Винтовые насосы для перекачки мазута

Винт выход из строя насоса в морских системах кондиционирования топлива является одной из наиболее частых инцидентов, которые могут повлиять на доступность судов. Судовые сгорания, как правило, работают с мазута (ТНТ). Это с высокой вязкостью, мазута требует определенной предварительной обработки должны быть выдержаны для использования в двигателях внутреннего сгорания. Помимо разделения воды и твердых отложений, основной задачей системы является снижение вязкости, так что мазут может быть обработан ТНВД. Для этого предварительно изготовленных модульных установок (ракета-носитель модулей), которые используются. Снижение вязкости производится путем нагрева мазута. Необходимой степени нагрева контролируется вискозиметра. 

Топлива температура может достигать 150 ° С, так что топливо должны находиться под давлением на поставку насосов для предотвращения испарения остаточной воды и низким содержанием летучих компонентов. Для стабилизации контура управления, нагретое масло циркулирует между модулем руля и двигателя. Скорость потока распространен больше, чем максимальный расход двигателей. Двойной набор винтовых насосов обычно используется для блока питания и циркуляционный контур. Потому что разрушение модуля усилителя остановит судно, избыточный насоса имеется. Дефекта одного насоса повлияет на продолжение операции. Последние, частые сбои предложено подробное расследование. 

Определение режимов строя насосаДефекты с ТНТ дожимных насосов модуль винта представлены как одна из наиболее частых отказов, влияющих корабля. Систематическое исследование было начато в 2002 году для изучения винт неудачи насоса. Оценка проводилась на основе требований пример верфи в течение 1 года гарантийного срока. Девять судов были рассмотрены в данном исследовании. Потому что каждое судно имеет два поставку насосов и двух циркуляционных насосов, 36 насосов, участвующих в этом исследовании.

Дефекты были востребованы в течение 18 насосов, в результате чего интенсивность отказов на 50 процентов. Насосы зрелого дизайна, успешно используются в различных приложениях на протяжении почти 15 лет. Таким образом, цель данного исследования заключалась в выявлении критических условий, которые способствовали такой большой процент отказов насосов. Заявленные дефекты были ограничены поврежденные соединения, подшипники и уничтожены механическим уплотнением вала утечки. На рисунке 3 показано расположение этих элементов в типичной совокупности насос усилителя.  

Режимы Связь неудачиКрутильно упругой муфты часто используются. Гибкая вставка, направленных эластомера отделяет жесткой обуви связи. Следует подчеркнуть, что конструкция и размеры этих связей хорошо зарекомендовали себя в самых разнообразных приложениях. Претензии по поводу соединения были ограничены почти исключительно насосов, работающих в бустер модулей.

 Вторая теория изучить возможные динамические перегрузки. Разрядов циркуляционный насос топлива высокого давления, топливные насосы главного двигателя. Эти насосы производят значительные динамические пики давления, которые могут вызвать повреждение связи. После проверки этой теории (см. результаты на рисунке 5), среднее давление около 10 бар и максимальную пики давления не более 11 баров, в предположении, что пики давления вызвал ущерб был disproved.However, поврежденные соединения (некоторые разрушен) показал свидетельство перегрузки. Как следствие, выход из строя насоса произошел из-за разъединения насоса и вал двигателя с последующей разбивкой насоса разряда. Повторная проверка крутящий момент передается не выявили неправильное расположение.

Около четырех месяцев спустя, тот же модуль пережил связи дефекта. Часть была внимательно изучить. Поскольку крутящий момент передается было однонаправленным, исследователи ожидали, что только каждый второй передаче будет повреждена. Тем не менее, только с одной стороны был разрушен, и в некоторых районах обнаружены следы сжижения. Это позволяет предположить, что перегрев был проблемой. Далее образцы показали аналогичных условиях, что свидетельствует о единственной причиной этой проблемы. Во время нормальной работы, температура связи была измерена в 90 C. Полимер выдерживает температуру до 150 С. Только вне диапазона условий эксплуатации объяснил ущерб. 
 
Режимы из строя подшипниковКачество и размеры подшипника, также доказали свою эффективность в различных приложениях. В связи с этим продолжительность жизни меньше, чем от 2000 до 3000 часов работы является неприемлемым. 

На рисунке 6 показан плохое состояние подшипника, который был возвращен. Для получения дополнительной информации, один все еще функциональные образцы подшипников была установлена ​​в тест насоса. Этот насос работает при повышенном давлении всасывания, чтобы имитировать номинальной нагрузке подшипника. Теста также измерили температуру непосредственно на внешнее кольцо подшипника.

Из-за повышенного трения в поврежденный подшипник, она побежала горячая, до 110 С, после примерно 40 минут. При повышении температуры уровня, таких как те, что в модуле усилителя (муфта номинальной температуре 90 C) подшипников может легко производить температуре прошлое пластификации и даже температура сжижения связи эластомера. Несущий тепло движется по направлению к связи через вал насоса, объясняя, почему связь ущерб продвинулись с одной стороны. Эта информация связана связи повреждение подшипников произведенного тепла, но то, что вызвало ухудшение подшипники? 
 
Режимы механических повреждений печатьМеханическое уплотнение вала утечки составили ряд недостатков заявлено в ходе исследования. В некоторых случаях, дефект проявляется в тяжелых утечки. Тем не менее, в большинстве случаев, печать была просачивается утечки быстро не обнаружено. 

В настоящее время конструкция насоса, утечки механического уплотнения текла в двигатель фонарем, где он был осушен с трубкой в ​​масляный поддон и не был обнаружен за пределами пока не сильно накапливаются. Кроме того, механическое уплотнение требует определенной утечки дизайн для поддержания масляной пленки на поверхности скольжения. В большинстве случаев, эта конструкция утечка не станет очевидным, потому что испарения. Низкий, летучие жидкости или жидкости, которые склонны к образованию твердых отходов в контакт с окружающей кислорода могут накапливаться в утечек канализации. 

В некоторых случаях, двигатель фонарь из строя насосов была почти полностью заполнена кокса и нагара примерно через 2 года эксплуатации. Эти примеры показали, что раннее повреждение подшипников в насосах разгонного блока был связан с воздействием несущих утечки нефти мазута. 

Повреждения муфт и подшипников, было вторичным после механического повреждения уплотнения. Тот факт, что почти все претензии связи и повреждение подшипника сопровождается механической поломки печать поддерживается этим. Как избежать механического повреждения уплотнения имеет важное значение для повышения производительности винтовых насосов в бустер модулей. 

Деформация уплотнительные кольца
Стационарные и вращающиеся кольца механическое уплотнение, как правило, устанавливается на вал, с уплотнительными кольцами, выступающей в качестве вторичного уплотнения. В большинстве утечки механические уплотнения, уплотнительные кольца потеряли эластичность и опытных чрезмерная остаточная деформация (см. рисунок 8). В некоторых случаях они проявляли признаки сжижения, как если бы они были переплавлены (см. Рисунок 9).

Износ поверхностей скольжения
Некоторые утечки механические уплотнения выставлены чрезмерного износа на поверхности скольжения. ТНТ может содержать абразивных частиц. В связи с этим, слайд-кольца, как правило, изготовлены из карбида кремния, который предлагает износостойкость. В некоторых случаях, только после нескольких месяцев работы, кольца показал тяжелые следы износа, которые могут быть причиной увеличения утечки.
 
Твердых отложений
Другой возможный режим недостаточность образования твердых отложений на атмосферный стороны вала и скользящее кольцо . Вторичного уплотнения между вращающимся кольцом и валом является динамическим кольцом, которое должно поглощать небольшие осевые смещения валов. При контакте с окружающей кислорода, мазута имеет тенденцию к образованию твердых отложений, которые могут препятствовать осевого перемещения вращающегося кольца. В результате тесного контакта скользящими кольцами, будут потеряны, и тяжелые утечки будет конечный результат. 

Арекинг Авто Кольца
В редких случаях, механические уплотнения и утечка из-за трещины в одной из скользящими кольцами. Карбид кремния является хрупким. При нормальной работе, ни невыносимой ударов и ударов произойдет. Трещины всегда начинался с контактный слот, который выступал в качестве поворотным замком. Трещины в слайд кольца, таким образом, были связаны с нерегулярными условиях эксплуатации. Холодная начинает насоса в высокой вязкостью мазута приведет к резкому увеличению крутящего момента, действующего на кольцах. Этот момент должен быть передан блокировки устройства твист, и хрупких карбида кремния кольцо станет первой частью на провал.
 
Улучшение механических уплотнений для мазута ПриложенияУлучшенная эластомеров для O-Ring
Фтор каучуков ("Витон"), обычно составляют эластомеров выбран для обработки мазута. На протяжении многих лет, эти материалы предоставили достаточной химической стойкостью и температурной стабильности для этого приложения. Тем не менее, результаты этого исследования показали, что большое количество насосов претензии были отнесены к отказу фтора эластомерных уплотнительных колец. 

Признанным международным стандартам на ТНТ (ISO, см. [1]), в основном указать физические свойства. Химический состав может значительно варьироваться. Непрерывное изменение этой композиции, возможно, способствовало повышенной агрессивности химических веществ. Кроме того, повышение температуры масла являются еще одним фактором влияния на ухудшение эластомеров. В противовес меры, улучшение винтовых насосов в настоящее время полагаются на каучуки с высоким степени flourination. Такие качества, обеспечивают улучшение химической стойкости и стабильности температуры до 275 С и хорошо зарекомендовали себя в химической промышленности. Однако цена этих материалов выше.

Расширенный Качества карбида кремния

Ввод в эксплуатацию модуля ракеты-носителя в критическую фазу. Например, если насосы не правильно заполнено и деаэрированной, минут может потребоваться, пока жидкость не достигнет механического уплотнения. За такой сухой перспективе условия, температура слайд кольцо будет возрастать и достигнет значения гораздо выше 200 ° С в течение нескольких минут. Уплотнительное кольцо повреждения (рис. 9) и в начале утечка будет результат. Сегодня, карбид кремния содержит графита в качестве твердой смазки, которая уменьшает коэффициент трения в сухом перспективе условий (см. рисунок 12). Применение таких материалов в бустерные насосы, таким образом, обеспечивает повышенную безопасность, особенно в связи с ранней ущерб из-за ввода в эксплуатацию проблемы.

Изменения дизайна
Чтобы избежать утечки мазута в подшипнике, усовершенствованная конструкция насоса обеспечивается разделение стока подшипников и утечки (см. рисунок 13). Утечка нефти будут сливаться непосредственно от стационарных скользящее кольцо, избегая накопления нефтяных остатков. Уплотнение камеры могут быть изменены таким образом, что щедрый обход потоков будет поглощать тепло трения на поверхности скольжения. Улучшенная вентиляция и промывки устройств завершить разработку изменений для повышения производительности уплотнения вала. Крышка подшипника обеспечивает достаточно места для дополнительных радиальных кольцо. Последние могут применяться в качестве дополнительной защиты подшипников или для применения охлаждения жидкости, чтобы уменьшить риск образования твердых.

Магнитно-соединенные насосыНесмотря на улучшения, уплотнение вала всегда будет оставаться важным элементом работы насоса винт с ТНТ. Наряду с применением карбида кремния, никаких дальнейших возможность была доступна замедлить износ из-за абразивных частиц в топливе. Трещины производства холодных пусков в высоких вязкой жидкости также не может быть исключена. Применение закалки контролировать образование твердых отходов требует значительного количества управление и техническое обслуживание. Работа без охлаждения может привести к утечке проблемы тормозится из-за смещения вала уплотнительное кольцо.

Эти факты показывают, что механическое уплотнение носит элемент с ограниченной продолжительности жизни. Этот вывод стал причиной для развития альтернативного решения проблем винтовых насосов. Решение, чтобы избежать уплотнения вала с помощью герметичного насоса (см. рисунок 14). Для этого, тонкостенных труб охватывает уплотнения вала, образуя полностью закрытой капсуле насос.

Крутящий момент, необходимый для передачи мощности на вал насоса передается через стенки трубы через уплотнение магнитного ротора. Эти роторы снабжены множеством сильнейших постоянных магнитов. Дополнительные материалы на основе сплавов неодима, железа и бора позволяют эти насосы для достижения необходимой скорости магнитного потока. 

Герметически закрытые насосы с магнитной электропередачи успешно работает на усилитель модулей в течение пяти лет практически без сбоев. Кроме того, снижение риска загрязнения с утечкой мазута, они предлагают преимущества сокращения времени простоя. Увеличение первоначальных инвестиций, следовательно, будет сбалансирован снижением накладных расходов. С учетом затрат на техническое обслуживание и запасные части, магнитных сочетании насосы в итоге снизить совокупную стоимость жизненного цикла.