей разных марок.

Углеродистые стали для изготовления шпилек следует применять в нормализованном состоянии.

Исполнение, размеры, шаг резьбы, предельные отклонения и шероховатость поверхности шпилек и гаек должны соответствовать ОСТ26-2040-77 ГОСТ 22042-76, ГОСТ 5915-70, ГОСТ 10605-72.


Вопросы к размышлению:

  1. В каких случаях отбраковывают крепежные детали?


Прокладки

При разборке теплообменников прокладки подвергаются осмотру и дефектации. Прокладки из неметаллических материалов (паронит, резина), а также асбометаллические независимо от их состояния заменяются новыми. Прокладки металлические овального или восьмиугольного сечения выбраковываются при наличии трещин, вмятин, раковин и мест, пораженных коррозией. Прокладки спиральнонавитые заменяются при:

  • нарушении целостности металлической ленты (вырывы, заусенцы);

  • смятии и потере упругих свойств;

  • поражении коррозией ограничительных колец;

  • нарушении плоскостности торцевых поверхностей;

  • видимых дефектах материала наполнителя.

Выбор прокладок и прокладочных материалов для уплотнения соединений производится согласно указаниям проекта или в зависимости от рабочей среды и параметров


Применение материалов прокладок в зависимости от параметров среды и типов уплотнительной

поверхности фланцев

Материал и конструкция

ГОСТ,

ТУ

Предельная

температура, 0С

Предел раб. давления(МПа) при уп-лотнительной поверхности фланцев

Среда

прокладки

нормаль

от

до

тип 1

тип 2-3

тип 4-5

тип 7


Паронит об-

ГОСТ

- 35

+90

1,0

---

----

---

Воздух

щего назначе-

481-80

---

+250

2,5

6,4

---

---

Вода

ния (ПОН)


---

+450

2,5

6,4

---

---

Вод.пар, сухие и

нейтральные газы



---

+200

2,5

6,4

Вакуум

50-99%

---

Тяжелые нефте-

продукты



---

+150

2,5

---

---

---

Легкие нефтепро-

Дукты



---

+150

1,6

---

---

---

Спирты



- 40

+150

1,6

---

---

---

Аммиак жидкий и

газообразный


Паронит мас-


ГОСТ

---

+200

2,5

---

Вакуум

50-99%

---

Легкие нефтепро-

Дукты

лобензостой-

кий (ПМБ)

481-80

---

+300

2,5

---

Вакуум

50-99%

---

Тяжелые нефте-

продукты



- 40

+60

1,6

---

Вакуум

50-99%

---

Сжиженные и га-

зообр. углеводоро

ды С15



---

+150

2,5

5,0

---

---

Кислород и азот

газообразный



- 182

---

0,25

---

---

---

Кислород и азот

Жидкий

Паронит, ар-

ГОСТ

---

+490

2,5

6,4

---

---

Коксовый газ

мированный

481-80

---

+250

2,5

10,0

---

---

Вода

сеткой (ПА)


---

+450

2,5

10,0

---

---

Пар водяной



---

+250

2,5

7,5

---

---

Воздух, нейтраль-

ные и ин. газы



---

+400

2,5

7,5

Вакуум

50-99%

---

Тяжелые нефте-

продукты



---

+200

2,5

7,5

Вакуум

50-99%

---

Легкие нефтепро-

Дукты

Паронит

ГОСТ

---

+180

2,5

2,5

---

---

Щелочи 30-40%

электролизер-

481-80

- 15

+150

1,6

2,5

2,5

---

Аммиак ж. и г/обр

ный (ПЭ)


---

+100

1,0

2,5

2,5

---

Азотная к-та 10%



---

+200

---

0,6

0,6

---

Нейтральн. газы

Картон

ГОСТ

- 15

+450

1,6

---

---

---

Углеводороды

асбестовый

2850-80







жидкие и г/обр,









в т.ч. мазут, масла









Смолы

Алюминий

ГОСТ

- 196

+250

1,6

4,0

Вакуум

---

Углеводороды

отожженый

13722-68





50-99%


жидкие и г/обр,

АМЦ








в т.ч. мазут, масла









Смолы

Алюминий

ГОСТ

---

+425

1,6

4,0

Вакуум

---

Углеводороды

АЗ

11069-74





50-99%


жидкие и г/обр,









в т.ч. мазут, масла









Смолы

Медь М2

ГОСТ

- 196

+250

2,5

10,0

Вакуум

---

Вода перегретая,


495-77





50-99%


вод. пар, ж. и газо











обр. н/продукты

Гофрирован-

ОСТ

- 70

+315

2,5

6,4

---

---

Фенол, ацетон,

ные асбомед-

26-844-73







бензол, толуол,

ные








влажный вод.пар

Гофрирован-

ОСТ

- 70

+425

2,5

6,4

---

---

Тяжелые и легкие

ные асбоалю-

26-844-73







н/продукты, угле-

миниевые








водородные газы,









сух.вод.пар, СО2,









доменные и дымо-









вые газы

СНП

ТУ 38-

---

+450

2,5

10,0

---

---

Пар, вода и др.

12Х18Н10Т+

-114283-







неагрессивные

паронит ТП-1

-81







среды

СНП

ТУ 38-

---

+250

1,6

1,6

---

---

Кислоты, щелочи,

12Х18Н10Т+

-114283-







окислители и др.

паронит КП-2

-81







агрессивные среды

СНП

ТУ 38-

---

+600

2,5

10,0

---

---

Пар, сухие газы,

12Х18Н10Т+

-114283-







тяжелые н/продук-

асбест АРБ-3

-81







Ты

Кольцевые

ОСТ

- 40

+475

---

---

---

16,0

Углеводороды ж.

из 08КП

26-845-73







и г/обр., вод. пар









Пары нейтральн.

Кольцевые

ОСТ

- 70

+600

---

---

---

16,0

Углеводороды ж.

из 08Х18Н10Т

26-845-73







и г/обр., вод. пар









Пары нейтральн.


Примечание: типы уплотнительных поверхностей фланцев (ГОСТ 12815-80)

  • тип 1 - гладкая уплотнительная поверхность;

  • тип 2 - уплотнительная поверхность “выступ”;

  • тип 3 - уплотнительная поверхность “впадина”;

  • тип 4 - уплотнительная поверхность “шип”;

  • тип 5 - уплотнительная поверхность “паз”;

  • тип 7 - уплотнительная поверхность под прокладку овального сечения;


Схема ремонта теплообменной аппаратуры


































При ремонте теплообменного аппарата его необходимо разобрать, очистить от грязи, кокса, накипи, выявить неисправные детали и узлы, удалить (частично или полностью) или отключить их, собрать аппарат, проверить на плотность, подтянуть крепежные шпильки и болты.

Характерными дефектами кожухотрубных теплообменников, появляющимися в процессе эксплуатации, являются:

  • трещины и коррозия труб трубного пучка;

  • трещины в сварных швах, околошовной зоне, наплавках, коррозионное поражение основного металла и сварных швов корпусов, крышек, патрубков и узлов крепления труб сваркой;

  • эрозионный и коррозионный износ концов труб трубного пучка;

  • отложения в трубах и межтрубном пространстве;

  • течь в местах развальцовки труб в трубных решетках;

  • трещины, коррозия и эрозия трубных решеток;

  • коррозия, эрозия и износ уплотнительных поверхностей;

  • эрозионный и коррозионный износ отбойных пластин, перегородок, распределительных камер, перегородок трубных пучков;

  • вспучивание и расслоение металла корпусных деталей из двухслойных сталей;

  • износ крепежных и прокладочных материалов;

  • трещины, коррозионный и эрозионный износ основного металла и сварных швов выявляются внешним осмотром и опрессовкой, дефекты труб и их крепления в трубных решетках определяются опрессовкой.

В сомнительных случаях для выявления и определения границ трещин, раковин, расслоений применяются цветной и ультразвуковой методы дефектоскопии.

В процессе разборки и сборки необходимо соблюдать чистоту и не допускать загрязнения деталей, а также внимательно осматривать все узлы и детали для определения их годности, возможности использования или замены.

Одной из наиболее трудоемких операций при ремонте теплообменника является очистка его поверхности от накипи, масел, отложений солей, смол. Очистка от отложений включает в себя обработку внутренних и наружных поверхностей. Используется в основном механический способ очистки, но прогрессивным является химический.

При разработке технологического процесса ремонта изделия оформляется маршрутная карта. Маршрутная карта ремонта предназначена для описания технологического процесса ремонта (ГОСТ 3.1601-88). В маршрутной карте указывается адресная информация (номер цеха, участка, рабочего места, операции).

Неотъемлемой частью при разработке технологии ремонта изделия является оформление операционной карты ремонта, которая предназначена для описания технологической операции (ГОСТ 3.1502-86). Операционная карта содержит перечень и описание всех операций, выполняемых в одном цехе в технологической последовательности с указанием данных об оборудовании и оснастке.

Ведомость запасных частей, инструмента и принадлежностей является документом, устанавливающим номенклатуру, назначение, количество и места укладки запасных частей, инструментов, принадлежностей и материалов, которые необходимы для эксплуатации и ремонта данного изделия

(ГОСТ 2.601-89). Основными комплектами ЗИП в зависимости от их назначения и особенностей использования установлены: одиночный, групповой, ремонтный комплект.

Ремонтный комплект поставляется самостоятельно, отдельно от изделий и предназначен для обеспечения среднего или капитального ремонта изделия. Он хранится на складе, базе или в ремонтной организации.

Технологический паспорт предназначен для указания перечня выполняемых при изготовлении изделия операций, а также для указания исполнителей и контролирующих лиц. Технологический паспорт является сопроводительным документом по всему указанному в нем технологическому маршруту. В технологическом паспорте указываются операции, влияющие на качество ремонтных работ и подлежащие контролю линейных ИТР и ОТК.

На каждый ремонт теплообменного аппарата составляется ремонтная документация в соответствии с требованиями ОТУ 2-92.


Вопросы к размышлению:

  1. Перечислите характерные дефекты кожухотрубчатых теплообменников, которые появляются в процессе эксплуатации.

  2. Назначение маршрутной карты.


Дефектация, ремонт деталей и сборочных единиц

Дефектация и ремонт кожуха и его элементов, крышек плавающей головки, распределительных камер и их перегородок (корпусные узлы) должны производиться в соответствии с требованиями “Общих технических условий на ремонт корпусов сосудов и аппаратов” (ОТУ 2-92).

При разборке теплообменника после снятия колпака (колпака и распредкамеры у жесткотрубного теплообменника) рекомендуется провести гидравлическое испытание трубного пучка для его дефектации. В теплообменниках с плавающей головкой давление создается в трубах или межтрубном пространстве, у жесткотрубных и U-образных - в межтрубном пространстве.

Перед дефектацией наружная и внутренняя поверхность труб трубного пучка должны быть очищены. Для очистки могут применяться методы:

  • гидромеханической очистки под давлением 15,0-63,0 Мпа;

  • химической очистки - прокачкой раствора ингибированной соляной кислоты или смеси органических растворителей;

  • механической очистки с применением шомполов или специальных сверл;

Гидромеханическая очистка труб производится с применением установок высокого давления (УВД). Химическая очистка труб теплообменных аппаратов должна производиться по специально разработанной и утвержденной на предприятии инструкции. Инструкция должна предусматривать условия, выполнение которых необходимо для предохранения аппарата от поражения коррозией.

Проверка герметичности труб и их закрепления в трубной решетке производится с применением специальных приспособлений - опрессовочных колец

Трубный пучок подлежит замене (ремонту), если:

  • вышло из строя более 30% труб;

  • не обеспечиваются необходимые параметры технологического процесса при меньшем количестве вышедших из строя труб.

Для извлечения трубного пучка из кожуха рекомендуется применять экстракторы марок 2537, 2538, 2560 (рис.8).


Экстрактор

hello_html_m7148b56.jpg

Рис. 8


Трубные пучки, имеющие дефекты отдельных труб, ремонтируются заглушкой этих труб или отверстий трубных решеток.

Заглушка труб или отверстий трубных решеток производится забивкой с обоих концов конических пробок. Материал пробок должен соответствовать материалу труб.

Пробка для отглушения теплообменных труб. Размеры, мм

hello_html_m4b1a0c24.jpg

Рис. 9


Допускаются и другие способы отглушения труб теплообменных аппаратов, обеспечивающие его надежную эксплуатацию.

Заглушка отверстий в трубных решетках развальцовкой стаканов(глухих отрезков труб) запрещается.

Перед забивкой пробок внутренняя поверхность труб или отверстий трубных решеток должна быть очищена до металлического блеска.

Выбивка концов труб из трубных решеток производится после высверливания развальцованного конца на полную длину. Диаметр сверла должен быть на 0,5 - 1 мм меньше диаметра отверстия трубной решетки.

Трубные решетки подлежат ремонту:

  • при наличии трещин, коррозии глубиной более 10% от толщины или коррозии уплотнительных поверхностей;

  • если размеры и состояние проточек крепления крышки плавающей головки не обеспечивает надежного соединения;

  • если в результате коррозии, эрозии или деформации будет иметь место несовпадение плоскости под перегородку “К” (рис.) с плоскостью кольцевой привалочной поверхности под прокладку, превышающее величину:

0,3 мм - для аппаратов диаметром до 1200 мм;

0,4 мм - для аппаратов диаметром от 1200 мм до 1400 мм;

0,5 мм - для аппаратов диаметром от 1400 мм и более;


hello_html_m1b0b9ed8.jpg

Рис. 10

Наружный

диаметр de

Предельное

отклонение

Из углеродистой стали группы “А”

до 30 вкл.

0,1

т 30 до 40

0,15

Из легированной стали группы “А”

до 30 вкл.

0,2

от 30 до 40

0,3

Из углеродистой стали группы “Б”

до 30 вкл.

0,3

от 30 до 40

0,4


Дефекты трубных решеток, подлежащих ремонту с применением сварки, рекомендуется устранять с учетом положений, изложенных в приложении 6 УО 38.011.85-83.

Отремонтированные трубные решетки должны отвечать следующим требованиям:

  • отверстия под трубы, а также уплотнительные канавки в них должны быть очищены от заусенцев, ржавчины и грязи. Острые кромки должны быть притуплены;

  • материал трубных решеток по твердости больше твердости материала труб в целях обеспечения многократного их использования;

  • шероховатость поверхности под плоскую прокладку должна соответствовать 4-му классу (Rz40), под металлическую прокладку овального или восьмиугольного сечения - 6-му классу (Rz2,5), отверстий под трубы - 4-му классу (Rz40) по ГОСТ 2789-73.

Трубные решетки при ремонте теплообменников могут использоваться вторично, если отверстия под трубы имеют поверхность, удовлетворяющую вышеназванным требованиям и обеспечивают диаметральный зазор не более приведенного в таблице.

Номинальный диаметр

Диаметральный зазор

трубы de

наибольший

наименьший

20,25

1,0

0,05

38

1,2

0,05


При этом кромки уплотнительных канавок не должны иметь надрывов и размеры канавок должны быть не менее S/5 мм - по глубине и S+1 – по ширине, где S - толщина стенки трубы.

Для ремонта трубных пучков применяют трубы стальные и латунные по ОСТ 26-291-94. На наружных и внутренних поверхностях труб не должно быть плен, трещин, раковин, закатов и волосовин. Допускаются отдельные незначительные забоины, вмятины, риски и следы зачистки дефектов, если глубина их залегания не выводит наружный диаметр трубы за предельные отклонения, приведенные в таблице. Овальность труб также не должна превышать предельных отклонений по наружному диаметру.

Концы труб должны быть отрезаны под прямым углом. При этом косина реза не должна превышать 20.

Твердость не должна превышать значений для труб из стали 10-HB137 из стали 20 - НВ156, из стали 15Х5М и Х8 - НВ170.

Толщина перегородок в распределительных камерах и крышках должна соответствовать размерам, приведенным в чертежах предприятия-изготовителя. В зависимости от диаметра корпуса теплообменника допускаемая толщина перегородок должна быть не менее:

- 4 мм - для диаметров аппаратов 325, 400, 425;

- 8 мм - для диаметров аппаратов 500, 600 (630);

- 10 мм - для диаметров аппаратов 800, 1000;

- 12 мм - для диаметров аппаратов 1200 и более;


Сборка трубных пучков

Конструкция вновь изготавливаемых трубных пучков должна соответствовать чертежам предприятия-изготовителя.

Расстояние между поперечными перегородками должно соответствовать чертежу или быть не более 50de (de - наружный диаметр трубы). Толщина и диаметр поперечных перегородок должны быть не менее указанных в таблицах № 26 и № 27 ОСТ 26-291-94.

Диаметральный зазор между наружным диаметром трубы de и отверстием трубной решетки dp (рис.11) для вновь изготавливаемых и повторно используемых решеток должен быть не более указанного в таблице.


hello_html_m3aefc2b.jpg

Рис. 11


Трубы перед сборкой пучков должны быть подготовлены и соответствовать следующим требованиям:

  • наружная поверхность концов труб должна быть зачищена до чистого металла на длине, равной толщине трубной решетки плюс 20 мм. Зачистка поверхности не должна выводить наружный диаметр трубы de за пределы допускаемых отклонений, указанных в таблице;

  • концы труб перед закреплением их в трубных решетках не должны иметь заусенцев, наплывов и грата;

  • крепление труб в трубных решетках следует произвести не позднее чем через 24 часа после зачистки концов;

  • в теплообменниках с прямыми трубами должны применяться трубы без поперечных сварных швов. Допускается применение труб с одним поперечным сварным швом, при этом механические свойства и коррозионная стойкость шва должны быть не ниже основного металла. В теплообменниках с U-образными трубами допускается применение труб с поперечными сварными швами числом не более двух.

Швы должны располагаться на расстоянии не менее диаметра трубы от начала изгиба. Сварные швы не должны препятствовать сборке трубного пучка.

Все теплообменные трубы должны быть подвергнуты гидравлическим испытаниям на предприятии-изготовителе. При отсутствии в сертификатах данных о гидроиспытаниях необходимо обязательно провести выборочные гидроиспытания в соответствии с требованиями ГОСТ 3845-75 по 3% от каждой партии, но не менее 5 труб. При получении неудовлетворительных результатов хотя бы по одной из труб проводить повторные испытания на удвоенном количестве труб, взятых из той же партии. При получении неудовлетворительных результатов повторных испытаний следует провести гидроиспытание всей партии трубы.

Трубы для пучков, получаемые сваркой из 2 и более заготовок, подлежат обязательному гидравлическому испытанию до начала сборки пучка.

Вальцовочные соединения трубных пучков должны обеспечивать надежное закрепление труб в трубных решетках. Рекомендуется применять вальцовочные приводы и инструмент, приведенные в приложениях 5, 8 УО 38.011.85-83.

При сборке трубных пучков рекомендуется применять два вида соединений труб с трубными решетками:

  • вальцовочное;

  • комбинированное, получаемое сваркой труб с трубными решетками с последующей развальцовкой.


hello_html_7f7f7b12.jpg

Рис. 12


Конструкция соединения труб с вновь изготавливаемыми трубными решетками должна соответствовать чертежам предприятия-изготовителя. При отсутствии технической документации рекомендуется типы развальцовок выполнять по рис.11 – 14, а типы сварки труб с трубными решетками, применяемой в комбинированных соединениях - по рис 15 – 17. Сочетания соединений труб с трубными решетками приведены в таблице.


hello_html_a7cf3e1.pnghello_html_67f5af28.png

Рис. 13

Рис. 14

hello_html_m326a773e.jpghello_html_m42473c8d.jpg

Рис. 15



Рис. 16


hello_html_63487759.jpg

Рис. 17


Рекомендуемая область применения типов соединений труб с трубными решетками.


0С


Применение развальцовок без канавок (тип Р1) допускается только в комбинированных соединениях. Комбинированное соединение со сваркой труб типа С3 для стальных пучков рекомендуется применять для сталей, имеющих повышенную склонность к образованию горячих трещин (06ХН28МДТ, 10Х17Н13М2Т, 08Х22НБТ и т.п.).

При сборке комбинированных соединений трубы должны выступать над поверхностью трубной решетки не менее чем на 0,5 мм. Допустимое отклонение величины выступания труб не должно быть более +2 мм для типов сварки С1 и С2 и +0,5 мм для типа С3.

Для обеспечения качества сварного шва рекомендуется коническая развальцовка трубы перед сваркой (без применения смазки) до соприкосновения наружной поверхности трубы с краем отверстия под трубы (Рис.18), при этом зазор должен быть не более 0,3 мм. Приварку труб к трубной решетке рекомендуется производить с учетом положений, приведенных в приложении 6 УО 38.011.85-83.


hello_html_3d524c6c.jpg

Рис. 18


Длина развальцовки L (Рис.19) всех типов, кроме Р3, определяется расстоянием от лицевой плоскости трубной решетки до конца цилиндрической части ролика развальцовочного инструмента и принимается равной или более 1,5de.

Развальцовку труб соединений всех типов следует выполнять с соблюдением условия L (H-3), где Н - толщина трубной решетки, мм.

Развальцовку труб на длину, равную или превышающую толщину трубной решетки, запрещается.

hello_html_6656a79a.jpg

Рис. 19


Развальцовку после сварки следует производить по сварному шву (без отступания) на длину развальцовки, кроме типа Р3.

В комбинированных соединениях из закаливающихся сталей (1Х13,15Х5М, 12ХМ и др.) развальцовка труб должна проводиться по типу Р3.

Развальцовку следует производить после сварки с отступлением 10 мм от сварного шва развальцовочным инструментом с роликами, скругленными с двух сторон. Величина отступания определяется расстоянием от вершины сварного шва до начала цилиндрической части ролика. В этом случае в трубной решетке нарезается одна кольцевая канавка на расстоянии 15 мм от лицевой стороны решетки и длина вальцовки принимается не менее 1,5de.

Степень развальцовки труб В в мм определяется по формуле:

B=dik - (di +A),

где dik, di - внутренний диаметр трубы соответственно после и до разваль-

цовки, мм.

=dp - de - диаметральный зазор между трубой и трубным отверстием, мм;

dp - диаметр трубного отверстия, мм;

de - наружный диаметр трубы, мм;

А - коэффициент, учитывающий утончение стенки трубы при увеличении ее диаметра (см. таблицу).

Рекомендуемые значения степени развальцовки В, а также ее наименьшее Вmin и наибольшее Вmax допустимые значения для всех типов развальцовки, применяемых в вальцовочных и комбинированных соединениях, приводятся в таблице.

Внутренний диаметр трубы после развальцовки должен быть постоянным по всей длине развальцовки. Острые кромки в месте перехода от развальцованной части трубы к неразвальцованной, а также отслаивание и шелушение металла на внутренней поверхности трубы после развальцовки не допускается.


Вопросы к размышлению:

  1. Способы очистки теплообменников от осадков, накипи и т.п.

  2. Условия отбраковки трубного пучка.

  3. Подготовка труб перед сборкой трубного пучка.

  4. Способы крепления труб в трубном пучке.


Испытание кожухотрубчатых теплообменников после ремонта

После окончания ремонтных работ элементы теплообменных аппаратов и аппараты в целом должны пройти испытание на прочность и плотность согласно требованиям паспорта или настоящего раздела.

Гидравлическое испытание плотности крепления труб в трубных решетках должно проводиться при давлениях, предусмотренных табл. 19 ОСТ 26-291-94, применительно к расчетным условиям для кожуха.

При наличии специальных указаний в техническом паспорте на аппарат гидроиспытание производить согласно указаниям технического паспорта.

При установке отремонтированного (вновь изготовленного) трубного пучка в корпус сварной шов приварки трубной решетки к фланцу или кожуху в аппаратах типа Н и К подлежит контролю по всей длине (Н- аппарат с неподвижными трубными решетками, К - аппарат с компенсатором на кожухе).

Плотность приварки укрепляющих колец и патрубки штуцеров проверяется пневматическим испытанием (до гидроиспытания аппарата) через контрольные отверстия при давлении 0,4 - 0,6 МПа с обмыливанием швов внутри и снаружи аппарата. Во всех случаях давление пневмоиспытания должно быть не более расчетного давления аппарата.

Температура воды при гидроиспытании должна быть не ниже +50С и не выше +400С, если не имеется других указаний в технической документации и чертежах.

Допускается заменять гидравлическое испытание пневматическим (воздухом или другим нейтральным газом) или нефтепродуктом. В этих случаях испытание проводится с соблюдением основных мер предосторожности. Пневматическое испытание проводится при положительных результатах тщательного внутреннего и наружного осмотра сварных швов и контроля качества сварных соединений, выполненных при ремонте.

При проверке прочности аппарата под пробным давлением время выдержки должно быть:

  • 10 мин для аппаратов с толщиной стенки до 50 мм;

  • 20 мин для аппаратов с толщиной стенки от 50 до 100 мм;

Если при испытании есть падение давления в указанное время выдержки, то необходимо выяснить причину, устранить ее и повторить испытание.

Затем пробное давление снижается до рабочего, при котором производится осмотр аппарата. Увеличение давления до пробного и снижение его до рабочего производится постепенно. Давление, равное рабочему, поддерживается в течение всего времени, необходимого для осмотра аппарата.

Гидравлическим испытаниям подвергаются отдельно трубное (распределительная камера и крышки кожуха или плавающая головка) и межтрубное (корпус и трубный пучок) пространства. Герметичность узлов крепления труб в трубной решетке контролируется при испытании межтрубного пространства. Для испытаний используют специальное приспособление.

Пневмоиспытание теплообменных аппаратов, имеющих трубы или отверстия трубных решеток, отглушенные пробками, производить запрещается.

Перед гидроиспытанием таких аппаратов, во избежание несчастных случаев, должны быть приняты особые меры предосторожности. Испытание производить только после полного удаления воздуха из аппарата. Место испытаний должно иметь ограждение. При испытании запрещается находиться против трубной решетки.

После испытания межтрубного пространства и устранения обнаруженных дефектов (подвальцовки соединений, давших течь, замены дефектных труб и т.д.) устанавливаются распределительная камера, крышка и подвергается испытанию трубное пространство. Для теплообменных аппаратов с плавающей головкой повторно испытывается межтрубное пространство после установки крышки кожуха.

Теплообменники признаются выдержавшими испытание, если:

  • в процессе испытания не замечается падения давления по манометру, течи, капель, потения или пропуска через сварные швы (пропуски через неплотности арматуры, если они не мешают сохранению пробного давления, не считаются течью);

  • после испытания не замечается остаточных деформаций;

  • не обнаруживается признаков разрыва.

На каждый ремонт теплообменного аппарата составляется ремонтная документация: технологическая карта и удостоверение о качестве ремонта.


Вопросы к размышлению:

  1. Время выдержки аппаратов под пробным давлением.

  2. Величина давления воздуха при проверке плотности приварки укрепляющих колец и штуцеров.

  3. Почему запрещается производить пневмоиспытание аппаратов, имеющих заглушенные пробками трубы или отверстия в трубных решетках?

  4. Какие теплообменники считают выдержавшими испытание?

ТЕМА14. РЕМОНТ ТРУБОПРОВОДНОЙ АРМАТУРЫ

Термины и определения основных понятий

Дефект – невыполнение заданных требований или нецелесообразного

прогнозирования, касающиеся использование объекта, включая требования, относящиеся к безопасности.

Контроль – деятельность, включающая проведение измерений, испытаний или оценки одной или нескольких характеристик объекта и сравнение полученных результатов с установленными требованиями для определения: достигнуто ли соответствие по каждой из этих характеристик.

Ремонт – действие, предпринятое в отношении несоответствующей продукции с тем, чтобы она удовлетворяла заданным эксплутационным требованиям, хотя может не соответствовать исходным установленным требованиям.


Ответственность

Рабочий несет ответственность:

  • за качественное, своевременное и безопасное производство работ;

  • за выполнение требований инструкций по охране труда при ремонтных работах;

  • за выполнение плановых заданий.

Ответственный производитель работ (ст. мастер, мастер) несет ответственность:

  • за организацию работ согласно требований технических условий, СниП и др. нормативной документации;

  • за безопасную организацию охраны труда при проведении ремонтных работ;

  • за соблюдением работниками обязанностей по охране труда.


Описание технологического процесса ремонта трубопроводной арматуры

Организация ремонта

Ремонт трубопроводной арматуры производится согласно утвержденной технологической схемы производства работ.

Дефектация корпусных узлов (корпус, крышка и т.д) до разработки арматуры производится методом опрессовки на стендах.

Перед дефектацией детали и узлы арматуры должны быть очищены и промыты.

Контроль технического состояния деталей производится путем осмотра и измерений размеров, указанных в технических требованиях на дефектацию и ремонт. Выбраковке подлежат детали с дефектами, устранение которых технически и экономически нецелесообразно.


Общие технические требования

При замене изношенных деталей новыми материал последних должен соответствовать материалу заменяемых. Допускается замена на материал, по качеству не уступающий заложенному в технической документации завода-изготовителя.

При ремонте арматуры прокладки паронитовые, резиновые и т.п. независимо от их состояния заменяются новыми. На паронитовых прокладках не должно быть вырванных мест или разрывов. Неравномерность толщины прокладки не должны превышать 10%. Прокладки металлические овального сечения, спирально - навитые и т.п., перед сборкой должны быть тщательно осмотрены и промерены. Трещины, вмятины, раковины и другие дефекты на поверхности этих прокладок не допускаются.

Сальниковая набивка при ремонте арматуры полностью заменяется.

Трубопроводная арматура, которая в процессе дефектации признана непригодной для ремонта, подлежит списанию. Списание арматуры производится по акту.


Технические требования при дефектации деталей и узлов арматуры

Корпусные узлы

Наличие трещин, раковин, снижение прочности вследствие коррозионного и механического износа выявляются при дефектации корпусных узлов перед разработкой методом опрессовки с внешним осмотром. Величина опрессовочного давления (Рпроб) при этом принимается в соответствии с ГОСТ 356-68.

В сомнительных случаях при выявлении и определении границ трещин, рыхлостей, пор, раковин применяются цветной и ультразвуковой методы дефектоскопии.


Клинья, клапаны, захлопки обратных клапанов, уплотнительные кольца

Клинья, клапаны, захлопки (запирающие узлы) с трещинами в эксплуатацию не допускаются.

На уплотнительных поверхностях запирающих узлов для арматуры с Ду менее 200 мм допускается без ремонта отдельные раковины или группы раковин (не более 3) с диаметром и глубиной не более 0,5 мм, если расстояние между ними не менее 10 мм.

Клинья, клапаны, захлопки подлежат отбраковке в следующих случаях:

А) если толщина перегородки (тела) в наименьшем сечении под действием коррозии и эрозии уменьшилась и достигла величины:


Ду, мм 50 80 100 150 200 250 300 400 500

Предельная отбраковочная толщина 4,5 7,0 8,5 12,5 17,0 21,0 25,0 35,5 42,0


Б) Если в результате коррозии и эрозии за время работы до следующего ремонта толщина стенки выйдет за пределы отбраковочных размеров.

На резьбе уплотнительных колец, изготовленных из коррозионостойких и жаростойких сталей независимо от класса точности резьбы вмятины, заусенцы, рванины и выкрашивания не допускаются.



Шпиндели

Трещины на шпинделе, отколы несущих заплечников головки шпинделя не допускаются. Износ головки шпинделя (рис. 3) по диаметру d допускается не более 1 мм. Уменьшение высоты a заплечника головки шпинделя допускается не более 20% номинального размера.


Шпиндель задвижки типа ЗКЛ

hello_html_26cea4f2.jpg

Рис. 3


Поверхность цилиндрической части L шпинделя должна иметь шероховатость не ниже Ra 1,25

На цилиндрической части шпинделя не допускается:

овальность более 0,1 мм

седло образность (неравномерность диаметров по длине) более 0,1 мм

биение более 0,1 мм


На ходовой резьбе шпинделя независимо от класса точности резьбы вмятины, заусенцы, рванины и выкрашивания не допускаются. Допускается износ ходовой резьбы не более 15% толщины нитки.


Гайки шпинделей

Гайки шпинделя, имеющие трещины, отколы, износы шпоночных пазов и резьб крепления маховиков, износ трущейся части, при которых нарушаются требования пункта 4.6.4. выбраковываются.

На ходовой резьбе гайки шпинделя независимо от класса точности резьбы вмятины, рванины и выкрашивания не допускаются. Допускается износ ходовой резьбы не более 10% толщины нитки.

Рванины и выкрашивания на поверхности метрической резьбы, если по глубине выходят за пределы среднего диаметра и общая их протяженность по длине превышает половину витка, не допускаются.

Износ шпоночных пазов по ширине не должен превышать величин:


Ширина паза, мм 3-6 7-10 11-30

Увеличение паза по ширине, мм 0,06 0,07 0,1


Износ упорного бурта гаек шпинделя не должен превышать 25% от первоначального размера.


Сальниковые втулки, маховики, нажимные фланцы сальников

Сальниковые втулки при наличии задиров, коррозии, вмятин на внутренней и наружной поверхности глубиной более 0,5 мм ремонту не подлежат Смещение (эксцентриситет) оси внутреннего диаметра втулки относительно наружного диаметра должно быть не более 0,1.

Откидные болты (шпильки) сальника с изношенной или сорванной резьбой и погнутые заменяются новыми.

Трещины и отколы в стальных и чугунных маховиках не допускаются. Увеличение шпоночного паза по ширине не должно превышать величин:


Номинальная ширина паза, мм 3-6 7-10 11-30

Увеличение по ширине, мм 0,2 0,3 0,4


Во фланцах сальника трещины и отколы не допускаются.


Подшипники

В арматуре применяются подшипники качения или скольжения. В подшипниках качения не допускаются следующие дефекты:

  • трещины, выкрашивание металла;

  • шелушение металла, чешуйчатые отслоения;

  • трещины на сепараторе, отсутствие или ослабление заклепок сепаратора.

При дефектации радиальных (опорных) подшипников щупом радиальный запор. Подшипники заменяются, если радиальный зазор превышает 0,2 мм для подшипников с внутренним диаметром 50 мм и не менее 0,33 мм для подшипников с диаметром выше 50 мм.

Диаметральные зазоры между гайкой шпинделя и отверстием стойки (подшипники скольжения) должны быть не менее 0,2 мм и не более:


диаметр рабочей части гайки, мм св. 30 до 50 св. 50 до 80 св. 80 до 120

зазор, мм 0,9 1,0 1,1


После ремонта арматуры подшипники заполняются консистентными смазками.


Ремонт деталей арматуры

Ремонт корпусов и крышек

На литых стальных корпусных деталях допускается исправление сваркой единичных ( до 2 шт.) раковин, пор, трещин, глубоких забоин на поверхностях привалки фланцев, дефектов на опорных поверхностях гнезд под уплотнительные кольца. Ремонт чугунных корпусных узлов с применением сварки не допускается.

При подготовке дефектных мест под сварку выполняются следующие требования:

  • концы трещин перед разделкой засверливаются;

  • разделка должна производится механическим способом (вырубка зубилом, фрезерование и т.п.) до металлического блеска, до полного удаления дефекта.

Сварочные работы должны производится при положительной температуре окружающего воздуха и отсутствие сквозняков. Сварочный шов не должен иметь резких переходов к основному металлу. После проведения сварки поверхности корпусных узлов должны зачищаться от брызг металла и шлака.

Правка корпусов и крышек, имеющих деформацию, не допускается.

Мелкие (до 0,5 мм) забоины, вмятины, риски на привалочных поверхностях фланцев устраняются зачисткой, шабровкой или опиловкой.

Незначительные забоины на резьбах устраняются опиловкой и зачисткой. При срывах, смятен резьб на больших площадях, нарушении геометрии, резьбы в корпусных деталях ( под уплотнительные кольца) восстанавливаются методом наплавки с последующей обработкой. Допускается восстановление внутренних резьб ( под шпильки, пробка и т.д.) рассверливанием (растачиванием) с последующей нарезкой резьбы ближайшего большего размера.

Поверхности уплотняющего кольца корпуса, сопрягаемые с запирающим узлом (уплотняющая поверхность) и с корпусом (опорная поверхность), должны притираться и иметь шероховатость Ra 0,08. Установка прокладок под опорную поверхность уплотняющего кольца не допускается.

При наличии дефектов на уплотнительных поверхностях колец корпусов свыше 0,5 мм допускается ремонт их методом наплавки.


Ремонт клиньев, клапанов и захлопок

Трещины, раковины, отколы, коррозионный и механический износ и другие дефекты на стальных деталях могут устраняться сваркой.

Уплотнительные поверхности запирающих узлов должны притираться и иметь шероховатость Ra 0,08. Уплотнительные поверхности при наличии дефектов в виде рисок, раковин, коррозионного или механического износа при глубине дефекта не более 0,5 мм ремонтируются шлифовкой с последующей притиркой. При глубине дефектов более 0,5 мм ремонт производится проточкой, наплавкой (при необходимости), проточкой наплавленной поверхности, шлифовкой и притиркой.

После окончательной обработки уплотнительной поверхности клина, клапана над телом детали должна быть не менее 2 мм. Ширина уплотнительной поверхности клина должна быть менее 1,5, но не более двойной ширины уплотнительного кольца корпуса.


Ремонт шпинделей

Риски, задиры, забоины на цилиндрической части шпинделя 1 глубиной не более 0,5 мм устраняется шлифовкой. При удалении дефекта шлифуется цилиндрическая часть шпинделя и поверхность ходовой резьбы и изготавливается гайка с ремонтными размерами.

Незначительные заусенцы и вмятины на ходовой резьбе шпинделя глубиной не более 0,5 мм допускается устранять запиловкой и зачисткой.

Биение шпинделя устраняется механической правкой.


Ремонт гаек шпинделей, втулок сальника и крышки

Незначительные заусенцы и вмятины глубиной не более 0,5 мм на ходовой и метрической резьбе гайки шпинделя допускается устранять запиловкой и зачисткой.

При износе шпоночного паза допускается увеличение его ширины не более чем на 10% с изготовлением нестандартной шпонки или изготовление нового паза под углом 90-1200, по отношению к старому с сохранением размеров и допусков по чертежу.

Незначительные дефекты (задиры, вмятины, коррозия) глубиной менее 0,5 мм на внутренних поверхностях втулок сальника и крышки и на наружной втулки сальника устраняются запиловкой и зачисткой.

Запора в сопряжениях «сальниковая камера – нажимная втулка» и «шпиндель – нажимная втулка» в соответствии с требованиями пунктов 6.7 и 6.8 должны обеспечивать изготовлением нажимной втулки.


Технические требования при сборке

Перед сборкой все детали должны быть очищены от загрязнения, заусенцы сняты и острые кромки притуплены.

После ремонта (наплавки, проточки, притирки) уплотнительные поверхности колец корпуса и клина должны сопрягаться. Допускается смещение клина вверх. При этом наименьшая ширина сопряжений не должна быть не менее 0,2 ширины уплотнительной поверхности кольца корпуса a.

Отпечаток поверхности уплотнительного кольца корпуса на уплотнительной поверхности клапана, захлопки («след»), получаемый при проверке в сборе, должен быть непрерывный по всей окружности и располагаться концентрично, а на клиньях задвижек – в соответствии с требованиями пункта 5.5.2. Проверка сопряжений уплотнительных поверхностей производится в сборе «на просвет» или «по следу» (по отпечатку).

Зазор между выступом (пазом) клина задвижек и пазом (выступом) корпуса должен обеспечивать полное прилегание уплотнительных поверхностей клина и кольца корпуса. Величина зазора должна быть:

По ширине паза – не менее 1,3 и не более 2,0 мм;

По глубине паза – не менее 2 мм и не более 3,5 мм.

При закрытом затворе зазор по ширине паза должен быть обеспечен с обеих сторон.

Зазор между пазом клина и лысками шпинделя должен быть равен 1 мм на сторону. Допускается увеличение этого зазора вследствие износа до 2 мм на сторону.

Зазоры сопряженных поверхностей шпиндель – втулка сальника, шпиндель – втулка крышки должны быть не более:


шпиндели, мм до 30 30-50 50-80

зазор, мм (на диаметр) 1,4 1,5 2,0


Зазор между стенкой сальниковой камеры и нажимаемой втулкой сальникового уплотнения должен быть не менее 0,2 мм для всех диаметров задвижек и не более 0,85 мм для задвижек диаметром до 15 мм и не более 1,2 мм для задвижек диаметром более 150 мм.

Размер отверстия упорного бурта сальниковой камеры должен обеспечивать радиальный зазор между шпинделем и упорным буртом 1 мм.

После окончательного уплотнения сальниковой набивки втулка сальника должна войти в камеру не менее чем на 5 мм, но не более чем на 30% своей высоты. Затяжка сальника должна обеспечивать герметичность и в то же время не должна препятствовать свободному движению перемещающихся деталей (шпиндель, шток и др.).

В собранной арматуре все гайки должны быть затянуты равномерно. Затяжка гаек не должна вызывать перекоса соединяемых деталей, влияющего на работоспособность арматуры. Концы шпилек должны выступать из гаек в пределах 1-3 ниток.

Перед окончательным испытанием арматура должна быть полностью укомплектована.


Испытание арматуры

Арматура после должна быть подвергнута следующим испытаниям:

  • на плотность и прочность всех деталей, находящихся под давлением;

  • на герметичность соединений, сальниковых уплотнений и затвора.

Испытание на прочность и плотность материала и герметичность арматуры должно проводиться при постоянном давлении в течении времени, необходимого для осмотра арматуры.

Испытание на прочность и плотность материала арматуры должно проводится водой давлением Рпр=1,5 Ру. Испытанием на прочность и плотность материала арматуры собранном виде производится при открытом на 20-30% затворе. При испытании пропуск или «потение» через металл не допускается. Детали, в которых течь или «потение» через металл исправлены заваркой, должн