TCVN 9733:2013 - Phần 5

6.8.3. Buồng làm kín phải phù hợp với kích thước được cho trong Hình 26 và Bảng 7. Với bơm có mặt bích và áp suất định mức vượt quá giá trị nhỏ nhất trong 6.3.5, kích cỡ vít cấy nắp đệm và chu kỳ có thể tăng lên. Các vít cấy lớn hơn phải được cấp nếu cần thiết để đáp ứng yêu cầu ứng suất của 6.3.4 hoặc đủ để nén miếng đệm xoắn ốc phù hợp với đặc tính kỹ thuật của nhà sản xuất.

Kích thước tính bằng milimét (inch)

a) Cụm làm kín đơn

b) Cụm làm kín kép

CHÚ DẪN:

1 Nắp vít cấy (bốn);

2 Rãnh soi nắp ngoài tùy chọn;

I Tổng chiều dài đến vật cản gần nhất;

l₁ Chiều dài từ mặt buồng làm kín đến vật cản gần nhất.

Hình 26 – Sơ đồ buồng

Bảng 7 - Kích thước tiêu chuẩn cho buồng làm kín, gắn nắp cụm làm kín và ống lót cụm làm kín cơ khí kiểu hộp (xem Hình 26)

6.8.4. Các điều mục phải được lập để định tâm nắp đệm kín và/hoặc buồng làm kín hoặc có bộ ghi đường kính trong hoặc đường kính ngoài. Bề mặt bộ ghi phải đồng tâm với trục và phải có tổng độ lệch được chỉ ra không quá 125 mm (0,005 in). Không được sử dụng bu lông cho nắp đệm kín để tâm các bộ phận làm kín cơ khí (xem Hình 27).

CHÚ DẪN

1 Vị trí đo đường kính ngoài;

2 Vị trí đo đường kính trong.

Hình 27 – Độ đồng tâm của buồng làm kín

6.8.5. Độ lệch bề mặt buồng làm kín (TIR) không được vượt quá 0,5 mm (0,0005 in/in) của lỗ buồng làm kín (xem Hình 28).

CHÚ DẪN

1 Vị trí đo độ lệch bề mặt.

Hình 28 - Độ lệch bề mặt buồng làm kín

6.8.6. Mối nối liên kết giữa nắp đệm kín và mặt buồng làm kín phải gắn với miếng đệm để ngăn chặn phun dầu. Miếng đệm phải là loại được điều khiển-nén, ví dụ vòng O hoặc đệm xoắn ốc với bề mặt tiếp xúc kim loại với kim loại. Nếu khoảng trống hay giới hạn thiết kế làm cho yêu cầu này không thực tế, việc thiết kế nắp đệm kín thay thế phải được sự chấp thuận khách hàng.

6.8.7. Đầu nối bơm và cụm làm kín quy định phải được nhận biết dạng bằng các ký hiệu cố định được đánh dấu trên bộ phận (như dán nhãn, đúc hay khắc mòn hóa học). Các ký hiệu phải phù hợp với các ký hiệu quy định trong TCVN 9736 (ISO 21049).

6.8.8. Nắp làm kín và buồng làm kín chỉ dùng cho các đầu nối có yêu cầu của sơ đồ dòng chức năng cụm làm kín yêu cầu. Nếu việc thêm các điểm nối côn đã được quy định và không được sử dụng, chúng phải được nút kín phù hợp với 6.4.3.11.

6.8.9. Buồng làm kín phải được thiết kế có khoảng trống sẵn có để tạo thêm cửa phun đến gần tâm của buồng và phải hướng thẳng đứng. Nếu được quy định, cửa này phải được khoan và được gia công để nối đường ống. Không được dùng các đầu nối ren ống được làm côn.

6.8.10. Các điều mục phải được lập để đảm bảo sự thông hơi hoàn chỉnh của buồng làm kín.

6.8.11. Nếu được quy định, áo nước phải được cấp trên buồng làm kín để làm nóng. Yêu cầu làm nóng phải được thỏa thuận giữa khách hàng và nhà cung cấp và nhà sản xuất cụm làm kín cho sản phẩm có điểm nóng chảy cao.

6.8.12. Nắp đệm và cụm làm kín cơ khí được sử dụng cho tất cả các loại bơm, trừ bơm treo đứng không được lắp bộ dẫn động, phải được lắp đặt trong bơm trước khi vận chuyển và phải sạch và sẵn sàng cho làm việc lần đầu. Nếu cụm làm kín yêu cầu sự điều chỉnh hoặc sự lắp đặt lần cuối ở hiện trường, nhà cung cấp phải gắn nhãn kim loại cảnh báo yêu cầu này.

6.8.13. Nhà cung cấp và khách hàng phải thỏa thuận áp suất làm kín tĩnh và động lực học lớn nhất có thể được dự đoán sẽ xảy ra trong buồng làm kín và nhà cung cấp phải công bố các giá trị này trên tờ dữ liệu (xem 6.3.5 c).

6.9. Động lực học

6.9.1. Quy định chung

6.9.1.1. Nội dung về tốc độ tới hạn và phép phân tích bên đều có ở từng loại bơm cụ thể trong Điều 9.

6.9.1.2. Rô to của bơm một tầng và hai tầng phải được thiết kế sao cho tốc độ tới hạn uốn khô lần đầu tiên ít nhất lớn hơn 20 % tốc độ vận hành liên tục lớn nhất của bơm.

6.9.1.3. Để duy trì được tính năng làm kín, độ cứng vững trục phải hạn chế tổng độ lệch dưới các điều kiện động lực khắc nghiệt nhất trên toàn bộ phạm vi làm việc cho phép của bơm với đường kính bánh công tác lớn nhất và tốc độ định mức và chất lỏng là 50 mm (0,002 in) tại các mặt chính của cụm làm kín. Giới hạn lệch trục này có thể đạt được nhờ sự phối hợp đường kính trục, nhịp trục hoặc công xôn, và thiết kế vỏ bơm (bao gồm cả việc sử dụng ống loe kép và xoắn ốc kép). Đối với bơm một và hai tầng, không có sự công nhận nào cho các ảnh hưởng làm đặc chất lỏng do vòng bù mòn của bánh công tác. Đối với bơm nhiều tầng, ảnh hưởng làm đặc chất lỏng phải được xem xét và việc tính toán phải được thực hiện ở một và hai lần khe hở thiết kế danh nghĩa. Độ đặc của chất lỏng bôi trơn ổ trục và thành trục phải được tính toán ở một và hai lần khe hở thiết kế danh nghĩa.

6.9.2. Phép phân tích độ xoắn

6.9.2.1. Có ba kiểu phân tích xoắn thường được thực hiện trên bơm:

a) phân tích tần số riêng không tắt dần: xác định tần số xoắn riêng của cụm và dạng cấp liên kết và việc xây dựng biểu đồ Campbell để xác định điểm có khả năng cộng hưởng;

b) phân tích sự đáp ứng tắt dần ở trạng thái ổn định: việc định lượng điểm cộng hưởng mở trong phép phân tích không tắt dần thông qua phép phân tích đáp ứng sử dụng các giá trị đặc trưng cho cường độ kích thích và tắt dần; kết quả là mô men xoắn tuần hoàn và ứng suất trong tất cả các bộ phận trục trong mô hình khi đó có thể được sử dụng để đánh giá tính phù hợp của kết cấu máy;

c) phép phân tích xoắn chuyển tiếp: tương tự như phép phân tích đáp ứng tắt dần, ngoài trừ là được thực hiện ở các điều kiện chuyển tiếp và kết quả là mô men xoắn tuần hoàn và ứng suất là một hàm của thời gian; đến nay ứng dụng phổ biến nhất cho loại phân tích này là khởi động của động cơ đồng bộ.

Sơ đồ phân tích xoắn được cho trong Hình 29.

Hình 29 – Sơ đồ phân tích xoắn

6.9.2.2. Trừ trường hợp được quy định, một phép phân tích tần số riêng không tắt dần phải được thực hiện bởi nhà sản xuất nếu bất kỳ mô tả bộ phận truyền động máy nào dưới đây:

a) bộ phận truyền động bao gồm một hoặc nhiều máy khớp nối có công suất 1 500 kW (2 000 mã lực) hoặc lớn hơn;

b) động cơ đồng bộ, tuabin qua hệ truyền động có công suất 1 500 kW (2000 mã lực) hoặc lớn hơn;

c) động cơ đốt trong có công suất 250 kW (335 max lực) hoặc lớn hơn;

d) động cơ đồng bộ công suất 500 kW (670 mã lực) hoặc lớn hơn;

e) động cơ điện có bộ truyền tốc độ điều chỉnh được (ASD) có tần số biến đổi, công suất 1 000 kW (1 350 mã lực) hoặc lớn hơn;

f) bơm trục đứng có bộ dẫn động công suất 750kW (670 mã lực) hoặc lớn hơn.

Kinh nghiệm của một số nhà sản xuất đó là bơm trục đứng, đặc biệt là các bơm có trục dài có quán tính tương đối lớn trong bộ dẫn động và tầng bơm nhạy cảm với những kích thích xoắn rất nhỏ.

Sự phân tích bộ phận truyền động phải được thực hiện trừ khi bộ phận truyền động có khớp nối động lực yếu, ví dụ khớp nối thủy lực hoặc bộ biến đổi mô men thủy lực. Trong mọi trường hợp, nhà cung cấp phải có trách nhiệm hướng dẫn bất kỳ các thay đổi cần thiết để đáp ứng yêu cầu của 6.9.2.3 đến 6.9.2.9.

6.9.2.3. Nếu được quy định, đối với ASD có tần số biến đổi, phải thực hiện phép phân tích đáp ứng tắt dần ở trạng thái ổn định. Phép phân tích phải xem xét tất cả tần số cộng hưởng qua 12 lần tần số dòng.

Hầu hết tần số biến đổi của ASD hiện đại, khi làm việc bình thường, tạo ra sự rung động xoắn và ứng suất trục không đáng kể. Các sự cố của ASD có tần số biến đổi có thể tạo ra sự kích thích đáng kể. Các thiết kế chính xác vẫn tồn tại phải tạo ra sự rung xoắn đáng kể.

6.9.2.4. Trừ trường hợp được quy định, hoặc nếu bộ dẫn động là động cơ đồng bộ có công suất 500 kW (670 mã lực hoặc lớn hơn, phép phân tích xoắn chuyển tiếp phải được thực hiện. Nếu được thực hiện, phép phân tích chuyển tiếp thời gian phải đáp ứng yêu cầu của 6.9.2.11 đến 6.9.2.14.

CHÚ THÍCH: Một số khách hàng lựa chọn thực hiện phép phân tích chuyển tiếp nếu sự sai lệch giữa pha hoặc sai lệch giữa pha với đất của máy phát điện được coi là rủi ro đáng kể hoặc nếu sự đóng ngắt đường truyền nhanh xảy ra khi mất nguồn điện.

6.9.2.5. Tần số xoắn riêng có thể từ nhiều nguồn có thể hoặc không là một hàm theo tốc độ làm việc và nên được chú ý trong phép phân tích. Các nguồn này có thể bao gồm nhưng không giới hạn sau đây:

a) tần số cánh bánh công tác và tần số đi qua mũi cắt dòng;

b) tần số ăn khớp;

c) tất cả các bộ truyền bao gồm chuỗi bánh răng: gấp 1 và 2 lần tốc độ rô to, tính bằng vòng trên phút của bất kỳ trục nào;

d) bộ truyền động của động cơ 2 chu kỳ: n lần tốc độ rô to, tính bằng vòng trên phút;

e) bộ truyền động của động cơ 4 chu kỳ: n và 0,5 lần tốc độ rô to, tính bằng vòng trên phút;

f) động cơ đồng bộ: n lần tần số trượt (chỉ đối với hiện tượng chuyển tiếp), 1 và 2 lần tần số dòng;

g) động cơ đồng bộ: 1 và 2 lần tần số dòng;

h) bộ tần số biến đổi: n lần tốc độ rô to, tính bằng vòng trên phút; đối với bội số tương ứng qua 12 lần tần số dòng trong đó n là một số nguyên được xác định như sau bởi nhà sản xuất bộ truyền động:

. đối với động cơ: thu được từ số hành trình sinh công mỗi vòng,

. đối với động cơ: thu được từ số cực.

6.9.2.6. Tần số xoắn riêng của tổng thể bộ truyền động nhỏ nhất phải lớn hơn 10 % hoặc nhỏ hơn 10 % của mọi tần số kích thích nào trong phạm vi tốc độ vận hành đã định (tốc độ liên tục từ nhỏ nhất đến lớn nhất).

6.9.2.7. Tần số xoắn riêng ở tốc độ gấp hai hoặc hơn hai tần tốc độ vận hành phải được ưu tiên để tránh xảy ra trong hệ thống mà tần số kích thích tương ứng xảy ra. Nếu tần số riêng không bị dịch chuyển, phải cho thấy nó không có hiệu ứng nghịch.

6.9.2.8. Nếu cộng hưởng dao động xoắn tính toán nằm trong giới hạn quy định ở 6.9.2.6 (và khách hàng và nhà cung cấp phải thống nhất mọi biện pháp để loại bỏ sự cộng hưởng trong phạm vi tần số giới hạn là không thể), một phép phân tích đáp ứng tắt dần ở trạng thái ổn định phải được thực hiện để chứng minh rằng sự cộng hưởng không có tác động ngược trên tổng thể bộ truyền. Giả thiết được đặt ra trong phép phân tích này liên quan đến cường độ kích thích và độ tắt dần phải được công bố rõ ràng. Tiêu chí chấp nhận cho phép phân tích này phải được thỏa thuận giữa khách hàng và nhà cung cấp.

CHÚ THÍCH: Thông thường phép phân tích dao động xoắn tắt dần ở trạng thái ổn định của bơm được dẫn động nhờ biến tần điều chỉnh chế độ rộng xung -cho thấy ứng suất thấp có thể chấp nhận được tại điều kiện cộng hưởng; sự truyền động này không có tác động ngược trên bộ truyền cơ khí.

6.9.2.9. Trừ trường hợp được quy định, nếu chỉ thực hiện phép phân tích dao động xoắn không tắt dần ở trạng thái ổn định, biểu đồ Campbell với bảng số liệu khối lượng đàn hồi và sự giải thích ngắn gọn phương pháp tính toán có thể được cấp cho khách hàng thay thế cho một báo cáo.

6.9.2.10. Nếu được quy định, hoặc nếu thực hiện phép phân tích dao động xoắn tắt dần ở trạng thái ổn định hoặc phép phân tích dao động xoắn ở chế độ chuyển tiếp, nhà sản xuất phải cấp một bản báo cáo chi tiết phép phân tích dao động xoắn. Báo cáo bao gồm các nội dung sau:

a) mô tả các phương pháp được sử dụng để tính tần số riêng;

b) sơ đồ hệ thống khối lượng đàn hồi;

c) bảng mô men quán tính khối lượng và độ cứng xoắn của mỗi phần tử của hệ thống khối lượng đàn hồi;

d) biểu đồ Campbell;

e) Sơ đồ hình dáng có ứng suất lớn nhất đối với mỗi tần số cộng hưởng nếu phép phân tích ứng suất được thực hiện.

6.9.2.11. Ngoài các thông số được sử dụng để thực hiện phép phân tích dao động xoắn không tắt dần ở trạng thái ổn định được xác định trong 6.9.2.2, các yêu cầu sau đây phải có trong phép phân tích dao động xoắn ở chế độ chuyển tiếp:

a) Đặc tính của mô men xoắn trung bình của động cơ, cũng như mô men xung (trục dọc và trục vuông) theo đặc tính tốc độ;

b) Mô men xoắn tải trọng theo đặc tính theo tốc độ;

c) Đặc tính hệ thống điện ảnh hưởng đến điện áp ở cực của động cơ hoặc các giả thiết liên quan đến điện áp ở cực bao gồm phương pháp khởi động như: rẽ mạch, hoặc một số phương pháp giảm điện áp khởi động.

6.9.2.12. Phép phân tích phải đưa ra được mômen xoắn cực đại cũng như quan hệ giữa mômen theo thời gian đối với mỗi một trục trong bộ truyền động.

Các mômen xoắn cực đại được sử dụng để đánh giá khả năng chịu mômen xoắn lớn nhất của các khớp nối, bánh răng và các bộ phận lắp ghép có độ dôi, như là ống bọc khớp nối. Quan hệ mômen theo thời gian phải được sử dụng để xây dựng phép phân tích độ bền mỏi của trục, các chốt (then) và các bộ phận khớp nối.

6.9.2.13. Các đặc tính mỏi và các ứng suất tập trung phù hợp phải được sử dụng.

6.9.2.14. Thuật toán về đặc tính mỏi tích lũy phù hợp phải được sử dụng để xác định giá trị số lần khởi động an toàn. Khách hàng và nhà cung cấp phải thống nhất về số lần khởi động an toàn.

CHÚ THÍCH: Các giá trị sử dụng phụ thuộc vào mô hình phân tích được sử dụng và kinh nghiệm của nhà cung cấp. Số lần khởi động thông thường từ 100 đến 1500. Tiêu chuẩn ANSI/API stđ 541 cần 5000 lần khởi động. Đây là giả thiết phù hợp cho một động cơ vì nó không tăng thêm chi phí đáng kể khi thiết kế. Thiết bị bị dẫn (truyền động), phải được thiết kế tăng lên để đáp ứng yêu cầu này.

VÍ DỤ: Tuổi thọ 20 năm với một lần khởi động trên tuần tương tự với 1040 lần khởi động. Các loại thiết bị này thông thường khởi động vài năm một lần thay vì một lần trên tuần. Do đó, cần thiết xác định rõ số lần khởi động hợp lý.

6.9.3. Sự rung

6.9.3.1. Sự rung của bơm ly tâm biến đổi theo dòng chảy, thường đạt giá trị nhỏ nhất trong vùng lân cận với lưu lượng dòng chảy ở điểm có hiệu suất lớn nhất và tăng khi lưu lượng dòng chảy tăng hoặc giảm. Sự thay đổi trong rung khi lưu lượng dòng chảy thay đổi từ lưu lượng dòng chảy ở điểm có hiệu suất lớn nhất phụ thuộc vào năng lượng khối của bơm, nếu tốc độ định mức và tốc độ hút được quy định. Nhìn chung, sự thay đổi của rung tăng với mức độ tăng của năng lượng khối, tốc độ quy định cao hơn và tốc độ hút quy định cao hơn.

Với các đặc điểm chung này, phạm vi vận hành của bơm ly tâm có thể được chia thành hai vùng: một vùng được gọi là vùng có hiệu suất tốt nhất hoặc vùng vận hành được ưu tiên, là vùng mà bơm có sự rung thấp. Một vùng khác được gọi là vùng vận hành cho phép, với các giới hạn trên và dưới lưu lượng dòng chảy tại đó độ rung của bơm cao hơn nhưng vẫn ở mức "chấp nhận được". Hình 30 minh họa khái niệm này. Ví dụ các hệ số khác rung, ví dụ nhiệt độ tăng khi giảm lưu lượng dòng chảy hoặc NPSH 3 tăng khi lưu lượng dòng chảy tăng, có thể chỉ ra một vùng vận hành cho phép hẹp hơn. Xem 6.1.12.

Vùng vận hành cho phép phải được định rõ trong đề xuất. Nếu vùng vận hành cho phép bị giới hạn bởi các hệ số khác ngoài sự rung, hệ số đó cũng phải được quy định trong đề xuất.

6.9.3.2. Trong quá trình thử nghiệm tính năng, toàn bộ các phép đo độ rung trên dải 5 Hz đến 1000 Hz và một quang phổ biến đổi nhanh phải được thực hiện cho mỗi điểm kiểm tra ngoại trừ tắt máy. Việc đo độ rung phải được thực hiện ở các vị trí sau:

a) trên các thân ổ trục hoặc các vị trí tương đương của tất cả các bơm, tại các vị trí được cho trong Hình 31 đến Hình 33.

b) Trên trục của các bơm với các ổ trục thủy động học có các đầu dò, nếu bơm có lắp đặt trước các đầu dò.

6.9.3.3. Một quang phổ biến đổi nhanh phải bao gồm dải tần số từ 5 Hz đến 2 Z lần tốc độ vận hành (Z là số lượng cánh bánh công tác; đối với các bơm nhiều tầng với bánh công tác khác nhau thì Z là số lượng cánh bánh công tác lớn nhất ở bất kỳ tầng nào). Nếu được quy định, đồ thị quang phổ phải được bao gồm trong kết quả thử nghiệm của bơm.

CHÚ THÍCH: Các tần số gián đoạn 1,0, 2,0 và Z lần tốc độ vận hành được kết nối với đa dạng các hiện tượng bơm và từ đó có một lợi ích đặc biệt trong quang phổ.

CHÚ DẪN:

X lưu lượng dòng chảy;

Y1 cột áp;

Y2 sự rung;

1 vùng lưu lượng vận hành cho phép;

2 vùng lưu lượng vận hành ưu tiên;

3 giới hạn rung cho phép lớn nhất ở các lưu lượng giới hạn;

4 giới hạn rung cơ bản;

5 lưu lượng tại điểm có hiệu suất cao nhất;

6 đường cong thể hiện quan hệ độ rung điển hình theo lưu lượng dòng chảy, thể hiện độ rung cho phép lớn nhất;

7 đường cong cột áp lưu lượng;

8 lưu lượng và cột áp tại điểm có hiệu suất cao nhất.

Hình 30 - Mối quan hệ giữa lưu lượng và độ rung

Kích thước tính bằng milimét (inch)

CHÚ DẪN:

1 rãnh (xem 6.10.2.9);

2 Bố trí tùy chọn cho lắp ráp thiết bị đo độ rung (xem 6.10.2.10);

A trục dọc;

H trục ngang;

V trục đứng.

Hình 31 - Các vị trí xác định các chỉ số rung trên các bơm BB và OH

Kích thước tính bằng milimét (inch)

CHÚ DẪN:

1 bề mặt lắp bộ dẫn động;

2 thân ổ trục bơm;

3 rãnh (xem 6.10.2.9);

4 Bố trí tùy chọn cho lắp ráp thiết bị đo độ rung (xem 6.10.2.10);

A trục dọc.

Hình 32 - Các vị trí xác định các chỉ số rung trên các bơm treo đứng (VS)

6.9.3.4. Phép đo độ rung cho toàn bộ thân ổ trục bơm phải được tính theo công thức căn bậc hai trung bình (RMS) vận tốc, tính bằng milimét trên giây (inch trên giây).

6.9.3.5. Phép đo rung của trục phải là độ dịch chuyển đỉnh đối đỉnh, tính bằng micrômét (mils)

Kích thước tính bằng milimét (inch)

CHÚ DẪN

1 Bề mặt

2 Thân ổ trục bơm

3 Thân hộp số

4 Mặt bích hút

5 Mặt hút xả

6 Đầu nối ren cho bộ cảm biến rung lắp ráp vít cấy

Hình 33 - Các vị trí xác định các chỉ số dao động trên a) bơm trục đứng lắp trên đường ống (OH3) và b) bơm ăn khớp tích hợp tốc độ cao (OH6).

Sưu tầm và biên soạn bởi: https://honto.vn