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资产状态管理 校准和平衡

工厂旋转设备的维持寿命

在设备启动期间,在普通设备运行期间,您可能在设备启动期间更有可能更容易引入缺陷。此外,超过90%的旋转设备在启动时具有缺陷,从而导致过早的设备故障。是什么导致这些初创缺陷?

一家领先的工业设备供应商的一项研究显示,失调和不平衡是导致这些令人讨厌的统计结果的两种最常被忽视的情况。设备中的不对中会导致振动水平增加、轴承故障、联轴器磨损、密封失效、轴疲劳、功率消耗增加等负面影响。设备中的不平衡会导致结构相关问题、轴承缺陷和其他问题。这两种情况都可能造成不受欢迎的安全问题。此外,这两种情况可能出现在同一设备上,并且协同工作,很不幸地会放大参考故障条件。

那么,您如何防止失调和不平衡的情况,使您的设备成为这些负面统计的一部分,并使您的公司处于财务风险?

答案是应用条件监控技术和程序,如激光对准,设备平衡和振动分析,到您的设备。

这些条件监测活动将导致设备停机减少,设备失败减少,安全,减少金融风险,增加的设备正常运行时间,降低运营成本以及增加利益的利益。

在不需要昂贵或复杂的操作的情况下,您可以对设备进行哪些可靠性改进?从基础开始,例如:

  • 对齐:轴,耦合等;
  • 平衡:旋转部件,如风扇叶片,叶轮,转子;
  • 紧固:消除松动和过度振动;
  • 润滑:正确,意思是不要太多或太少;
  • 检查;
  • 应用状态监测;
  • 了解你的努力应该集中在哪里。

不要等到设备已安装并运行。这些基本功能必须包含在设备的规范,设计,购买和日常操作中。未能通过设备的开始解决这些重要方面,将导致更高的维护成本和降低的设备可靠性。

图1:保护涂层有助于提高燃气轮机的效率,延长其使用寿命

维持轴承寿命

和任何机械设备一样,轴承随着时间的推移也会磨损。这是生活中不可避免的事实。然而,有很多方法可以使旋转设备的轴承寿命最大化。

首先,你可以做5件简单的事情来最大化轴承寿命。这五个步骤是:保持你的轴承清洁,干燥和凉爽,保持你的设备平衡和对齐。

  • 清洁、干燥和冷却意味着解决设备的润滑问题。例如,当轴承处积聚的热量大于静态油系统辐射出去的热量时,就使用循环油系统。在这种情况下,系统提供外部冷却。然而,就像在汽车里一样,循环油必须定期更换。随着时间的推移,由于热、氧化、催化反应和污垢或水污染,油会变质。当油变脏或混浊时,最好换掉。
  • 砂砾和污垢污染充当磨蚀剂,随着时间的推移将消除轴承的硬面。一旦移除了硬面,轴承会迅速劣化故障。因此,保持污垢污染是很重要的。
  • 在潮湿的环境中,保持轴承干燥有时可能是困难的。由于水分离润滑剂,这也很重要。如果您注意到乳白色向轴承清除的润滑脂,则呈水污染。
  • 平衡和对齐是指当不平衡和不对齐被允许继续存在时,将破坏性能量最小化。将这些力保持在最低限度大大增加了轴承寿命。许多公司使用振动监测设备来确定这些力的严重程度,或者如果这些能量太大就关闭设备。作为现场振动水平的一个例子,0.10的振动速度并不罕见。/秒或更低的初始运行,0.30英寸。/秒为警报设置和0.45英寸。/秒作为重型风扇的关机设置。然而,由于有许多应用程序,它总是最好与您的风扇供应商检查这些事项。

实现长期的可靠性

长期的可靠性是所有电厂运营商的共同目标。实现这一目标需要一种考虑周全的办法,考虑到一系列促成因素,并利用它们所能得到的最适当的技术和人力。

旋转设备与工艺介质直接接触,并在不断的攻击下提出了一个重大挑战。然而,通过选择正确的涂层系统,可以将降解降低到最小。

一般来说,涡轮、压缩机和泵都受到各种环境条件的影响,这些环境条件会导致腐蚀、侵蚀、污垢和各种温度相关的问题。

第一步是了解机器的操作环境。在此基础上,可以对退化的来源进行分类,并使用特定的涂层系统来提高效率,延长计划维护之间的间隔时间,并减少非计划维护事件的发生。

在燃气轮机的情况下,空气和燃料的流动路径呈现了多种不同条件,其可以对涡轮机的性能产生不利影响。热量,微观磨料和逐渐增加的腐蚀性元件浓度的组合会对一旦光滑的翼型表面造成显着损害。随着表面的表面光洁度缓慢降解,减小了压缩机和涡轮机的效率。

压缩机部分

这一过程可以在燃气轮机的压气机部分被阻止,并通过应用适当的金属涂层来恢复表面光面。为了适应燃气轮机的特定任务,有一系列的选择,但所有的选择都包括一种金属沉积,在这种类型的金属沉积中,可以创建一个坚韧的耐腐蚀表面。

铝基层通常用于燃气轮机压缩机的铁素体/马氏体钢组件在潮湿条件下的腐蚀保护。它提供电保护,这意味着表面层的小划痕不太可能引起腐蚀。它是通过喷涂铝浆和无机粘合剂生产的,通过中温烘烤过程使其不溶。然后在这一层上再覆盖一层更硬的,可能包括金属,如铬。

通常使用喷涂方法施加较硬的层,例如化学气相沉积(CVD),大气等离子体喷涂(APS),低压等离子体喷涂(LPP)或高速氧燃料(HVOF)。应用哪一个取决于所需的涂​​层厚度和零件对热的灵敏度,因为一些过程比其他方法更热。

通过向压缩机部分施加腐蚀抑制和表面光洁度增强涂层,可以提高效率并延长燃气轮机的使用寿命。

热部分

现代燃气轮机热部部件采用基于镍或钴的超优合金制造,其设计用于在高温下运行。

然而,这些合金成分并不适合提供腐蚀和氧化保护,需要辅以定制涂层,以提供延长使用寿命所需的热腐蚀和氧化保护。

氧化过程导致一层金属氧化物在表面上形成,这通常是保护底层材料。因此,随着氧化物层的厚度增加,氧化过程减慢。可以用有意形成提供保护层的氧化物的故意形成,防止进一步的大气发作。

燃气轮机部件的腐蚀通常以两种方式之一发生。热腐蚀可能发生在788°C和899°C之间,它攻击组件的整个表面。另外,在较低温度下的腐蚀更局限于局部,因此,往往会产生明显的氧化层和暴露的金属。进一步的损伤可能由侵蚀引起,这涉及到气流中的颗粒重复的机械磨损。

独立的高速氧气燃料施加的McRaly涂层足以打击较低烧制温度燃气轮机的腐蚀/氧化。对于较新的技术,更高的烧制温度燃气轮机,McRaly键合涂层与陶瓷热屏蔽涂层的组合降低了基板的表面温度,从而降低了氧化和腐蚀的退行性影响。

压缩机

泵和压缩机占世界电力需求的20%以上,而运行它们的能源成本占运行成本的95%。因此,通过提高性能和效率来最小化这些成本是至关重要的。这些努力也将对提高可靠性和使用寿命产生有益的影响。

虽然涡轮机从气体膨胀过程中提取能量,而涡轮机和压缩机用于增加气体的能量。因此,这些组件的主要问题是腐蚀,侵蚀和污垢。

结论

适当的设备功能和可持续性需要一个适当的对齐和平衡的机器。允许机器在不平衡的情况下运行可能会导致耦合损坏、轴承损坏、裂纹、组件松动和许多其他昂贵的维护问题。

轴承应清洁、干燥和凉爽。松散的碎片可能会移位并影响机器/设备的平衡质量。碎片堆积在叶轮/叶片和其他旋转部件上会造成不平衡的情况。

在平衡机器之前,非常重要的是旋转表面(例如叶片等)清洁任何碎屑。卸下积累将有助于确保机器可以正确平衡并保持平衡状态。

特别感谢Travis Cockrell,Sulzer,德克萨斯州休斯顿服务中心的涂料部门的组件主管,用于为本文章提供信息。