원심펌프 축 휘어짐 원인 및 수리방법 분석

원심 펌프는 석유화학, 전력, 수처리 및 광산 배수 산업에서 널리 사용됩니다. 원심 펌프의 핵심 회전 구성 요소인 펌프 샤프트는 안정적이고 효율적인 작동을 보장하는 데 중요합니다. 그러나 펌프 샤프트는 다양한 요인으로 인해 사용 중에 구부러지거나 변형되기 쉽기 때문에 진동 증가, 베어링 및 씰의 조기 마모, 심지어 샤프트 파손과 같은 심각한 고장으로 이어집니다. 따라서 펌프 축의 굽힘이 허용 범위를 초과하는 경우 즉시 펴야 합니다.

이 기사에서는 원심 펌프 샤프트 굽힘의 주요 원인, 굽힘 감지 및 평가 방법, 다양한 교정 공정의 기술 원리 및 작동 지점을 간략하게 소개하고 펌프 장비 유지 관리에 대한 참고 자료를 제공합니다.

• 원심 펌프 샤프트 굽힘의 원인

펌프 샤프트 굽힘의 원인은 주로 다음을 포함하여 다양합니다.

부적절한 작동 조건:

원심 펌프가 최적의 효율 지점에서 벗어난 영역에서 장기간 작동할 때 임펠러는 불균형한 반경방향 힘을 경험하여 주기적인 샤프트 편향을 유발합니다. 반복적인 작업으로 인해 소성 굽힘 변형이 발생할 수 있습니다. 또한 부적절한 시작-및 종료 절차(예: 균일한 온도 분포를 허용하기 위한 연속 시작-및 종료 사이의 간격 부족)은 쉽게 열 응력 축적으로 이어져 플라스틱 굽힘을 유발할 수 있습니다.

설치 및 정렬 문제

구동 장치와 펌프 사이의 커플링 정렬 정확도가 충분하지 않으면 샤프트에 추가적인 굽힘 모멘트가 발생할 수 있습니다. 샤프트의 각도 정렬 불량이 있으면 굽힘이 발생하여 고강도-방형 진동이 나타납니다. 장기간-오차 정렬이 잘못된 작업은 샤프트 피로 손상을 가속화하고 굽힘을 유발할 수도 있습니다.

외부 충격 및 과부하

펌프가 작동 중 갑작스러운 충격을 받거나(임펠러에 이물질이 끼는 등), 매질 중 고체 입자로 인해 임펠러의 동적 균형이 깨지면 베어링에 설계값을 초과하는 토크가 가해져 휘어질 수 있습니다.

열응력 및 잔류응력

고온-매체 펌프가 자주 기동 및 정지되거나 작동 조건이 급격하게 변화하는 경우 샤프트의 내부 열 응력 분포가 고르지 않게 됩니다. 제조 공정에서 발생하는 잔류 내부 응력은 사용 중에 점차적으로 해제되며, 이로 인해 샤프트가 점진적으로 구부러지거나 변형될 수도 있습니다.

• 펌프 샤프트 굽힘을 감지하는 방법

교정하기 전에 펌프 샤프트의 굽힘 상태를 정확하게 측정해야 합니다. 런아웃은 샤프트 굽힘 정도를 평가하는 핵심 기술 지표입니다.

측정 도구 및 설정. 자유로운 회전을 보장하기 위해 V-블록에 펌프 샤프트의 양쪽 끝을 지지합니다. 저널, 샤프트 중앙, 커플링 끝과 같은 주요 위치에 다이얼 표시기(또는 마이크로미터 표시기)를 설정하여 프로브가 샤프트 표면에 수직인지 확인합니다.

측정 방법. 펌프 샤프트를 천천히 한 바퀴 돌리면서 다이얼 표시기의 최대 및 최소 판독값을 기록합니다. 이 두 판독값의 차이는 해당 섹션의 방사형 런아웃입니다. 측정 결과를 바탕으로 최대 굽힘 지점에서의 굽힘 위치, 방향, 굽힘량 등을 판단할 수 있습니다.

허용되는 공차 표준. "원심 펌프 분해 검사" 및 API 610 표준과 같은 산업 기술 사양에 따르면 펌프 샤프트 교정에 대한 기술 요구 사항은 다음과 같습니다. 1) 저널의 테이퍼 및 타원율은 샤프트 직경의 1/2000을 초과해서는 안 되며 최대 값은 0.05mm를 초과해서는 안 됩니다. 2) 저널 표면은 패임, 홈 등의 결함이 없어야 하며, 최대 허용 표면 거칠기 Ra는 0.8μm입니다. 저널의 진원도 및 원통도 오류는 0.02mm 미만이어야 합니다. 3) 원심 오일 펌프 샤프트의 직진도는 전체 길이에 걸쳐 0.05mm를 초과해서는 안 됩니다. 4) API 610 표준에서는 저속-펌프 샤프트의 총 런아웃이 0.025mm를 초과해서는 안 되며, 고속 펌프의 경우-0.02mm를 초과해서는 안 됩니다. 측정된 런아웃이 위의 허용값을 초과하는 경우 교정 처리가 필요합니다.

또한 교정 전, 가장 많이 구부러진 부분에 대해 자분 테스트(JB/T 6912 표준에 따름)와 같은 비파괴 검사(JB/T 6912 표준에 따름)를 수행하여 표면 또는 균열과 같은 표면 근처의 결함이 있는지 확인해야 합니다.{2}} 균열이 있는 경우 교정 작업을 수행하기 전에 균열을 처리해야 합니다. 그렇지 않으면 교정 과정에서 균열이 더욱 확대될 수 있습니다.

• 펌프 샤프트 굽힘을 교정하는 방법

펌프 샤프트의 재료 특성, 직경, 굽힘 정도 및 작동 요구 사항에 따라 교정 방법은 주로 냉간 교정, 열간 교정 및 복합 교정의 세 가지 범주로 나뉩니다. 또한 특정 시나리오에 적합한 비틀림 교정과 같은 프로세스가 있습니다. 냉간 교정은 굽힘량이 적은 경우에 적합하며 주로 기계적 압력을 통해 상온에서 샤프트의 직진성을 교정합니다. 열간 교정은 국부적인 가열을 사용하여 금속의 소성 변형을 제어하며 굽힘량이 크거나-경도가 높은 재료가 있는 샤프트에 적합합니다. 복합재 교정은 가열과 압력을 결합하며 적당한 굽힘량과 고정밀 요구 사항이 있는 응용 분야에 적합합니다.

콜드 교정 방법

냉간 교정법은 기계적 외력을 가하여 구부러진 펌프축을 상온에서 교정하는 방법을 말합니다. 주로 샤프트 길이가 짧고 굽힘량이 적은 작업 조건에 적합합니다.

핫 스트레이트닝

열간 교정은 구부러진 펌프 샤프트를 교정하기 위해 가열 조건에서 금속 재료의 가소성 증가 및 응력 완화 원리를 활용합니다. 주로 긴 샤프트, 굽힘 정도가 큰 샤프트, 탄소강, 합금강, 스테인레스강 등의 단단한 재질(경도 35HRC 이상)에 적합합니다.

비틀어 펴는 방법

비틀어 펴는 방법은 국부적인 충격을 이용하여 금속 표면을 늘려 펴는 냉간 가공 방법입니다. 이는 샤프트 직경이 크고 굽힘량이 적은 상황에 적합하며 특히 -현장 긴급 수리 작업에서 특정 이점을 제공합니다.

기술 원리:샤프트의 구부러진 오목 표면은 망치와 핀셋(일반적으로 샤프트 표면과 일치하는 구부러진 작업 끝이 있는 강철로 만들어짐)으로 두드립니다. 이로 인해 표면 금속이 충격에 의해 소성 늘어나서 점차적으로 굽힘이 제거됩니다.

작동 포인트:샤프트를 견목이나 판금으로 패딩한 사각 철판 위에 오목한 면이 아래로 향하도록 놓습니다. 가장 구부러진 볼록한 표면의 꼭대기에 견목을 지지대로 사용하고 클램프로 양쪽 끝을 아래쪽으로 누르십시오. 샤프트 원주의 1/3 내에서 가장 많이 구부러진 지점(가장 낮은 오목 표면)부터 타격을 시작하여 점차 바깥쪽으로 확장합니다. 중앙 영역의 눈에 띄는 밀도는 측면보다 커야 합니다. 교정량은 일반적으로 파업 횟수에 비례합니다. 타격을 가할 때마다 요구 사항이 충족될 때까지 다이얼 표시기를 사용하여 굽힘의 변화를 측정합니다. 마지막으로 300~400도에서 저온 뜨임 처리를 수행하여 가공 경화 및 잔류 응력을 제거합니다.

지침:핀셋은 펌프 샤프트보다 경도가 낮은 재료로 만들어지거나 단단한 재료에 구리 슬리브가 박혀 있어야 합니다. 핀셋의 모서리는 샤프트 표면의 손상을 방지하기 위해 둥근 모서리를 가져야 합니다. 지지대는 트위스트 로드보다 부드러워야 하며 샤프트와의 접촉 면적이 충분히 커야 합니다.

품질 승인 및 비{0}}파괴 테스트

교정 후에는 펌프 샤프트에 대한 포괄적인 품질 검사를 실시하여 교정 품질이 작동 요구 사항을 충족하는지 확인해야 합니다. 먼저 저널, 샤프트 중심, 커플링 끝 등 주요 부분의 다이얼 표시기를 사용하여 런아웃을 확인하고 측정하여 모든 표시기가 표준 요구 사항을 충족하는지 확인합니다. 둘째, JB/T 6912 표준에 따라 강자성 재료 펌프 샤프트에 자분 입자 테스트를 사용하여 비-파괴 테스트를 수행하여 교정 후 새로운 미세 균열이나 표면 결함을 확인합니다. 필요한 경우, 열처리(예: 국부 가열 및 교정 후 저온 어닐링)가 내부 응력을 적절하게 제거했는지, 샤프트 재료 특성에 유해한 변화가 발생하지 않았는지 확인하기 위해 경도 테스트를 수행합니다. 최종 검사를 통과한 후에만 샤프트를 재조립하여 사용할 수 있습니다.

원심 펌프 샤프트를 곧게 펴는 것은 고도로 기술적이고 전문적인 유지 관리 작업입니다. 실제로는 정확한 측정을 통해 휘어지는 정도와 위치를 먼저 파악해야 합니다. 샤프트의 재질, 직경, 길이, 굽힘 정도, 균열 상태 등을 종합적으로 평가해야 합니다. 기술적인 과정은 "먼저-비파괴 검사를 한 다음 교정하고 마지막으로 승인"을 따라야 하며 냉간 교정 방법이나 열간 교정 방법을 적절하게 선택해야 합니다. 사용된 방법에 관계없이 작동 매개변수는 엄격하게 제어되어야 하며 직선형 펌프 샤프트가 원래 성능을 복원하고 원심 펌프의 장기간 안전하고 안정적인 작동을 보장하기 위해 품질 검사를 수행해야 합니다.{5}}