Lỗi vòng bi dây len: Một nghiên cứu điển hình

Lỗi vòng bi dây len: Một nghiên cứu điển hình .Một nhà máy hạt nhân gần đây đã trải qua hiện tượng dây len trên các ổ trục và trục của một trong các máy bơm nước cấp của nó. Điều này được phát hiện bởi màu của dầu chuyển sang màu đen trong quá trình nghiệm thu sau bảo dưỡng. Thiết bị không có bất kỳ hình thức lọc nào được lắp đặt mà chỉ là một bộ lọc thô trong bể chứa. Máy bơm đã được tắt và bộ lọc đã được kiểm tra.

Máy bơm được đề cập có thiết kế dây chuyền kép, đảm bảo cân bằng hướng tâm. Nó có vỏ ổ trục được cấu tạo đặc biệt có chứa ổ đỡ lực đẩy (đầu bên ngoài) và vòng bi hướng tâm (đầu khớp nối). Vòng bi hướng tâm là một vòng bi tạp chí chia tay. Vòng bi lực đẩy kết hợp vòng bi tạp chí dạng ống chia với vòng bi có trục quay, đĩa lực đẩy và vòng định vị.

Hệ thống dầu bôi trơn

Hệ thống bôi trơn dầu cung cấp chất bôi trơn dưới áp suất cho máy bơm và ổ trục động cơ. Chất bôi trơn cho động cơ là dầu tuabin cấp ISO 32 và tương thích với chất bôi trơn cần thiết cho máy bơm. Đối với thiết kế này, vỏ ổ trục máy bơm được trang bị bộ làm lệch hướng dầu.

Bộ làm lệch dầu có một vòng mũi chèn giữa con dấu mê cung đúc trong vỏ ổ trục và trục bơm. Ngoài ra còn có một vòng ngoài chồng lên một môi, được đúc thành vỏ ổ trục trên và dưới. Khe hở chặt chẽ giữa bộ phận làm lệch dầu và trục bơm giúp giảm thiểu sự xâm nhập của nước cũng như rò rỉ dầu.

Trái sang phải: Bảng ngoài máy bơm (Nhật ký) –
Bảng ngoài máy bơm nửa dưới (Nhật ký) –
Bảng ngoài máy bơm nửa trên – Phần nhật ký của trục

Trong quá trình hoạt động bình thường, tất cả dầu được cung cấp bởi máy bơm bánh răng dẫn động trục, trong khi máy bơm dầu phụ dẫn động cơ ở chế độ chờ. Cấu hình hệ thống bôi trơn của máy bơm được thiết kế để khởi động máy bơm dầu phụ dẫn động bằng động cơ khi áp suất dầu của máy bơm chính giảm xuống dưới 7 pound trên inch vuông (psi).

Mục đích trong cấu hình này là cung cấp đủ dầu bôi trơn cho các ổ trục của máy bơm trong trường hợp máy bơm bánh răng dẫn động trục bị lỗi trong khi máy bơm đang hoạt động bình thường. Động cơ là một đơn vị cảm ứng ngang 7.000 mã lực được kết nối với máy bơm thông qua một khớp nối linh hoạt.

Gần đây, cụm quay của máy bơm (bao gồm cánh quạt, trục, vòng đệm, ống bọc cân bằng, ổ trục tạp chí và bộ phận cân bằng) đã được thay thế gần đây để tăng lưu lượng nước cấp vào nồi hơi sau thời gian bảo dưỡng. Thay đổi này cũng sửa đổi hệ thống tuần hoàn của máy bơm và hệ thống phun nước làm kín.

Ví dụ về thực hành loại trừ vật chất lạ không đầy đủ đối với
đường ống dẫn dầu bị loại bỏ khỏi hệ thống

Như đã đề cập trước đây, máy bơm yêu cầu hệ thống dầu bôi trơn. Mục đích của nó là cung cấp chất bôi trơn và làm mát cho ổ trục đẩy của máy bơm, hai ổ trục tạp hướng tâm và ổ trục động cơ. Hệ thống dầu bôi trơn là khép kín và bao gồm một máy bơm dầu dẫn động trục, bộ trao đổi nhiệt, bộ lọc, van giảm áp, nhiệt kế, đồng hồ đo áp suất, kính ngắm lưu lượng dầu xả cho mỗi giá đỡ, bình chứa và một động cơ phụ- bơm dầu bôi trơn dẫn động.

Bơm dầu bôi trơn sơ cấp được lắp vào cuối trục bơm chính. Máy bơm dầu bôi trơn phụ được gắn liền kề với bình chứa dầu bôi trơn và được sử dụng như một dự phòng cho máy bơm dầu bôi trơn chính trong quá trình khởi động. Bộ làm mát dầu bôi trơn được sử dụng để làm mát dầu bôi trơn và nhận nước làm mát từ hệ thống nước làm mát riêng biệt.

Dấu hiệu của sự cố vòng bi

Vào năm 2012, máy bơm cấp liệu sửa đổi đã được bắt đầu thực hiện thử nghiệm trước khi vận hành. Trong phần đầu tiên của quá trình chạy, các rung động (gắn vỏ) được ghi nhận là bất thường nhưng có thể chấp nhận được. Các tiếng ồn có thể nghe được giống như sự thoát khí và nước phun ra từ các phớt máy bơm cũng được ghi nhận. Sau khi chạy thử, mẫu dầu máy bơm có màu đen và hàm lượng hạt bất thường. Một mẫu dầu bổ sung đã được lấy và gửi đi phân tích trong phòng thí nghiệm độc lập.

Quang phổ nguyên tố cho thấy hàm lượng sắt và thiếc bất thường. Vì không thấy chì trong mẫu, nên ban đầu người ta báo cáo rằng không có hư hỏng ổ trục nào xảy ra. Dựa trên các kết quả này và các cuộc thảo luận chuyên sâu, việc kiểm tra trực quan bộ lọc hút của bơm dầu chính đã được thực hiện. Điều này cho thấy các mảnh vụn / phoi có thể nhìn thấy phù hợp với vật liệu trục và ổ trục.

Trong quá trình phân tích, các mảnh vụn phù hợp với các
hom máy (kim loại) đã được tiết lộ.

Để xác định nơi sinh ra mảnh vỡ, người ta đã mở nắp của vỏ ngoài và vỏ ổ trục trong. Khi nắp ổ trục bên ngoài được nâng lên, nhân viên bảo trì đã phát hiện ra những sợi dây kim loại có vẻ như là những mảnh kim loại chịu lực (Babbitt). Vòng bi hướng tâm bên ngoài đã bị phá hủy hoàn toàn. Trục cũng có các rãnh xuyên tâm tương tự như các rãnh được tạo bởi một công cụ cắt.

Vòng bi bên trong có dấu hiệu có cùng kết quả nếu có đủ thời gian. Đôi giày chịu lực đẩy dường như ở trong tình trạng như mới, nhưng cả vòng đệm lực đẩy bên trong và bên ngoài đều có chỉ dẫn tuyến tính và bị đổi màu do nhiệt độ quá cao.

Rôto đã được tháo ra khỏi vỏ và được kiểm tra. Tất cả các thành phần giao phối có khe hở gần (vòng vỏ, trục bánh công tác, ống bọc cân bằng, ống lót cân bằng, ống lót bướm ga và ống bọc bướm ga) đều có tiếp xúc, với sự tiếp xúc nhiều nhất xảy ra ở vòng vỏ giai đoạn hai và trung tâm mắt cánh quạt.

Sau đó, một kế hoạch đã được phát triển và thực hiện để kiểm tra các ổ trục của máy bơm dự phòng tương tự, cũng đã được nâng cấp. Các nắp vỏ ổ trục máy bơm đã được tháo ra cùng với các nửa ổ trục hướng tâm phía trên. Các hạt kim loại mịn được tìm thấy. Điều này đã thúc đẩy sự phát triển của một kế hoạch xả nước nghiêm ngặt hơn cho hệ thống dầu bôi trơn của máy bơm.

Dựa trên việc xem xét sơ bộ dữ liệu rung động và kiểm tra vật lý ổ trục và rôto của máy bơm, người ta kết luận rằng hư hỏng ổ trục là do vật liệu lạ đưa vào vùng tạp chí.

Vật liệu lạ này có thể sinh ra từ hệ thống bôi trơn dầu vòng kín, được hỗ trợ bởi sạn kim loại có trong các ổ trục của máy bơm khác. Các tạp chí trục không được mạ crom, điều này làm cho các khu vực này dễ bị len dây.

Hư hỏng ổ trục được bắt đầu từ đầu bên ngoài của máy bơm cấp liệu. Điều này được thể hiện rõ ràng bởi sự hư hại lớn hơn trên vòng bi bên ngoài cũng như sự mài mòn lớn hơn trên vòng đệm bên ngoài nhất, hoạt động như vòng bi bên ngoài được bôi trơn bằng nước khi vòng bi bị hỏng.

Lỗi len dây

Chế độ lỗi được hỗ trợ là một điều kiện được gọi là “dây len”. Dây len yêu cầu vật liệu trục có hàm lượng crom từ 3 đến 20 phần trăm và các hạt lạ (cứng hoặc mềm). Chuỗi lỗi bao gồm những điều sau:

• Đưa các hạt nước ngoài vào một khe hở chặt chẽ (trong trường hợp này là hình vành khuyên) và được lọc đến nhỏ hơn 15 micron.
• Tạo ra nhiệt ma sát do sự cọ xát của các hạt ở tốc độ cao (lớn hơn 3.700 feet / phút).
• Chuyển đổi crom thành crom cacbua cứng trong trục thép và khi có mặt dầu hydrocacbon.
• Nhúng các hạt cacbua crom vào thành phần tĩnh (ổ trục) hoạt động như một công cụ cắt.

Không khí ăn vào không có yếu tố nào dẫn đến hỏng ổ trục. Tình trạng này trước tiên được xem như là sự mất cân bằng thủy lực trong bánh công tác ở giai đoạn đầu. Nếu việc hút không khí là nguyên nhân gây ra hỏng hóc hoặc góp phần vào cơ chế hỏng hóc, thì ổ trục bên trong sẽ bị ảnh hưởng nhiều hơn và có thể đã bắt đầu sự kiện.

Việc hút không khí cũng sẽ gây ra tải trọng dọc trục cực kỳ thoáng qua có thể tác động đến vòng bi lực đẩy và để lại các chỉ báo hoặc hư hỏng trên giày đẩy bên trong và / hoặc bên ngoài.

Bơm xả dầu

Nếu không khí ăn vào tạo ra tải trọng hướng tâm cao, thì không khí sẽ cư trú tại các vị trí vòng đệm mòn, làm giảm đáng kể độ cứng và giảm chấn của các vòng bi bôi trơn bằng nước này (hiệu ứng Lomakin). Điều này sẽ dẫn đến tiếp xúc giữa trung tâm cánh quạt và các vòng mòn nhiều hơn so với khi kiểm tra phần tử quay.

Vỏ chịu lực trên

Việc mất độ cứng của vòng mài mòn sẽ dẫn đến chuyển động của rôto tăng lên với biên độ dao động tăng lên. Sự gia tăng rung động duy nhất trong sự kiện này là ở tần số chuyển động của cánh gió, nguyên nhân là do không khí thoát ra tác động vào lớp nước cắt.

Nhà ở chịu lực thấp hơn

Việc hút không khí đã được giải quyết bằng cách sửa đổi quy trình thoát khí cho vỏ máy bơm trước khi khởi động.

Nguyên nhân sâu xa

Máy bơm đã gặp sự cố thiết bị nghiêm trọng do đưa vật liệu lạ vào hệ thống dầu bôi trơn.

Kích thước và loại mảnh vỡ

Phân tích bảo trì dự đoán (PdM) cho thấy các mảnh vụn phù hợp với cành giâm bằng máy (kim loại). Vật liệu lạ có thể được đưa vào ổ trục máy bơm thông qua các đường cấp / hồi dầu bôi trơn, vỏ ổ trục và bể chứa dầu.

Mảnh được phân tích bằng kính hiển vi điện tử quét sử dụng phân tích bán định lượng quang phổ tia X phân tán năng lượng. Thành phần của mảnh vụn phù hợp với thép không gỉ. Hơn nữa, hình thái giống như một đoạn dây kéo nguội.

Trước sự kiện này, các công nghệ PdM chính được sử dụng bao gồm gia tốc kế gắn trên bề mặt, nhiệt kế và phân tích dầu . Dữ liệu rung động phần nào hữu ích trong sự kiện. Tuy nhiên, phân tích dầu là công nghệ chính được sử dụng để xác định vấn đề.

Điều này dẫn đến việc điều tra thêm. Sau sự kiện này, các đầu dò lân cận và máy dò nhiệt độ điện trở ổ trục (RTD) đã được lắp đặt trên máy bơm này và ba máy bơm tương tự khác.

Khi xem xét các bộ phận bị hư hỏng, người ta phát hiện ra rằng ổ trục động cơ và ổ trục hướng tâm / lực đẩy của máy bơm đều bị ảnh hưởng bởi vật liệu lạ.

Phần kết luận

Nhà máy hạt nhân dựa vào các hoạt động bảo trì hiện có để kiểm soát độ sạch của hệ thống dầu bôi trơn. Các kiểm soát độ sạch này không đủ để đảm bảo sức khỏe của máy bơm nước cấp khi hệ thống dầu bôi trơn được tháo rời hoàn toàn và các bộ phận của nó được sử dụng lại.