मल्टीस्टेज सेंट्रीफ्यूगल पंपों में शाफ्ट टूटने के प्राथमिक कारण, निदान के तरीके और निवारक उपाय।

मल्टीस्टेज सेंट्रीफ्यूगल पंप में पंप शाफ्ट एक महत्वपूर्ण घटक है। यह ड्राइवर से इम्पेलर्स तक शक्ति पहुंचाता है और घूमने वाली असेंबली के संरेखण को बनाए रखता है। जब शाफ्ट टूट जाता है, तो पंप तुरंत बंद हो सकता है, और द्वितीयक क्षति इम्पेलर्स, बियरिंग्स, सील्स, कपलिंग और अन्य आंतरिक घटकों को प्रभावित कर सकती है।

टूटे हुए शाफ्ट को बदलने से उपकरण अस्थायी रूप से बहाल हो सकता है, लेकिन यह आवश्यक रूप से अंतर्निहित समस्या का समाधान नहीं करता है। यदि अत्यधिक भार, गलत संरेखण, कंपन, या परिचालन संबंधी समस्याएं बनी रहती हैं, तो प्रतिस्थापन शाफ्ट फिर से विफल हो सकता है।

मल्टीस्टेज पंप शाफ्ट विफलता के सामान्य कारणों को समझना, विफलता द्वारा छोड़े गए सबूतों की पहचान करना और उचित निवारक उपायों को लागू करना विश्वसनीय संचालन के लिए आवश्यक है।

 

 

1. मल्टीस्टेज पंप शाफ्ट विफलता के सामान्य कारण

1.1 अत्यधिक अक्षीय जोर

मल्टीस्टेज सेंट्रीफ्यूगल पंप हाई हेड उत्पन्न करने के लिए कई इम्पेलर्स का उपयोग करते हैं। हाइड्रोलिक डिजाइन के आधार पर, प्ररित करनेवाला अक्षीय जोर उत्पन्न कर सकते हैं जिसे उचित संतुलन व्यवस्था और जोर-असर प्रणाली द्वारा प्रबंधित किया जाना चाहिए।

यदि अक्षीय जोर डिज़ाइन सीमा से अधिक है, तो परिणामी भार जोर बीयरिंग और अन्य घूर्णन घटकों को नुकसान पहुंचा सकता है। गंभीर या लंबे समय तक चलने वाले मामलों में, असामान्य अक्षीय गति और संबंधित यांत्रिक तनाव शाफ्ट विफलता में योगदान कर सकते हैं।

संभावित कारणों में शामिल हैं:

बैलेंस डिस्क, बैलेंस ड्रम, या अन्य थ्रस्ट-बैलेंसिंग घटक, जहां लगे हों, खराब हो जाएं या क्षतिग्रस्त हो जाएं।

उन डिज़ाइनों में अवरुद्ध या प्रतिबंधित संतुलन मार्ग जो उनका उपयोग करते हैं।

गलत क्लीयरेंस या संतुलन घटकों की अनुचित असेंबली।

पंप की इच्छित परिचालन सीमा के बाहर संचालन।

संतुलन व्यवस्था पंप डिज़ाइन के अनुसार भिन्न होती है। कुछ मल्टीस्टेज पंप बैलेंस डिस्क या बैलेंस ड्रम का उपयोग करते हैं, जबकि अन्य विभिन्न हाइड्रोलिक व्यवस्था का उपयोग करते हैं। निरीक्षण और रखरखाव को विशिष्ट पंप मॉडल की आवश्यकताओं का पालन करना चाहिए।

1.2 पंप और ड्राइवर के बीच गलत संरेखण

पंप शाफ्ट और मोटर या इंजन शाफ्ट के बीच खराब संरेखण युग्मन, बीयरिंग और घूर्णन असेंबली में अतिरिक्त भार ला सकता है।

गलत संरेखण गलत स्थापना, नींव की गति, थर्मल विस्तार, ढीले बढ़ते बोल्ट, या पंप आवरण पर अभिनय करने वाले पाइप तनाव के परिणामस्वरूप हो सकता है।

विशिष्ट चेतावनी संकेतों में शामिल हैं:

ऑपरेशन के दौरान असामान्य कंपन।

बढ़ा हुआ असर तापमान।

असामान्य युग्मन घिसाव।

बार-बार सील लीक होना या समय से पहले बियरिंग फेल होना।

अपेक्षाकृत लंबी घूमने वाली असेंबलियों वाले मल्टीस्टेज पंपों के लिए, संरेखण और रोटर समर्थन विशेष रूप से महत्वपूर्ण हैं। निर्माता की सहनशीलता के अनुसार संरेखण की जांच की जानी चाहिए, जहां प्रासंगिक हो वहां थर्मल वृद्धि पर विचार किया जाना चाहिए।

1.3 गुहिकायन और अपर्याप्त सक्शन स्थितियाँ

गुहिकायन तब होता है जब स्थानीय तरल दबाव तरल के वाष्प दबाव से कम हो जाता है, जिससे वाष्प के बुलबुले बनते हैं जो बाद में दबाव बढ़ने पर ढह जाते हैं।

गुहिकायन से प्ररित करनेवाला की सतह को नुकसान, हाइड्रोलिक अस्थिरता, शोर और बढ़े हुए कंपन का कारण बन सकता है। अस्थिर सक्शन स्थितियों के तहत गंभीर या लंबे समय तक संचालन यांत्रिक क्षति और थकान में योगदान कर सकता है, हालांकि अकेले गुहिकायन का मतलब स्वचालित रूप से यह नहीं है कि शाफ्ट टूट जाएगा।

सामान्य योगदान कारकों में शामिल हैं:

अवरुद्ध सक्शन छलनी या अत्यधिक सक्शन-लाइन प्रतिरोध।

अपर्याप्त उपलब्ध नेट पॉजिटिव सक्शन हेड (एनपीएसएचए)।

उच्च तरल तापमान या प्रतिकूल चूषण दबाव।

ग़लत स्थापना या अनुपयुक्त संचालन बिंदु.

उन अनुप्रयोगों में हवा सक्शन लाइन में प्रवेश कर रही है जहां यह संभव है।

चूषण स्थितियों की पुष्टि करने और गुहिकायन क्षति की जांच करने से हाइड्रोलिक समस्याओं को विशुद्ध रूप से यांत्रिक दोषों से अलग करने में मदद मिल सकती है।

1.4 अत्यधिक कंपन और रोटर असंतुलन

एक मल्टीस्टेज पंप रोटर में शाफ्ट, इम्पेलर्स, स्लीव्स और अन्य मॉडल-निर्भर हिस्से जैसे घटक होते हैं। असमान घिसाव, जमाव, क्षतिग्रस्त घटक, या गलत संयोजन असंतुलन पैदा कर सकता है।

जब रोटर घूमता है, तो असंतुलन आवधिक बल उत्पन्न करता है। यदि कंपन बना रहता है, तो चक्रीय तनाव, विशेष रूप से ज्यामितीय तनाव सांद्रता पर, थकान दरार की शुरुआत और प्रसार में योगदान कर सकता है।

संभावित कारणों में शामिल हैं:

क्षतिग्रस्त, घिसे हुए, या असमान रूप से गंदे इम्पेलर्स।

शाफ्ट का झुकना या गलत रोटर असेंबली।

घिसे हुए बियरिंग या अत्यधिक बियरिंग क्लीयरेंस।

ढीले नींव बोल्ट या अपर्याप्त संरचनात्मक समर्थन।

प्रतिकूल गति या कंपन स्थिति के पास संचालन।

कंपन का मूल्यांकन एक अलग लक्षण के रूप में करने के बजाय परिचालन स्थितियों, असर तापमान और हाल के रखरखाव के इतिहास के साथ किया जाना चाहिए।

1.5 शाफ्ट सामग्री, विनिर्माण, या सतह दोष

शाफ्ट की विफलता सामग्री या विनिर्माण प्रक्रिया में दोषों के कारण भी उत्पन्न हो सकती है।

उदाहरणों में सामग्री असंतुलन, अनुपयुक्त ताप उपचार, मशीनिंग क्षति, सतह दोष और स्थानीयकृत तनाव सांद्रता शामिल हैं। कीवेज़, शोल्डर, व्यास संक्रमण और धागे जैसी सुविधाओं पर विशेष ध्यान देने की आवश्यकता हो सकती है क्योंकि उनकी ज्यामिति स्थानीय तनाव को बढ़ा सकती है।

सामग्री की उपयुक्तता पंप किए गए तरल, तापमान, यांत्रिक भार और परिचालन वातावरण पर भी निर्भर करती है।

इसलिए टूटे हुए शाफ्ट का सेवा-संबंधी क्षति और संभावित विनिर्माण या सामग्री समस्याओं दोनों के लिए निरीक्षण किया जाना चाहिए। जहां फ्रैक्चर तंत्र अनिश्चित है, किसी विशिष्ट कारण की जिम्मेदारी सौंपने से पहले धातुकर्म परीक्षण आवश्यक हो सकता है।

1.6 गलत संचालन और अपर्याप्त रखरखाव

परिचालन अभ्यास से घिसाव में तेजी आ सकती है और यांत्रिक भार बढ़ सकता है। बार-बार शुरू होना और रुकना, अनुशंसित सीमा के बाहर लंबे समय तक संचालन, अपर्याप्त स्नेहन, और असामान्य कंपन के प्रति विलंबित प्रतिक्रिया, ये सभी द्वितीयक क्षति के जोखिम को बढ़ा सकते हैं।

बार-बार शाफ्ट की विफलता से पंप के परिचालन इतिहास, रखरखाव रिकॉर्ड और वास्तविक कर्तव्य स्थितियों की समीक्षा की जानी चाहिए। इन कारकों को संबोधित किए बिना बस एक प्रतिस्थापन घटक स्थापित करने से एक और शटडाउन हो सकता है।

 

2. टूटे हुए पंप शाफ्ट का निदान कैसे करें

एक विश्वसनीय निदान फ्रैक्चर निरीक्षण, घटक जांच, ऑपरेटिंग डेटा और रखरखाव इतिहास को जोड़ता है। कोई भी एकल दृश्य संकेत निर्णायक रूप से प्रत्येक शाफ्ट विफलता का कारण स्थापित नहीं कर सकता है।

निरीक्षण से पहले, पंप और ड्राइवर को अलग करें, साइट प्रक्रियाओं के अनुसार ऊर्जा स्रोतों को डिस्कनेक्ट करें या अन्यथा सुरक्षित करें, और पुष्टि करें कि उपकरण अप्रत्याशित रूप से शुरू नहीं हो सकता है। जुदा करने से पहले लागू सुरक्षा आवश्यकताओं का पालन करें।

चरण 1: फ्रैक्चर सतह की जांच करें

फ्रैक्चर सतह इस बारे में सुराग प्रदान कर सकती है कि शाफ्ट कैसे विफल हुआ।

संभावित विफलता मोड	संभावित साक्ष्य	क्या जांच करनी है
थकान से विफलता	प्रगतिशील दरार-वृद्धि की विशेषताएं या एक विशिष्ट क्षेत्र जहां अंतिम फ्रैक्चर हुआ	बार-बार झुकना, अक्षीय लोडिंग, कंपन और तनाव सांद्रता
अचानक अतिभार	तीव्र अधिभार घटना के अनुरूप फ्रैक्चर की विशेषताएं	रोटर जब्त, अत्यधिक टॉर्क, अचानक लोड परिवर्तन, या यांत्रिक जाम
संक्षारण-सहायता या संक्षारण-थकान विफलता	संक्षारण, गड्ढा, या स्थानीयकृत सतह की गिरावट	द्रव अनुकूलता, संक्षारण की स्थिति, सुरक्षात्मक उपाय और चक्रीय लोडिंग
सामग्री या विनिर्माण दोष	संभावित समावेशन, विच्छेदन, या अन्य भौतिक विसंगतियाँ	सामग्री प्रमाणन, विनिर्माण रिकॉर्ड और प्रयोगशाला परीक्षा

ये प्रारंभिक संकेतक हैं, निश्चित निदान नहीं। फ्रैक्चर की उपस्थिति सामग्री, लोडिंग स्थितियों और विफलता तंत्र पर निर्भर करती है। फ्रैक्चर को गलत तरीके से साफ करने या संभालने से उपयोगी सबूत भी नष्ट हो सकते हैं।

चरण 2: घूमने वाली असेंबली का निरीक्षण करें

प्रारंभिक फ्रैक्चर निरीक्षण के बाद, द्वितीयक क्षति के लिए संबंधित घटकों की जांच करें।

पंप डिज़ाइन के आधार पर, जांच में शामिल हो सकते हैं:

शाफ्ट का सीधापन, आयाम और सतह की स्थिति।

इम्पेलर की स्थिति, फिट, और असमान घिसाव के संकेत।

असर की स्थिति, मंजूरी और स्नेहन।

युग्मन स्थिति और संरेखण रिकॉर्ड।

बैलेंस डिस्क, बैलेंस ड्रम, बैलेंस पैसेज, या अन्य थ्रस्ट-मैनेजमेंट घटक जहां फिट हों।

आस्तीन, सील और अन्य हिस्से जो विफलता के दौरान संपर्क में आ सकते हैं या क्षतिग्रस्त हो सकते हैं।

माप की तुलना निर्माता के विनिर्देशों से की जानी चाहिए। क्षतिग्रस्त या आयामी रूप से अनुपयुक्त भागों का पुन: उपयोग करने से प्रतिस्थापन असेंबली में अतिरिक्त भार आ सकता है।

चरण 3: संचालन और रखरखाव रिकॉर्ड की समीक्षा करें

जांच से यह भी स्थापित होना चाहिए कि विफलता से पहले क्या हुआ था।

उपयोगी जानकारी में ऑपरेटिंग प्रवाह और हेड, सक्शन और डिस्चार्ज दबाव, कंपन प्रवृत्ति, असर तापमान, स्टार्ट-स्टॉप आवृत्ति, हालिया रखरखाव और प्रक्रिया प्रणाली में कोई भी बदलाव शामिल है।

उदाहरण के लिए, यदि कंपन कई हफ्तों में धीरे-धीरे बढ़ता है, तो जांच यांत्रिक क्षति या हाइड्रोलिक स्थितियों में बदलाव पर केंद्रित हो सकती है। यदि रोटर की रुकावट के बाद पंप अचानक बंद हो जाता है, तो अधिभार से संबंधित घटना की बारीकी से जांच की जा सकती है।

लक्ष्य केवल फ्रैक्चर सतह पर आधारित धारणाओं पर भरोसा करने के बजाय समर्थित मूल कारण की पहचान करना है।

 

3. शाफ्ट विफलता को रोकने के लिए व्यावहारिक उपाय

सही शाफ्ट और कपलिंग संरेखण बनाए रखें

स्थापना के दौरान और प्रमुख रखरखाव के बाद संरेखण सत्यापित करें। जहां प्रासंगिक हो, थर्मल मूवमेंट पर विचार करें और गलत तरीके से संरेखित सक्शन या डिस्चार्ज पाइपों को स्थिति में लाने से बचें।

यह सुनिश्चित करने के लिए नींव, माउंटिंग बोल्ट, कपलिंग और पाइप सपोर्ट की जांच करें कि वे अत्यधिक बाहरी भार न डालें।

अक्षीय-जोर प्रबंधन घटकों का निरीक्षण करें

पंप की विशिष्ट संतुलन व्यवस्था के लिए रखरखाव कार्यक्रम का पालन करें। लागू घटक क्लीयरेंस, घिसाव वाली सतहों, संतुलन मार्ग और थ्रस्ट बियरिंग की जाँच करें।

कारण निर्धारित किए बिना क्षतिग्रस्त भागों को बार-बार बदलने के बजाय असामान्य अक्षीय गति या आवर्ती थ्रस्ट-बेयरिंग क्षति की जांच करें।

पर्याप्त सक्शन स्थितियां बनाए रखें

सक्शन मार्ग और स्ट्रेनर को साफ रखें, वाल्व की स्थिति को सत्यापित करें, और जांचें कि उपलब्ध एनपीएसएच परिचालन स्थितियों के लिए पर्याप्त है या नहीं।

गुहिकायन, वायु प्रवेश और अस्थिर प्रवाह के संकेतों की निगरानी करें। यदि प्रक्रिया की स्थितियाँ बदलती हैं, तो पुनर्मूल्यांकन करें कि पंप आवश्यक कर्तव्य के लिए उपयुक्त है या नहीं।

कंपन और असर की स्थिति की निगरानी करें

जहां व्यावहारिक हो वहां सामान्य परिचालन रीडिंग स्थापित करें और समय के साथ परिवर्तन को ट्रैक करें। बढ़ते कंपन, असामान्य शोर, बढ़ते तापमान, या बार-बार सील रिसाव की जांच करें।

कंपन निगरानी व्यापक माध्यमिक क्षति का कारण बनने से पहले विकासशील दोषों की पहचान करने में मदद कर सकती है। उचित सीमाएँ और माप स्थान उपकरण आवश्यकताओं और लागू मानकों पर आधारित होने चाहिए।

अनुशंसित सीमा के भीतर कार्य करें

निर्माता के पंप वक्र और परिचालन अनुशंसाओं के साथ वास्तविक परिचालन स्थितियों की तुलना करें। अनुपयुक्त प्रवाह दर या भार पर लंबे समय तक संचालन से बचें।

उचित शुरुआत और रोक प्रक्रियाओं का उपयोग करें, पर्याप्त स्नेहन बनाए रखें, और बार-बार यात्राएं या परिचालन स्थितियों में अचानक बदलाव की जांच करें।

उपयुक्त प्रतिस्थापन भागों का उपयोग करें और निरीक्षण रिकॉर्ड रखें

प्रतिस्थापन शाफ्ट और संबंधित घटकों को आवश्यक आयामों, सामग्री विनिर्देशों और पंप कॉन्फ़िगरेशन से मेल खाना चाहिए।

रिकॉर्ड शाफ्ट माप, संतुलन-घटक क्लीयरेंस, असर की स्थिति, संरेखण परिणाम, कंपन रीडिंग, और हर बड़ी विफलता जांच से निष्कर्ष। ये रिकॉर्ड आवर्ती समस्याओं का पता लगाने और अधिक सूचित रखरखाव निर्णयों का समर्थन करने में मदद करते हैं।

 

4. पंप डिजाइन और विनिर्माण गुणवत्ता क्यों मायने रखती है

शाफ्ट की विफलता को रोकने के लिए एक मजबूत शाफ्ट सामग्री का चयन करने से कहीं अधिक की आवश्यकता होती है। विश्वसनीय प्रदर्शन हाइड्रोलिक डिजाइन, रोटर ज्यामिति, घटक सामग्री, विनिर्माण सटीकता, असेंबली गुणवत्ता और परिचालन स्थितियों के बीच बातचीत पर निर्भर करता है।

मल्टीस्टेज केन्द्रापसारक पंपों के लिए, शाफ्ट और संबंधित घूर्णन घटकों को इच्छित प्रवाह दर, सिर, गति, द्रव गुण और कर्तव्य चक्र के लिए उपयुक्त होना चाहिए। संतुलन व्यवस्था और असर प्रणाली भी विशिष्ट डिजाइन के लिए उपयुक्त होनी चाहिए।

 

मल्टीस्टेज पंप शाफ्ट की विफलता अत्यधिक अक्षीय जोर, गलत संरेखण, गुहिकायन-संबंधी अस्थिरता, निरंतर कंपन, सामग्री दोष, या अनुचित संचालन और रखरखाव के परिणामस्वरूप हो सकती है। कई मामलों में, एक से अधिक कारक अंतिम विफलता में योगदान करते हैं।

सबसे प्रभावी प्रतिक्रिया फ्रैक्चर का निरीक्षण करना, संबंधित घटकों की जांच करना, ऑपरेटिंग रिकॉर्ड की समीक्षा करना और प्रतिस्थापन शाफ्ट स्थापित करने से पहले अंतर्निहित कारण की पहचान करना है।

लगातार संरेखण जांच, कंपन निगरानी, ​​​​पर्याप्त सक्शन स्थितियां, थ्रस्ट-प्रबंधन घटकों का रखरखाव, और अनुशंसित सीमा के भीतर संचालन विश्वसनीयता में काफी सुधार कर सकता है और बार-बार शाफ्ट विफलताओं के जोखिम को कम कर सकता है।